氨基酸生产工艺.pptx
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氨基酸工艺学PPT课件(共10单元)07 氨基酸分离提取和精制
4、凝聚
➢ 氨基酸发酵液中含有大量的胶体物质，该类物质可使发酵液黏 度增加，使发酵液过滤速率显著降低。
➢ 凝聚是指在电解质的作用下，通过降低胶体系统的扩散双电层 排斥电位，使胶体系统的分散状态发生破坏，从而使胶体粒子 聚集的过程。
➢ 氨基酸发酵液中的微生物细胞和碎片、菌体和蛋白质等胶体粒 子均存在扩散双电层的结构，该扩散双电层结构和所带的相同 电荷可使胶体粒子保持分散状态。
3、错流过滤
❖ 螺旋卷式膜组件 ➢ 螺旋卷式膜组件是一类将膜、多孔膜支撑材料和悬浮液通道网
等组合旋转，一并装入具有一定承压能力的外壳管内而制成的 膜组件。 ➢ 螺旋卷式膜组件的结构：
三、离子交换工艺
❖ 离子交换的基本概念 ❖ 离子交换的基本原理 ❖ 离子交换树脂对氨基酸的吸附规律 ❖ 离子交换的操作过程
3、沉淀
➢ 除含有微生物细胞和碎片、蛋白质和某些胶体物质外，氨基酸 发酵液中还含有一定量的无机离子，如高价的金属离子Ca2+、 Mg2+和Fe3+ 。
➢ 无机离子不仅会影响氨基酸产品的质量，还会显著降低离子交 换树脂吸附氨基酸的吸附量和吸附效率。
➢ 常采用沉淀剂：草酸或草酸钠（ Ca2+ 、 Mg2+ ）、磷酸盐 （ Mg2+ ）、黄血盐（ Fe3+ ）、三聚磷酸钠（ Ca2+、Mg2+和 Fe3+ ）。
2、离子交换的基本原理
➢ 氨基酸是两性电解质，在酸性发酵液中，氨基酸是含有-NH3+基 团的阳离子，能被阳离子交换树脂交换吸附；在碱性发酵液中， 氨基酸是含有-COO-基团的阴离子，能被阴离子交换树脂交换 吸附；在pH值为氨基酸等电点（pI）的发酵液中，氨基酸不电 离，此时氨基酸的兼性离子静电荷为零，不能被阳离子和阴离 子交换树脂交换吸附。
第二节 氨基酸生产工艺
二、氨基酸发酵实例——谷氨酸发酵
（一）工艺过程： a、斜面培养：制斜面培养基 培养（32℃、 PH7.0-7.2、18-24h） 检查 保存 （冰箱4℃）。 b、一级种子培养：在摇瓶机上振荡培养。 c、二级种子培养：用种子罐培养。 d、发酵：在发酵罐中进行。 （1）菌体生长阶段 这个时期，为了及时供给菌体 生长所必须的氮源，需要流加尿素，并以此调节PH使 其稳定在7.5-8.0。在菌体生长阶段，培养温度应维持 在32-35℃，培养时间在12h左右。
作用及其性质
• 氨基酸中的谷氨酸，不仅是人体一种重要 的营养成分，而且是治疗肝病、神经系统 疾病和精神病的常用药物，对肝病、精神 分裂症、神经衰弱均有疗效。
• 两个或两个以上的氨基酸化学聚合成肽，一个蛋 白质的原始片段，是蛋白质生成氨基酸的前体。 无色晶体，熔点极高，一般在200℃以上。不同 的氨基酸其味不同，有的无味，有的味甜，有的 味苦，谷氨酸的单钠盐有鲜味，是味精的主要成 分。各种氨基酸在水中的溶解度差别很大，并能 溶解于稀酸或稀碱中，但不能溶于有机溶剂。通 常酒精能把氨基酸从其溶液中沉淀析出。
作用及其性质氨基酸中的谷氨酸不仅是人体一种重要的营养成分而且是治疗肝病神经系统疾病和精神病的常用药物对肝病精神分裂症神经衰弱均有疗效
第二节 氨基酸生产工艺
第三组：李糠、宋秋莲、谌蓉、陈 恋、彭啸林、王权
回顾氨基酸：
氨基酸（amino acid）： 含有氨基和羧基的一类 有机化合物的通称。生 物功能大分子蛋白质的 基本组成单位，是构成 动物营养所需蛋白质的 基本物质。是含有一个 碱性氨基和一个酸性羧 基的有机化合物。氨基 连在α-碳上的为α-氨基 酸。天然氨基酸均为α氨基酸。
