氨基酸生产工艺
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体内基因重组在应用上又称为杂交育种， 主要方法包括：转化、转染、接合转移、 转导和细胞融合等，这都是在细胞内暂时 地产生染色体的局部二倍体，在两条DNA 链之间引起两次以上的交叉，是遗传性重 组现象。
细胞内基因重组技术的缺点是，现在只在 同种或有近缘关系的微生物之间进行并较
几种方法的比较
合成法 发酵法
二、分类与命名
1、命名： 2、分类：⑴带电状况：酸性、中性、碱性；
⑵侧链结构：脂肪、芳香、杂环； ⑶侧链极性：极性、非极性； ⑷人体需求：必需、非必需。
第二节 氨基酸的生产方法
一、蛋白水解法： 1、酸水解 2、碱水解 3、酶水解
1、酸水解
盐酸、硫酸
110-120℃
12-24h
缺点：氨基酸结构被破坏，污染环
2.饲料工业：
甲硫氨酸等必需氨基酸可用于制造动物饲料
3.医药工业：
多种复合氨基酸制剂可通过输液治疗营养或代谢失调 苯丙氨酸与氮芥子气合成的苯丙氨酸氮芥子气对骨髓肿
瘤治疗有效,且副作用低。
4.化学工业： 谷氨基钠作洗涤剂,丙氨酸制造丙氨酸纤维。
第四节 赖氨酸生产实例
一、概述
1、结构：2，6-二氨基己酸
酶法
原料
石油 碳源、氮源 底物
产物浓度 高
低
高
产物类型 DL L
L
副产物 少
多
少
第三节 氨基酸的用途
1.食品工业： 强化食品(赖氨酸，苏氨酸，色氨酸于小麦
中) 增鲜剂：谷氨酸单钠和天冬氨酸 苯丙氨酸与天冬氨酸可用于制造低热量二
肽甜味剂(α-天冬酰苯丙氨酸甲酯),此产 品1981年获FDA批准,现在每年产量已达数 万吨。
利用此方法发酵的有:苏氨酸、赖氨酸、异 亮氨酸、组氨酸和精氨酸。
酶
鸟氨酸
氨酸
谷氨酸 N-乙酰 谷氨酸激
N-乙酰-γ-谷氨酰磷酸
鸟氨酸
瓜氨酸缺陷型菌株生产
瓜氨酸
精氨酸缺陷型菌株生产瓜
精氨酸结构类似物抗性突
4 、 体内及体外基因重组的方法
基因工程包括细胞内基因重组方法和试管 内的体外基因重组方法。
二级种子
3、发酵工艺及控制要点：
⑴流程：
压缩空气
斜面
淀粉水解糖
油水分离器 摇瓶种子 配料
过滤器
种子罐
灭菌
发酵罐
提取分离
赖氨酸
⑵培养基：
葡萄糖 糖蜜 玉米浆 豆饼 硫酸铵 碳酸钙 磷酸氢二钾 硫酸镁 味液 生物素 硫胺素 铁 锰 pH
⑶工艺条件：
温度
pH 种龄、接种量 氧 生物素 硫酸铵 其他
N-乙酰-γ-谷氨酰磷酸
鸟氨酸
瓜氨酸缺陷型菌株生产鸟
瓜氨酸
精氨酸缺陷型菌株生产瓜
精氨酸结构类似物抗性突
3、结构类似物抗性突变株的方 法
用一种与自己想获得的氨基酸结构相类似 的化合物加入培养基内，使其发生控制作 用，从而抑制微生物的生长。这样，就可 以得到在这种培养基中能够生长的变异株， 而这种变异株正是解除了调控机制的，能 够生成过量的氨基酸。
境
2、碱水解
氢氧化钠、氢氧化钡
100℃
6h
缺点:氨基酸结构被破坏，消旋
3、酶解
优点 缺点：水解不彻底，可用于生产肽、胨等
二、合成法：DL-蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸、 苯丙氨酸。
