氨基酸生产工艺(PPT36页)
第11章氨基酸生产工艺
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。
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。
二、氨基酸的生产方法
• 发酵法： 直接发酵法：野生菌株发酵、营养
• （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。
温度对氨基酸发酵的影响及其控制
• 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。
• 酶法糖化：以大米或碎米为原料时采用
• 大米进行浸泡磨浆，再调成15Bx，调 pH6.0，加细菌a-淀粉酶进行液化，85 ℃30min，加糖化酶60 ℃糖化24h，过滤 后可供配制培养基。
• 糖蜜原料：不宜直接用来作为谷氨酸发 酵的碳源，因含丰富的生物素。
• 预处理方法：活性碳或树脂吸附法和 亚硝酸法吸附或破坏生物素。也可以在 发酵液中加入表面活性剂吐温60或添加 中青霉素。
• ②一级种子培养：由葡萄糖、玉米浆、尿素、 磷酸氢二钾、硫酸镁、硫酸铁及硫酸锰组成。 pH6.5-6.8。1000ml装200-250ml振荡，32℃ 培 养12h。
各种氨基酸的生产工艺
各种氨基酸的生产工艺1、谷氨酸(1)等电离交工艺方法——从发酵液中提取谷氨酸，即将谷氨酸发酵液降温并用硫酸调PH 值至谷氨酸等电点(pH3.0- 3.2)，温度降到10以下沉淀，离心分离谷氨酸，再将上清液用硫酸调pH 至 1.5 上732 强酸性阳离子交换树脂，用氨水调上清液pH10 进行洗脱，洗脱下来的高流分再用硫酸调pH1.0 返回等电车间加入发酵液进行等电提取，离交车间的上柱后的上清液及洗柱水送去环保车间进行废水处理。
该工艺方法的缺点是：废水量大，治理成本高，酸碱用量大。
(2)连续等电工艺——将谷氨酸发酵液适当浓缩后控制40℃左右，连续加入有晶种的等电罐中，同时加入硫酸，控制等电罐中PH 值维持在 3.2 左右，温度40℃进行结晶。
该工艺方法废的优点是：水量相对较少；缺点是：氨酸提取率及产品质量较差。
(3)发酵法生产谷氨酸的谷氨酸提取工艺——谷氨酸发酵液经灭菌后进入超滤膜进行超滤，澄清的谷氨酸发酵液在第一调酸罐中被调整pH 值为 3.20～3.25，然后进入常温的等电点连续蒸发降温结晶装置进行结晶，分离、洗涤，得到谷氨酸晶体和母液，将一部分母液进入脱盐装置，脱盐后的谷氨酸母液一部分与超滤后澄清的谷氨酸发酵液合并；另一部分在第二调酸罐中被调整pH 值至 4.5～7，蒸发、浓缩、再在第三调酸罐中调pH 值至3.20～3.25 后，进入低温的等电点连续蒸发降温结晶装置，使母液中的谷氨酸充分结晶出来，低温的等电点连续蒸发降温结晶装置排出的晶浆被分离、洗涤，得到谷氨酸晶体和二次母液。
(4)水解等电点法发酵液-----浓缩（78.9kPa，0.15MPa 蒸汽）----盐酸水解（130℃，4h）----过滤-----滤液脱色-----浓缩-----中和，调pH 至 3.0-3.2（NaOH 或发酵液）-----低温放置，析晶-------谷氨酸晶体此工艺的优点：设备简单、废水量减少、生产成本低、酸碱用量省(5)低温等电点法发酵液-----边冷却边加硫酸调节pH4.0-4.5-----加晶种，育晶2h-----边冷却边加硫酸调至pH3.0-3.2------冷却降温------搅拌16h------4℃静置4h------离心分离--------谷氨酸晶体此工艺的优点：设备简单、废水量减少、生产成本低、酸碱用量省(6)直接常温等电点法发酵液-----加硫酸调节pH4.0-4.5-----育晶2-4h-----加硫酸调至pH3.5-3.8------育晶2h------加硫酸调至pH3.0-3.2------育晶2h------冷却降温------搅拌16-20h------沉淀2-4h-------谷氨酸晶体此工艺的优点：设备简单、操作容易、生产周期短、酸碱用量省。