讲演结束
一、氨基酸的生产方法
《氨基酸发酵工艺》PPT课件
3 氨基酸发酵的工艺控制
培养基
2、氮源：铵盐、尿素、氨水，同时调整pH值。 营养缺陷型需要添加适量氨基酸时，主要添加有 机氮源水解液。 需生物素和氨基酸时，以玉米浆作氮源。 尿素灭菌时分解或形成磷酸铵镁盐，须单独 灭菌，40％的尿素可在108℃40min，高温会生产 缩脲。 氨水用pH自动控制连续流加。
3 氨基酸发酵的工艺控制
培养基
3、碳氮比
氮源除用于菌体生长外，还用于氨基酸合成， 在氨基酸发酵中常常是用氨水、尿素来调节pH， 所以氨基酸发酵所用的C/N比一般微生物发酵的 低，或者说氮源用量更高。
谷氨酸发酵在C/N小于100:11时才开始 积累谷氨酸，所以通常情况下谷氨酸发酵 C/N为100:(15～30)。
4 谷氨酸生产工艺
日本和德国为世界主要氨基酸生产国。日本的 味之素、协和发酵及德国的德固沙是世界氨基酸生 产的三巨头。它们能生产高品质的氨基酸，可直接 用于输液制剂的生产。日本在美国、法国等建立了 合资的氨基酸生产厂家，生产氨基酸和天冬甜精等 衍生物。
1 概述
氨基酸的国内生产概况
天津氨基酸公司、湖北八峰氨基酸公司 生产 规模及产品质量与国外大厂有较大差距。
2 氨基酸发酵的代谢控制
消除终产物的反馈抑制与阻遏作用
消除终产物的反馈抑制与阻遏作用，是通过使用 抗氨基酸结构类似物突变株的方法来进行。
例：利用抗性突变株消除S-(β-氨基乙酸)-L-半胱氨酸 （即AEC）（赖氨酸的结构类似物）与L-苏氨酸的协 同抑制。
2 氨基酸发酵的代谢控制
2 氨基酸发酵的代谢控制
4 谷氨酸生产工艺
谷氨酸生产概述
➢ 起初工业化生产采取小麦或大豆蛋白质水解制取。
➢ 1957年，日本率先采用微生物发酵生产，并实现工 业化，被誉为现代发酵工业的重大创举，使发酵工业 进入调节调控水平。
氨基酸生产ppt课件
A
ห้องสมุดไป่ตู้
活性 超过生理需要量
A合成酶系（E1,E2…） 反馈抑制
A
野生型菌株酶合成水平的反馈阻遏
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
野生型菌株酶活性水平的反馈抑制
Gene编码酶
效应物位点 过量A 酶活中心
过量A作用效应物位点，酶构型变化，影响酶活性中心而失活
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
25.1 概述
氨基酸的生产方法
第三类用抗氨基酸结构类似物突变株，如利用乳糖发酵
短杆菌 的S-(2-氨基乙基）-L-半胱氨酸（AEC,赖氨酸结构类食物） 抗性菌株生产赖氨酸。利用黄色短杆菌的5-甲基色氨酸（5-MT，酪 氨酸结构类似物）抗性菌株生产酪氨酸。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
25.1 概述
氨基酸的生产方法
2、酶法：利用酶来制造氨基酸。应用完整 菌体或从微生物细胞抽提的酶类合成氨基酸。 天冬氨酸已于1973年应用完整菌体固定化 进行生产，这是世界上最早应用固定化菌体 的例子。赖氨酸、色氨酸、丙氨酸也可以生 产。
同功酶的主要功能在于其代谢调节。在一个分支代 谢途径中，如果在分支点以前的一个较早的反应是 由几个同功酶所催化时，则分支代谢的几个最终产 物往往分别对这几个同功酶发生抑制作用而不致过 剩
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