三、酶法：利用微生物细胞或微生物产生的酶 来制造氨基酸。
传统的提取法、酶法和化学合成法由于前体物 的成本高,工艺复杂,难以达到工业化生产的 目的。
旋析者25出7通=。常2.0用x1（02-;）表示，右旋者用（+）表
示❖＝。色28氨0n酸m的，max
280=5.6x103;
4、化学通性：
-COOH：成盐、成酯、酰胺化、脱羧、酰氯化； -NH2：成盐、脱氨 两性解离 肽键
酪氨酸酚羟基：米伦反应、福林-达尼斯反应； 精氨酸胍基:坂口反应 色氨酸吲哚基：遇芳醛变红 组氨酸咪唑基：pauly反应
2、存在形式：盐酸盐
3、物理性质：相对分子质量：182.65
熔点：263℃
单斜晶系
比旋光度：+21°
（0℃）
水中溶解度：53.6g/ml
口服半致死量（LD50）：
4.0g/kg
二、赖氨酸发酵生产
斜面菌种 柱
种子培养
发酵
上
洗脱
浓缩
1、菌种：北京棒杆菌、钝齿棒杆菌；
2、种子扩大培养：
斜面
一级种子
第五节 赖氨酸的提取和精制
一、发酵液成分： 1、氨基酸 2、菌体 3、培养基 4、色素
二、发酵液预处理：离心、沉淀
三、赖氨酸提取:离子交换法
1、柱子：强酸性阳离子交换树脂，pH2.0 弱酸性阳离子交换树脂，pH7.0-
9.0 2、阳离子：H+：吸附力强
NH4+:选择性好，简化操作 3、上柱： 4、洗脱：⑴氨水：
氨基酸生产工艺
2021年7月17日星期六
第一节 氨基酸种类及理化性质
一、氨基酸组成及结构 1、元素：C、H、O、N等 2、通式：
3、氨基酸的一般物理性质
(T2常)yr见熔、氨点Tr：基p氨、酸基P均h酸e为在的无熔近色点紫结极外晶高光,，其区一形的般状最在因大构 (((吸43(51))2的单性在外外氨)旋)收型度碱常0光❖＝ ❖溶味无钠，20m可 区 区 酸光酪苯7峰2而 差 中 酒吸℃感a解5味盐能7x性氨丙((见和=5＝（异 别 ，精以：<2收性、有使n1酸氨：2光色.2m2上4其λ但很 能：有鲜偏50：的酸x除2，7区氨-1。味m不大把0的味振n的3构0各甘mma3n0都酸随x为，光能，氨;成am），氨种0x不没有n甜是平溶并基)蛋酸和氨均m同有吸、味面解能酸外白摩基)有氨只有精向光收，于溶从质尔酸基光的的左有吸光氨有解其的消在酸吸味主或酪收的基机于溶2有光水苦要 向收氨酸0，能稀 溶 液所系中种，成右。都酸但力不酸 剂 中谷分旋数的氨在具、在。同或 。 沉氨。转ε溶基有近苯远，酸，稀 通 淀解旋酸紫丙有紫的左光
四、发酵法
直接发酵法：野生菌株发酵、
营养缺陷型突变株发酵、
发酵
氨基酸结构类似物抗性突变株
营养缺陷型兼抗性突变株发酵。
1、用野生株的方法
这是从自然界获得的分离菌株进行发酵生 产的一种方法。
典型的例子就是谷氨酸发酵。 改变培养条件的发酵转换法中,有变化铵离
子浓度、磷酸浓度，使谷氨酸转向谷氨酰 胺和缬氨酸发酵
⑵氨水+氯化铵： ⑶氢氧化钠：
2、 用营养缺陷变异株的方法
这一方法是诱变出菌体内氨基酸生物合成 某步反应阻遏的营养缺陷型变异体，使生 物合成在中途停止，不让最终产物起控制 作用。
