氨基酸生产工艺.pptx
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第十章 氨基酸药物
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的单光在紫紫丙)旋)收型度碱常0光❖＝ ❖溶味无钠性20m可 外 外 氨光酪苯7峰2而 差 中 酒吸℃感a解5味盐，7x性氨丙见区 区酸=5＝（异 别 ，精以：收性、有能n1酸氨：((光和.2m上4其λ但很 能<2：有鲜使5：的酸x除，72区色1。味2m不大把的味偏n的构00各甘2mma3都氨随-x为，振能，氨0;3成a），氨种xn0不没酸甜是光溶并基蛋酸m和氨0同有有、味平n解能酸外)白摩基均m氨有精面光吸，于溶从质尔酸)基有的的向只吸收氨有解其的消在酸光味主左有收光基机于溶2有光水苦要 或吸酪酸0，的稀 溶 液所系中种，成向收都氨但能不酸 剂 中谷分右数的氨。具酸在力同或 。 沉氨。旋ε溶基有在、远。，酸转稀 通 淀解旋酸近苯有的，
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
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。
谷氨酸
N-乙酰 谷氨酸激酶
N-乙酰-γ-谷氨酰磷酸
鸟氨酸
瓜氨酸缺陷型菌株生产鸟氨酸
瓜氨酸
精氨酸缺陷型菌株生产瓜氨酸
精氨酸结构类似物抗性突变株
精氨酸 抗反馈调节突变株生产精氨酸
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。
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难成 功。
几种方法的比较
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°
水中溶解度：53.6g/ml（0℃）
口服半致死量（LD50）：4.0g/kg
二、赖氨酸发酵生产
斜面菌种 种子培养
发酵 上柱
洗脱
浓缩
精制盐
重结晶
粗盐
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
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
合成法 发酵法
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。
左析旋25出7者=。通2.0常x1用02（; -）表示，右旋者用（+）
表❖＝示色2。8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、 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。
谷氨酸
wenku.baidu.com
N-乙酰 谷氨酸激酶
N-乙酰-γ-谷氨酰磷酸
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。
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，污染环境
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、 氨基酸结构类似物抗性突变株发酵 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
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
鸟氨酸
瓜氨酸缺陷型菌株生产鸟氨酸
瓜氨酸
精氨酸缺陷型菌株生产瓜氨酸
精氨酸结构类似物抗性突变株
精氨酸 抗反馈调节突变株生产精氨酸
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。
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的单光在紫紫丙)旋)收型度碱常0光❖＝ ❖溶味无钠性20m可 外 外 氨光酪苯7峰2而 差 中 酒吸℃感a解5味盐，7x性氨丙见区 区酸=5＝（异 别 ，精以：收性、有能n1酸氨：((光和.2m上4其λ但很 能<2：有鲜使5：的酸x除，72区色1。味2m不大把的味偏n的构00各甘2mma3都氨随-x为，振能，氨0;3成a），氨种xn0不没酸甜是光溶并基蛋酸m和氨0同有有、味平n解能酸外)白摩基均m氨有精面光吸，于溶从质尔酸)基有的的向只吸收氨有解其的消在酸光味主左有收光基机于溶2有光水苦要 或吸酪酸0，的稀 溶 液所系中种，成向收都氨但能不酸 剂 中谷分右数的氨。具酸在力同或 。 沉氨。旋ε溶基有在、远。，酸转稀 通 淀解旋酸近苯有的，
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
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。
谷氨酸
N-乙酰 谷氨酸激酶
N-乙酰-γ-谷氨酰磷酸
鸟氨酸
瓜氨酸缺陷型菌株生产鸟氨酸
瓜氨酸
精氨酸缺陷型菌株生产瓜氨酸
精氨酸结构类似物抗性突变株
精氨酸 抗反馈调节突变株生产精氨酸
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。
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难成 功。
几种方法的比较
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°
水中溶解度：53.6g/ml（0℃）
口服半致死量（LD50）：4.0g/kg
二、赖氨酸发酵生产
斜面菌种 种子培养
发酵 上柱
洗脱
浓缩
精制盐
重结晶
粗盐
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
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
合成法 发酵法
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。
左析旋25出7者=。通2.0常x1用02（; -）表示，右旋者用（+）
表❖＝示色2。8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、 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。
谷氨酸
wenku.baidu.com
N-乙酰 谷氨酸激酶
N-乙酰-γ-谷氨酰磷酸
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。
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，污染环境
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、 氨基酸结构类似物抗性突变株发酵 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
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
鸟氨酸
瓜氨酸缺陷型菌株生产鸟氨酸
瓜氨酸
精氨酸缺陷型菌株生产瓜氨酸
精氨酸结构类似物抗性突变株
精氨酸 抗反馈调节突变株生产精氨酸
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。