氨基酸肥料生产工艺
氨基酸肥料生产工艺
氨基酸肥料是一种供应植物营养元素的肥料，它通过提取或合成氨基酸，提供植物所需要的氮、磷、钾等养分，同时还具有调节土壤、改善植物生长等功能。
氨基酸肥料生产工艺包括原料处理、水解提取、精制干燥等环节。
首先，原料处理是氨基酸肥料生产的第一步。
常用的原料包括蛋白质饲料、油菜籽饼等富含氨基酸的物质。
这些原料需要进行破碎、过筛等预处理，以便提高后续水解提取过程中的效果。
接下来，水解提取是氨基酸肥料生产的核心环节。
将原料加入反应釜中，加水加热进行水解反应，将蛋白质分解为氨基酸。
水解过程中需要控制反应时间、温度、压力等参数，以获得高效的水解效果。
水解后的混合液经过过滤和离心等操作，分离出可溶性的氨基酸。
然后，提取得到的氨基酸需要进行精制处理。
首先是除杂，去除水解过程中产生的蛋白质、脂肪等杂质，以提高氨基酸的纯度。
然后是浓缩，将溶液浓缩，使氨基酸含量更高。
最后是干燥，将浓缩后的液体通过喷雾干燥或真空干燥等方式，将氨基酸转变为颗粒状或粉末状的固体产品。
在氨基酸肥料生产的工艺中，还有一些附加环节。
例如，可根据植物需求添加其他营养元素，如磷酸二氢钾、硫酸锌等，以制备复合氨基酸肥料。
此外，还可根据需要添加保湿剂、抗结剂等辅助剂，以提高产品的应用性能。
总之，氨基酸肥料的生产工艺主要包括原料处理、水解提取、精制干燥等环节，通过控制各个环节的参数，获得高纯度、高效的氨基酸肥料产品。
这些产品可以为植物提供养分，并改善土壤质量，促进植物生长。
氨基酸生产ppt课件
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。
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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
氨基酸生产工艺课件
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11、现今，每个人都在谈论着创意，坦白讲，我害怕我们会假创意之名犯下一切过失。21.8.1715:02:2315:02Aug-2117-Aug-21
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12、在购买时，你可以用任何语言；但在销售时，你必须使用购买者的语言。15:02:2315:02:2315:02Tuesday, August 17, 2021
➢ 氨基酸原料生产企业约20多家，制剂生产企业30 多家。甘氨酸3000多吨，赖氨酸及其盐酸盐约 1000吨，天门冬氨酸、缬氨酸、谷氨酸、亮氨酸、 丙氨酸等几百吨。
➢ 谷氨酸钠的生产规模最大，居世界首位。
氨基酸发酵
➢ 氨基酸发酵：就是以糖类和铵盐为主要原 料的培养基中培养微生物，积累特定的氨 基酸。
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
菌株发酵 ➢ 营养缺陷型回复突变株发酵 ➢ 添加前体法
主要菌种：
➢ 谷氨酸棒杆菌 ➢ 黄色短杆菌 ➢ 乳糖发酵短杆菌 ➢ 短芽孢杆菌 ➢ 粘质赛式杆菌 ➢ 还有采用基因工程菌进行生产的
➢ 往往是生物素缺陷型，也有些是氨基酸缺陷型。
➢ 酶法：利用微生物细胞或微生物产生的酶来制造 氨基酸。
➢ 提取法：蛋白质水解，从水解液中提取。胱氨酸、 半胱氨酸和酪氨酸
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。
氨基酸的生产
能防止稻瘟病，提高米的蛋白质含量；长链酰基氨基酸能 提高农作物对病害的抵抗力。
生产方法
提取法 将蛋白质原料用酸水解， 从水解液中提取氨基 酸。胱氨酸、半胱氨酸和酪氨酸用提取法生产。