这种方法中有用高丝氨酸缺陷株的赖氨酸 发酵，有用精氨酸缺陷株的鸟氨酸发酵， 还有用异亮氨酸缺陷株的脯氨酸发酵。
酶
氨酸
氨酸
谷氨酸 N-乙酰 谷氨酸激
细胞内基因重组技术的缺点是，现在只在 同种或有近缘关系的微生物之间进行并较
几种方法的比较
合成法 发酵法
二、分类与命名
1、命名： 2、分类：⑴带电状况：酸性、中性、碱性；
⑵侧链结构：脂肪、芳香、杂环； ⑶侧链极性：极性、非极性； ⑷人体需求：必需、非必需。
第二节 氨基酸的生产方法
一、蛋白水解法： 1、酸水解 2、碱水解 3、酶水解
1、酸水解
盐酸、硫酸
110-120℃
12-24h
缺点：氨基酸结构被破坏，污染环
2.饲料工业：
甲硫氨酸等必需氨基酸可用于制造动物饲料
3.医药工业：
多种复合氨基酸制剂可通过输液治疗营养或代谢失调 苯丙氨酸与氮芥子气合成的苯丙氨酸氮芥子气对骨髓肿
瘤治疗有效,且副作用低。
4.化学工业： 谷氨基钠作洗涤剂,丙氨酸制造丙氨酸纤维。
第四节 赖氨酸生产实例
一、概述
1、结构：2，6-二氨基己酸
酶法
原料
石油 碳源、氮源 底物
产物浓度 高
低
高
产物类型 DL L
L
副产物 少
多
少
第三节 氨基酸的用途
1.食品工业： 强化食品(赖氨酸，苏氨酸，色氨酸于小麦
中) 增鲜剂：谷氨酸单钠和天冬氨酸 苯丙氨酸与天冬氨酸可用于制造低热量二
肽甜味剂(α-天冬酰苯丙氨酸甲酯),此产 品1981年获FDA批准,现在每年产量已达数 万吨。
利用此方法发酵的有:苏氨酸、赖氨酸、异 亮氨酸、组氨酸和精氨酸。
酶
鸟氨酸
氨酸
谷氨酸 N-乙酰 谷氨酸激
N-乙酰-γ-谷氨酰磷酸
鸟氨酸
瓜氨酸缺陷型菌株生产
瓜氨酸
精氨酸缺陷型菌株生产瓜
精氨酸结构类似物抗性突
4 、 体内及体外基因重组的方法
基因工程包括细胞内基因重组方法和试管 内的体外基因重组方法。
二级种子
3、发酵工艺及控制要点：
⑴流程：
压缩空气
斜面
淀粉水解糖
油水分离器 摇瓶种子 配料
过滤器
种子罐
灭菌
发酵罐
提取分离
赖氨酸
⑵培养基：
葡萄糖 糖蜜 玉米浆 豆饼 硫酸铵 碳酸钙 磷酸氢二钾 硫酸镁 味液 生物素 硫胺素 铁 锰 pH
⑶工艺条件：
温度
pH 种龄、接种量 氧 生物素 硫酸铵 其他
N-乙酰-γ-谷氨酰磷酸
鸟氨酸
瓜氨酸缺陷型菌株生产鸟
瓜氨酸
精氨酸缺陷型菌株生产瓜
精氨酸结构类似物抗性突
3、结构类似物抗性突变株的方 法
用一种与自己想获得的氨基酸结构相类似 的化合物加入培养基内，使其发生控制作 用，从而抑制微生物的生长。这样，就可 以得到在这种培养基中能够生长的变异株， 而这种变异株正是解除了调控机制的，能 够生成过量的氨基酸。
境
2、碱水解
氢氧化钠、氢氧化钡
100℃
6h
缺点:氨基酸结构被破坏，消旋
3、酶解
优点 缺点：水解不彻底，可用于生产肽、胨等
二、合成法：DL-蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸、 苯丙氨酸。
三、酶法：利用微生物细胞或微生物产生的酶 来制造氨基酸。
传统的提取法、酶法和化学合成法由于前体物 的成本高,工艺复杂,难以达到工业化生产的 目的。