ห้องสมุดไป่ตู้
活性 超过生理需要量
A合成酶系（E1,E2…） 反馈抑制
A
野生型菌株酶合成水平的反馈阻遏
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
野生型菌株酶活性水平的反馈抑制
Gene编码酶
效应物位点 过量A 酶活中心
过量A作用效应物位点，酶构型变化，影响酶活性中心而失活
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
25.1 概述
氨基酸的生产方法
第三类用抗氨基酸结构类似物突变株，如利用乳糖发酵
短杆菌 的S-(2-氨基乙基）-L-半胱氨酸（AEC,赖氨酸结构类食物） 抗性菌株生产赖氨酸。利用黄色短杆菌的5-甲基色氨酸（5-MT，酪 氨酸结构类似物）抗性菌株生产酪氨酸。
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
25.1 概述
氨基酸的生产方法
2、酶法：利用酶来制造氨基酸。应用完整 菌体或从微生物细胞抽提的酶类合成氨基酸。 天冬氨酸已于1973年应用完整菌体固定化 进行生产，这是世界上最早应用固定化菌体 的例子。赖氨酸、色氨酸、丙氨酸也可以生 产。
同功酶的主要功能在于其代谢调节。在一个分支代 谢途径中，如果在分支点以前的一个较早的反应是 由几个同功酶所催化时，则分支代谢的几个最终产 物往往分别对这几个同功酶发生抑制作用而不致过 剩
在日常生活中，随处都可以看到浪费 粮食的 现象。 也许你 并未意 识到自 己在浪 费，也 许你认 为浪费 这一点 点算不 了什么
第十章氨基酸发酵生产工艺学
第十章 氨基酸生产工艺
(p208-214)
本章内容：
第一节
第二节 第三节 第四节
概述 氨基酸发酵的代谢控制 氨基酸发酵的工艺控制 谷氨酸生产工艺
目的要求：
熟悉谷氨酸生产的流程 了解氨基酸生产代谢控制的方法
第一节 概 述
氨基酸是构成蛋白质的基本成分。
目前世界上可用发酵法生产氨基酸有20
一般发酵前期pH控制在7.5左右，发酵后期pH控 制在7.2左右。
四、氧对氨基酸发酵的影响及其控制
不同的氨基酸发酵需要氧的量不同： 要求供氧充足的谷氨酸族氨基酸发酵：生物合成 与TCA循环有关。 适宜在缺氧条件下进行的亮氨酸、苯丙氨酸和缬 氨酸发酵：菌体呼吸受阻时产量最大。 供氧不足时产酸受轻微影响的天冬氨酸族氨基酸 发酵。 因此，在发酵过程中应根据具体情况对供氧过程 进行控制。
二、温度对氨基酸发酵的影响及控制
菌体生长达一定程度后再开始产生氨基酸，因 此菌体生长最适温度和氨基酸合成的最适温度 是不同的。 如谷氨酸发酵适宜温度为30～32℃，菌体生长 阶段温度过高时，则菌体易衰老，pH高，糖耗 慢，周期长，酸产量低。 采取措施：少量多次流加尿素，促进菌体生长 维持最适生长温度、适当通风，利于谷氨酸合 成。
生产氨基酸的大国为日本和德国。 日本的味之素、协和发酵及德国的德固沙是世界 氨基酸生产的三巨头。它们能生产高品质的氨基 酸，可直接用于输液制剂的生产。 日本在美国、法国等建立了合资的氨基酸生产厂 家，生产氨基酸和天冬甜精等衍生物。
氨基酸的世界市场中，谷氨酸钠约占氨基酸总量 的75％，其次为赖氨酸，占产量10％，其他约占 15％。
发酵生产的原料
国外谷氨酸采用甘蔗糖蜜或淀粉水解糖为
(p208-214)
本章内容：
第一节
第二节 第三节 第四节
概述 氨基酸发酵的代谢控制 氨基酸发酵的工艺控制 谷氨酸生产工艺