合成法 D、L-蛋氨酸，D、L-丙氨酸，甘氨酸和苯丙氨酸； 需进行拆分。
中和剂为纯碱，也可用烧碱配成NaOH溶液。用纯碱 中和，反应较温和，糖液质量有保证，但是产生泡 沫多；用烧碱中和，易局部过碱使葡萄糖发生焦化 变为焦糖（焦糖抑制谷氨酸菌的生长，增加糖液色 泽及精制困难）。在操作中将碱配成一定的浓度， 然后再用于中和。
➢ 脱色
活性炭吸附法 常用粉末状活性炭。 ✓ 活性炭耗量视糖液色泽情况与活性炭质量而定。 ✓ 粉末炭用量相当于投淀粉量 0.6%～0.8%。 ✓ 脱色效果与投炭量、质量、温度、pH值、时间有关 ✓ 脱色温度低些，对脱色效果较为有利，但温度过低，
项目实施
任务一 L-赖氨酸的发酵生产
一、生产前准备 （二）确定生产技术、生产菌种和工艺路线 1. 生产技术：微生物直接发酵技术 2.菌种：北京棒状杆菌AS1.563 3.发酵工艺路线
二、生产工艺过程
（一）菌种培养 1、斜面培养基和培养条件 （1）培养基成分（％）为: 葡萄糖0.5（保藏斜面培养基不加），牛肉膏1.0， 蛋白胨1.0，NaCl0.5，琼脂2.0，pH7.0～7.2。 0.1MPa，灭菌30min后，于30℃保温24h，检 查无菌后，放冰箱备用。 （2）培养条件：菌种活化后于30～32℃恒温培 养18～24h 。
酶法 利用微生物产生的酶制造氨基酸。赖氨酸、色氨酸、 天冬氨酸、酪氨酸可用酶法生产。
发酵法 以淀粉水解糖，或糖蜜、醋酸为原料，利用氨基 酸生产菌进行代谢发酵。发酵工艺，采用分批流加法，计 算机控制，生产管理自动化，产酸率和转化率均较高。我 国20世纪60年代发酵法生产谷氨酸，目前发展相当规模， 赖氨酸、天冬氨酸、丙氨酸等用发酵法和酶法生产。
第4章氨基酸发酵生产工艺
• ⑵酶法转化工艺
利用酶的离体专一性反应，催化底物生产有活性 的氨基酸。
D-氨基酸和DL-氨基酸的手性拆分 工艺简便、转化率高、副产物少、容易精制。 占总量的10%左右
• ⑶全化学合成生产工艺
不受氨基酸品种的限制，理论上可生产天然氨基 酸和非天然氨基酸。
产物是DL-型外消旋体，必须拆分才得单一对映 体。
• 组成蛋白质的氨基酸有20种，多数为L-型，也是 人体能吸收利用的活性形式
• 初级代谢产物 • 根据R基团的化学结构不同，分为：15种脂肪族的， 2种芳香族的，2种杂环的，以及1种亚基氨基酸。 • 根据R基团的极性，分为：12种极性与8种非极性 • 根据酸碱性，分为：2种酸性的，3种碱性的，以及 15种中性氨基酸。 • 根据人体生理生化过程能否合成，分为：(8+2)种必 需和10种非必需氨基酸 • 应用：药品、食品、饲料、化工等
4.1.2 氨基酸的理化性质
• 无色晶体，熔点200~300℃，一般溶于水、稀酸 稀碱，不溶于乙醚、氯仿等有机溶剂，常用乙醇 沉淀氨基酸。 • 除甘氨酸外，有旋光性，测定比旋度可鉴定氨基 酸的纯度。 • 芳香族氨基酸在紫外有吸收峰，可用于鉴别、合 成、定性和定量分析中。
• 氨基酸是弱的两性电解质，在酸性环境，带正电荷； 碱性环境，带负电荷；净电荷为0时的pH值为等电 点pI。由于静电作用，等电点时，溶解度最小，容 易沉定，可用于氨基酸的制备。
氨基酸
分子量
甘氨酸
75.07
丙氨酸
89.10
缬氨酸
117.15
亮氨酸
131.18
异亮氨酸
131.18
丝氨酸
105.09
苏氨酸
119.12
半胱氨酸
各种氨基酸的生产工艺
各种氨基酸的生产工艺1、谷氨酸(1)等电离交工艺方法——从发酵液中提取谷氨酸，即将谷氨酸发酵液降温并用硫酸调PH 值至谷氨酸等电点(pH3.0- 3.2)，温度降到 10以下沉淀，离心分离谷氨酸，再将上清液用硫酸调 pH 至 1.5 上 732 强酸性阳离子交换树脂，用氨水调上清液 pH10 进行洗脱，洗脱下来的高流分再用硫酸调 pH1.0 返回等电车间加入发酵液进行等电提取，离交车间的上柱后的上清液及洗柱水送去环保车间进行废水处理。
该工艺方法的缺点是：废水量大，治理成本高，酸碱用量大。