旋析者25出7通=。常2.0用x1（02-;）表示，右旋者用（+）表
示❖＝。色28氨0n酸m的，max
280=5.6x103;
4、化学通性：
-COOH：成盐、成酯、酰胺化、脱羧、酰氯化； -NH2：成盐、脱氨 两性解离 肽键
酪氨酸酚羟基：米伦反应、福林-达尼斯反应； 精氨酸胍基:坂口反应 色氨酸吲哚基：遇芳醛变红 组氨酸咪唑基：pauly反应
2、存在形式：盐酸盐
3、物理性质：相对分子质量：182.65
熔点：263℃
单斜晶系
比旋光度：+21°
（0℃）
水中溶解度：53.6g/ml
口服半致死量（LD50）：
4.0g/kg
二、赖氨酸发酵生产
斜面菌种 柱
种子培养
发酵
上
洗脱
浓缩
1、菌种：北京棒杆菌、钝齿棒杆菌；
2、种子扩大培养：
斜面
一级种子
第五节 赖氨酸的提取和精制
一、发酵液成分： 1、氨基酸 2、菌体 3、培养基 4、色素
二、发酵液预处理：离心、沉淀
三、赖氨酸提取:离子交换法
1、柱子：强酸性阳离子交换树脂，pH2.0 弱酸性阳离子交换树脂，pH7.0-
9.0 2、阳离子：H+：吸附力强
NH4+:选择性好，简化操作 3、上柱： 4、洗脱：⑴氨水：
氨基酸生产工艺
2021年7月17日星期六
第一节 氨基酸种类及理化性质
一、氨基酸组成及结构 1、元素：C、H、O、N等 2、通式：
3、氨基酸的一般物理性质
(T2常)yr见熔、氨点Tr：基p氨、酸基P均h酸e为在的无熔近色点紫结极外晶高光,，其区一形的般状最在因大构 (((吸43(51))2的单性在外外氨)旋)收型度碱常0光❖＝ ❖溶味无钠，20m可 区 区 酸光酪苯7峰2而 差 中 酒吸℃感a解5味盐能7x性氨丙((见和=5＝（异 别 ，精以：<2收性、有使n1酸氨：2光色.2m2上4其λ但很 能：有鲜偏50：的酸x除2，7区氨-1。味m不大把0的味振n的3构0各甘mma3n0都酸随x为，光能，氨;成am），氨种0x不没有n甜是平溶并基)蛋酸和氨均m同有吸、味面解能酸外白摩基)有氨只有精向光收，于溶从质尔酸基光的的左有吸光氨有解其的消在酸吸味主或酪收的基机于溶2有光水苦要 向收氨酸0，能稀 溶 液所系中种，成右。都酸但力不酸 剂 中谷分旋数的氨在具、在。同或 。 沉氨。转ε溶基有近苯远，酸，稀 通 淀解旋酸紫丙有紫的左光
四、发酵法
直接发酵法：野生菌株发酵、
营养缺陷型突变株发酵、
发酵
氨基酸结构类似物抗性突变株
营养缺陷型兼抗性突变株发酵。
1、用野生株的方法
这是从自然界获得的分离菌株进行发酵生 产的一种方法。
典型的例子就是谷氨酸发酵。 改变培养条件的发酵转换法中,有变化铵离
子浓度、磷酸浓度，使谷氨酸转向谷氨酰 胺和缬氨酸发酵
⑵氨水+氯化铵： ⑶氢氧化钠：
2、 用营养缺陷变异株的方法
这一方法是诱变出菌体内氨基酸生物合成 某步反应阻遏的营养缺陷型变异体，使生 物合成在中途停止，不让最终产物起控制 作用。
这种方法中有用高丝氨酸缺陷株的赖氨酸 发酵，有用精氨酸缺陷株的鸟氨酸发酵， 还有用异亮氨酸缺陷株的脯氨酸发酵。
酶
氨酸
氨酸
谷氨酸 N-乙酰 谷氨酸激