目的要求：
熟悉谷氨酸生产的流程 了解氨基酸生产代谢控制的方法
第一节 概 述
氨基酸是构成蛋白质的基本成分。
目前世界上可用发酵法生产氨基酸有20
一般发酵前期pH控制在7.5左右，发酵后期pH控 制在7.2左右。
四、氧对氨基酸发酵的影响及其控制
不同的氨基酸发酵需要氧的量不同： 要求供氧充足的谷氨酸族氨基酸发酵：生物合成 与TCA循环有关。 适宜在缺氧条件下进行的亮氨酸、苯丙氨酸和缬 氨酸发酵：菌体呼吸受阻时产量最大。 供氧不足时产酸受轻微影响的天冬氨酸族氨基酸 发酵。 因此，在发酵过程中应根据具体情况对供氧过程 进行控制。
二、温度对氨基酸发酵的影响及控制
菌体生长达一定程度后再开始产生氨基酸，因 此菌体生长最适温度和氨基酸合成的最适温度 是不同的。 如谷氨酸发酵适宜温度为30～32℃，菌体生长 阶段温度过高时，则菌体易衰老，pH高，糖耗 慢，周期长，酸产量低。 采取措施：少量多次流加尿素，促进菌体生长 维持最适生长温度、适当通风，利于谷氨酸合 成。
生产氨基酸的大国为日本和德国。 日本的味之素、协和发酵及德国的德固沙是世界 氨基酸生产的三巨头。它们能生产高品质的氨基 酸，可直接用于输液制剂的生产。 日本在美国、法国等建立了合资的氨基酸生产厂 家，生产氨基酸和天冬甜精等衍生物。
氨基酸的世界市场中，谷氨酸钠约占氨基酸总量 的75％，其次为赖氨酸，占产量10％，其他约占 15％。
发酵生产的原料
国外谷氨酸采用甘蔗糖蜜或淀粉水解糖为
氨基酸工艺学PPT课件
氨基酸工艺学
.
1
课程内容
绪论 谷氨酸发酵 其他氨基酸发酵
.
2
教材及参考书
氨基酸工艺学 陈宁 中国轻工业出版社
氨基酸发酵工艺学 张克旭 中国轻工业出版社
味精工业手册（第二版） 于信令 中国轻工业出版社
.
3
学习目的
以探讨氨基酸发酵工厂的生产技术为主 要目的。氨基酸发酵生产以发酵为主, 发酵的好坏是整个生产的关键,但后处 理提纯操作和提纯设备选用当否,也会
溶于有机溶剂。通常酒精能把氨基酸从其 溶液中沉淀析出。
– 旋光性：除了甘氨酸外，所有天然氨基酸
都具有旋光性，在酸中可以保持，用测定
比旋光度的方法可以测定氨基酸的纯度。
.
11
2. 化学性质
– 氨基酸的化学性质与其分子的特殊功能基 团有关。
– 氨基酸的羧基具有羧酸羧基的性质； – 氨基酸的氨基具有氨基的一切性质； – 侧链R基团参加的反应。
0102138常见的异常发酵现象及其处理方法异常现象原因分析处理方法0时ph值高1初尿过多2尿素灭菌温度过高时间过长停搅拌小通风菌体生长ph下降后再按正常发酵进行发酵前期ph值过高1初尿过多2菌种被烧死3种子感染噬菌体4培养基缺乏或抑制菌体生长2补种3按感染噬菌体处1感染噬菌体2培养基贫乏3菌种老化4前期风量过大或初尿过多抑制生1按感染噬菌体处理2补料搅拌3换种补种1菌种老化2前期风量过大后期无力3种子或发酵前期温度过高4生物素不足略减风量如残糖高可补种略减风量如残糖高可补种略减风量如残糖高可补种14h后od值继上升1生物素过量1提高风量提高温度2培养基丰富生物素过量通风不足空气短路搅拌转速低感染杂菌1提高风量提高ph2及时流尿提高ph3提高风量提高ph4按染菌处理发酵液变红色生物素充足风量不足提高风量谷氨酸生成后又下跌1ph偏低nh过量谷氨酸转变为谷酰胺2大量下跌可能染菌1及时流尿提高ph2按染菌处理泡沫太多1水解糖质量不好1改进水解糖质量2按染菌处理141第五节糖蜜原料强制发酵工艺表面活性剂的添加02吐温60青霉素的添加35单位ml发酵液工艺特点
.
1
课程内容
绪论 谷氨酸发酵 其他氨基酸发酵
.