(2)连续等电工艺——将谷氨酸发酵液适当浓缩后控制40℃左右，连续加入有晶种的等电罐中，同时加入硫酸，控制等电罐中 PH 值维持在 3.2 左右，温度40℃进行结晶。
该工艺方法废的优点是：水量相对较少；缺点是：氨酸提取率及产品质量较差。
(3)发酵法生产谷氨酸的谷氨酸提取工艺——谷氨酸发酵液经灭菌后进入超滤膜进行超滤，澄清的谷氨酸发酵液在第一调酸罐中被调整 pH 值为 3.20～3.25，然后进入常温的等电点连续蒸发降温结晶装置进行结晶，分离、洗涤，得到谷氨酸晶体和母液，将一部分母液进入脱盐装置，脱盐后的谷氨酸母液一部分与超滤后澄清的谷氨酸发酵液合并；另一部分在第二调酸罐中被调整 pH 值至 4.5～7，蒸发、浓缩、再在第三调酸罐中调 pH 值至3.20～3.25 后，进入低温的等电点连续蒸发降温结晶装置，使母液中的谷氨酸充分结晶出来，低温的等电点连续蒸发降温结晶装置排出的晶浆被分离、洗涤，得到谷氨酸晶体和二次母液。
(4)水解等电点法发酵液-----浓缩（78.9kPa，0.15MPa 蒸汽）----盐酸水解（130℃，4h）----过滤-- ---滤液脱色-----浓缩-----中和，调 pH 至 3.0-3.2（NaOH 或发酵液）-----低温放置，析晶-------谷氨酸晶体此工艺的优点：设备简单、废水量减少、生产成本低、酸碱用量省(5)低温等电点法发酵液-----边冷却边加硫酸调节 pH4.0-4.5-----加晶种，育晶 2h-----边冷却边加硫酸调至 pH3.0-3.2------冷却降温------搅拌 16h------4℃静置 4h------离心分离--------谷氨酸晶体此工艺的优点：设备简单、废水量减少、生产成本低、酸碱用量省(6)直接常温等电点法发酵液-----加硫酸调节 pH4.0-4.5-----育晶 2-4h-----加硫酸调至 pH3.5-3.8------育晶 2h------加硫酸调至 pH3.0-3.2------育晶 2h------冷却降温------搅拌 16-20h------沉淀 2-4h-------谷氨酸晶体此工艺的优点：设备简单、操作容易、生产周期短、酸碱用量省。
氨基酸发酵生产工艺
氨基酸发酵生产工艺1. 概述氨基酸在药品、食品、饲料、化工等行业中有重要应用。
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。
目前绝大多数应用发酵法或酶法生产，极少数为天然提取或化学合成法生产。
主要菌种有谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短杆菌、短芽孢杆菌、粘质赛式杆菌等，往往是生物素缺陷型，也有些是氨基酸缺陷型。
还有采用基因工程菌进行生产的。
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％。
国外谷氨酸采用甘蔗糖蜜或淀粉水解糖为原料的强制发酵工艺，产酸率13－15％，糖酸转化率50－60％；国内采用淀粉水解糖或甜菜糖蜜为原料生物素亚适量发酵工艺，产酸率10％，转化率60％。
菌种改良和新工艺开发，促进了中国氨基酸产业发展，应用于输液的18种氨基酸原料只有丝氨酸和色氨酸不能工业化生产仍需进口外，其余16种均已投产，国产化80％以上。
2002年，全国氨基酸原料产品万吨，医药用总产量超过4200吨。
2002年氨基酸制剂近1亿支（片/瓶）。
氨基酸原料生产企业约20多家，制剂生产企业30多家。
甘氨酸3000多吨，赖氨酸及其盐酸盐约1000吨，天门冬氨酸、缬氨酸、谷氨酸、亮氨酸、丙氨酸等几百吨。
谷氨酸钠的生产规模最大，居世界首位。
2 氨基酸生产工艺培养基制备水解淀粉、糖蜜、醋酸、乙醇、烷烃等可作为碳源，取决于菌种和氨基酸种类和操作方式，常采用水解淀粉糖、糖蜜。
氨盐、尿素、氨水等作为无机氮源，有机氮源有玉米浆、麸皮水解液、豆饼等。
有机氮源还可提供生物素等微生物生长因子的来源。
碳氮比对于氨基酸发酵非常重要，调节适宜的碳氮比。
无机盐是发酵必需的，磷有很重要的影响。
主要发酵参数控制三级发酵进行生产，主要参数控制如下。
氨基酸发酵生产工艺学
整理课件
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酶法糖化：以大米或碎米为原料时采用
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3、合适C/N
氮源用于调整pH。 合成菌体。 生成氨基酸，因此比一般微生物发酵 的C/N低。
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4、磷酸盐：对发酵有显著影响。不足时糖 代谢受抑制。
5、镁：是已糖磷酸化酶、柠檬酸脱氢酶和 羧化酶的激活剂，并促进葡萄糖-6-磷酸 脱氢酶活力。
6、钾：促进糖代谢。谷氨酸产酸期钾多利 于产酸，钾少利于菌体生长。
（1）有苹果酸酶和丙酮酸羧化酶。 （2）－酮戊二酸脱氢酶活性弱，异柠檬酸脱氢
酶活性强，异柠檬酸裂解酶活性弱。 （3）谷氨酸脱氢酶活性高，经呼吸链氧化
NADPH2 的能力弱。
（4）菌体本身利用谷氨酸的能力低。
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4.谷氨酸产生菌（全是细菌）
棒杆菌属 北京棒杆菌 C. pekinense Corynebacterium 钝齿棒杆菌 C. crenatum
我国现有50余家生产，年产量达160万吨万吨，居世界
首位。
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二、谷氨酸的生物合成机理
1. 谷氨酸 （-氨基戊二酸）
O C-OH H2N- C- H H-C-H
第一代鲜味剂 L-谷氨酸单钠盐——味精
H-C-H
H-C O
OH L-型
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2.谷氨酸的生物合成
葡萄糖
中间产物
完整版)各种氨基酸的生产工艺
完整版)各种氨基酸的生产工艺本文介绍了谷氨酸的生产工艺，其中包括等电离交工艺方法、连续等电工艺、发酵法生产谷氨酸的谷氨酸提取工艺、水解等电点法、低温等电点法和直接常温等电点法。
等电离交工艺方法是从发酵液中提取谷氨酸的一种方法。
该方法的缺点是废水量大，治理成本高，酸碱用量大。
连续等电工艺方法将谷氨酸发酵液适当浓缩后进行结晶，虽然水量相对较少，但氨酸提取率及产品质量较差。
发酵法生产谷氨酸的谷氨酸提取工艺是通过超滤膜进行超滤，然后进行结晶、分离、洗涤等步骤得到谷氨酸晶体。
该方法设备简单，废水量减少，生产成本低，酸碱用量省。
水解等电点法是将发酵液浓缩后进行盐酸水解，然后进行过滤、脱色、浓缩等步骤得到谷氨酸晶体。
该方法设备简单，废水量减少，生产成本低，酸碱用量省。
低温等电点法和直接常温等电点法也是从发酵液中提取谷氨酸的方法，它们的优点都是设备简单，废水量减少，生产成本低，酸碱用量省。
发酵法制备谷氨酸晶体的工艺流程如下：首先将发酵液加入硫酸中，调节pH值为4.0-4.5，进行育晶2-4小时，然后再加入硫酸，调节pH值为3.5-3.8，再进行育晶2小时，最后加入硫酸，调节pH值为3.0-3.2，进行育晶2小时。
冷却降温后，进行搅拌16-20小时，沉淀2-4小时即可获得谷氨酸晶体。
该工艺具有设备简单、操作容易、生产周期短、酸碱用量省等优点。
L-亮氨酸的制备过程分为6个步骤。
首先，在浓缩罐中通入一次母液，加入蒸汽进行浓缩，温度为120度，气压为-0.09Mpa，浓缩时间为6小时，得到结晶液。
然后将结晶液进入一次中和罐中，加入硫酸和纯水进行中和，温度为80度，中和时间为4小时，过滤后得到滤液和滤渣。
接着将滤渣进入氨解罐中，加入氨水、纯水和蒸汽进行氨解，温度为80度，氨解时间为3小时，过滤后得到滤液和滤渣。
将滤渣进入脱色罐中，加入蒸汽、纯水和活性炭进行脱色，温度为80度，脱色时间为2小时，过滤后得到滤液和滤渣。