2
教材及参考书
氨基酸工艺学 陈宁 中国轻工业出版社
氨基酸发酵工艺学 张克旭 中国轻工业出版社
味精工业手册（第二版） 于信令 中国轻工业出版社
.
3
学习目的
以探讨氨基酸发酵工厂的生产技术为主 要目的。氨基酸发酵生产以发酵为主, 发酵的好坏是整个生产的关键,但后处 理提纯操作和提纯设备选用当否,也会
溶于有机溶剂。通常酒精能把氨基酸从其 溶液中沉淀析出。
– 旋光性：除了甘氨酸外，所有天然氨基酸
都具有旋光性，在酸中可以保持，用测定
比旋光度的方法可以测定氨基酸的纯度。
.
11
2. 化学性质
– 氨基酸的化学性质与其分子的特殊功能基 团有关。
– 氨基酸的羧基具有羧酸羧基的性质； – 氨基酸的氨基具有氨基的一切性质； – 侧链R基团参加的反应。
0102138常见的异常发酵现象及其处理方法异常现象原因分析处理方法0时ph值高1初尿过多2尿素灭菌温度过高时间过长停搅拌小通风菌体生长ph下降后再按正常发酵进行发酵前期ph值过高1初尿过多2菌种被烧死3种子感染噬菌体4培养基缺乏或抑制菌体生长2补种3按感染噬菌体处1感染噬菌体2培养基贫乏3菌种老化4前期风量过大或初尿过多抑制生1按感染噬菌体处理2补料搅拌3换种补种1菌种老化2前期风量过大后期无力3种子或发酵前期温度过高4生物素不足略减风量如残糖高可补种略减风量如残糖高可补种略减风量如残糖高可补种14h后od值继上升1生物素过量1提高风量提高温度2培养基丰富生物素过量通风不足空气短路搅拌转速低感染杂菌1提高风量提高ph2及时流尿提高ph3提高风量提高ph4按染菌处理发酵液变红色生物素充足风量不足提高风量谷氨酸生成后又下跌1ph偏低nh过量谷氨酸转变为谷酰胺2大量下跌可能染菌1及时流尿提高ph2按染菌处理泡沫太多1水解糖质量不好1改进水解糖质量2按染菌处理141第五节糖蜜原料强制发酵工艺表面活性剂的添加02吐温60青霉素的添加35单位ml发酵液工艺特点
氨基酸生产工艺课件(PPT 48张)
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。
国外生产概况
氨基酸的制造始于1820年，蛋白质酸水解
生产氨基酸。 1850年化学合成氨基酸。 1956年分离到谷氨酸棒状杆菌，日本采用 微生物发酵法工业化生产谷氨酸成功。 1957年生产谷氨酸钠（味精）商业化，从 此推动了氨基酸生产的大发展。
多种。
氨基酸
氨基酸（amino
acid）：含有氨基和羧 基的一类有机化合物的通称。 是含有一个碱性氨基和一个酸性羧基的 有机化合物，氨基一般连在α-碳上。 侧链不同，氨基酸的性质不同。
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。
促进ATP的积累，以利氨基酸的生物合成
第三节 氨基酸发酵的工艺控制
（p209-210）
培养基
温度 pH 氧
一、培养基
1、碳源 作用：构成菌体、合成氨基酸的骨架及能量来
源。 种类：淀粉水解糖、糖蜜、醋酸、乙醇、烷烃 碳源浓度过高时，对菌体生长不利，氨基 酸的转化率降低。 菌种性质、生产氨基酸种类和所采用的发 酵操作决定碳源种类。
生产氨基酸的大国为日本和德国。 日本的味之素、协和发酵及德国的德固沙是世界 氨基酸生产的三巨头。它们能生产高品质的氨基 酸，可直接用于输液制剂的生产。 日本在美国、法国等建立了合资的氨基酸生产厂 家，生产氨基酸和天冬甜精等衍生物。
氨基酸的世界市场中，谷氨酸钠约占氨基酸总量 的75％，其次为赖氨酸，占产量10％，其他约占 15％。
氨基酸生产工艺
成
第二十页，共54页。
控制发酵(fā jiào)的条件
• 专性需氧菌，控制环境条件可 改变代谢(dàixiè)途径和产物。
第二十一页，共54页。
控制(kòngzhì)细胞渗透性
•生物素、油酸和表面 (biǎomiàn)活性剂，引起细胞 膜的脂肪酸成分的改变。 •青霉素：抑制细胞壁的合成， 由于细胞面内外的渗透压而泄 露出来。
• 这些方法成立的一个重要原因是使用选 育成的氨基酸生物合成高能力的菌株。
第十页，共54页。
菌株的育种(yù zhǒng)
• 从自然界中筛选有产酸能力的菌株,并建立其培养条件. • 在确立突变技术和阐明氨基酸生物合成系统调节机制的基
础上发展为营养缺陷变异株、抗药性菌株的育种。 • 随着重组DNA技术的发展,接合、转导、转染、细胞融合等
手段首先用于体内基因(jīyīn)重组,是早期用基因(jīyīn)重组 方法构建生产菌株的尝试。 • 随着载体、受体系统的构建及体外基因(jīyīn)重组技术的 日益完善,氨基酸生物工程菌的构建有了长足的发展。 • 苏氨酸等的生产菌株被成功地构建并应用于工业化生产。
第十一页，共54页。
2.1 用野生(yěshēng)株的方法
• 流加方式：根据菌体生长、pH变 化、糖耗情况和发酵阶段等因素决 定。
第三十四页，共54页。
• 控制： • （1）菌体生长或耗糖慢时，少量多次流加尿素，避
免pH过高 • （2）菌体生长或耗糖过快时，流加尿素可多些，以
抑制菌体生长。 • （3）发酵(fā jiào)后期，残糖少，接近放罐时，少
加或不加尿素，以免造成氨基酸提取困难。 • （4）氨水对pH影响大，应采取连续流加。
• 1.食品工业： • 强化食品(赖氨酸，苏氨酸，色氨酸于小
第二十页，共54页。
控制发酵(fā jiào)的条件
• 专性需氧菌，控制环境条件可 改变代谢(dàixiè)途径和产物。
第二十一页，共54页。
控制(kòngzhì)细胞渗透性
•生物素、油酸和表面 (biǎomiàn)活性剂，引起细胞 膜的脂肪酸成分的改变。 •青霉素：抑制细胞壁的合成， 由于细胞面内外的渗透压而泄 露出来。
• 这些方法成立的一个重要原因是使用选 育成的氨基酸生物合成高能力的菌株。
第十页，共54页。
菌株的育种(yù zhǒng)
• 从自然界中筛选有产酸能力的菌株,并建立其培养条件. • 在确立突变技术和阐明氨基酸生物合成系统调节机制的基
础上发展为营养缺陷变异株、抗药性菌株的育种。 • 随着重组DNA技术的发展,接合、转导、转染、细胞融合等
手段首先用于体内基因(jīyīn)重组,是早期用基因(jīyīn)重组 方法构建生产菌株的尝试。 • 随着载体、受体系统的构建及体外基因(jīyīn)重组技术的 日益完善,氨基酸生物工程菌的构建有了长足的发展。 • 苏氨酸等的生产菌株被成功地构建并应用于工业化生产。
第十一页，共54页。
2.1 用野生(yěshēng)株的方法
• 流加方式：根据菌体生长、pH变 化、糖耗情况和发酵阶段等因素决 定。
第三十四页，共54页。
• 控制： • （1）菌体生长或耗糖慢时，少量多次流加尿素，避
免pH过高 • （2）菌体生长或耗糖过快时，流加尿素可多些，以
抑制菌体生长。 • （3）发酵(fā jiào)后期，残糖少，接近放罐时，少
加或不加尿素，以免造成氨基酸提取困难。 • （4）氨水对pH影响大，应采取连续流加。
• 1.食品工业： • 强化食品(赖氨酸，苏氨酸，色氨酸于小
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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，
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
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。
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
N-乙酰 谷氨酸激酶
N-乙酰-γ-谷氨酰磷酸
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
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、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
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
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
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。
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：
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。
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，
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
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。
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
N-乙酰 谷氨酸激酶
N-乙酰-γ-谷氨酰磷酸
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
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、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
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
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
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。
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：
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。