将滤液进入二次中和罐中，加入氨水和蒸汽进行中和，温度为80度，中和时间为4小时，过滤后得到滤液和滤渣。
有机化学氨基酸PPT课件
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(3)三级结构—— 在二级结构的基础上，多肽链间通过氨基酸残基侧链的相互作用， 在三维空间沿多个方向进行卷曲、折叠、盘绕形成紧密的球状结构称为蛋白质的三级
结构。
蛋白质的三级结构 是其他次级键，如 －S－S－（二硫 键）、离子键、氢 键、疏水键、支链 等，共同作用的结 果。
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2、茚三酮反应 用途：鉴别α-氨基酸
O
OH
2
OH
O
水合茚三酮
+ RCHCOOH
NH2
α-氨基酸
O
O
N
O
O
兰紫色
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1 大蒜的药用价值与氨基酸
O H2 O S C CHC OH
NH2
O SS
S OH
蒜素
现代抗生素问世之前，大蒜制剂被用来治疗霍乱， 痢疾，肺结核等疾病，大蒜制剂还能降低胆固醇， 阻止血小板聚集，对心血管有利，并有一定的抗 菌作用。副作用：味道大
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2、分类 二肽 三肽 多肽
3、命名 以含有完整羧基的氨基酸为母体，将以羧基
参加形成肽链的氨基酸中的酸字改为“酰”,依次 加在母体前面
O
NH2CH2 C NHCH2COOH 甘氨酰甘氨酸 或甘·甘
CH3 O
O
O
CH2OH
NH2CH C NH CH C NH CH2C NH CHCOOH
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水蛭素多肽——抗血栓分子药理 1884年Haycraft首先发现新鲜医用水蛭Hirud medicinalis提取物含抗凝血物质,但直至1955年Mark wardt等从医用水蛭中才分离出水蛭素(hirudin,HV),共有 7种异构体。1984年Dodt首先测出其一级结构,确认HV是 一条含65个左右氨基酸的多肽。HV酶是血液凝固、止血过程和血栓形成的中心 酶之一。它专一性地水解纤维蛋白原上的Agr-Gly键,使之转变成纤维蛋白;纤维 蛋白相互作用会进一步形成血栓。HV的2个结构域通过不同的机制分别和凝血酶 相互作用,抑制其活性。其C端长链通过和凝血酶的纤维蛋白原识别部位结合,拮 抗凝血酶对纤维蛋白原的识别。而HV的N末端核心结构域通过和凝血酶的活性部 位结合而抑制它的催化活性。临床实验结果也表明,HV的抗栓作用不需要其它因 子的作用;又不会引起出血等副作用。其效果超过小分子肝素。因此被认为是 2010年前最强的可逆性凝血酶直接抑制剂。全球约有20亿美元市场销售量。
生化工艺 第七章 典型产品生产工艺 第三节氨基酸生产工艺
1.氨基酸的分类 按氨基酸分子中所含氨基和羧基数目不同分为： （1）酸性氨基酸 天门冬氨酸、谷氨酸。 （2）碱性氨基酸 组氨酸、赖氨酸、精氨酸。 （3）中性氨基酸
第三节 氨基酸生产工艺
①脂肪族氨基酸 甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮 氨酸。
②羧基氨基酸 丝氨酸、组氨酸。 ③含硫氨基酸 半胱氨酸、胱氨酸、蛋氨酸。 ④芳香族氨基酸 苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸。 其它还有杂环氨基酸、脯氨酸、羟脯氨酸。 按氨基酸在人体内是否能被合成，分为： （1）必需氨基酸 指人体内不能合成或合成的速度不能满足 机体需要的氨基酸。异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯 丙氨酸、苏氨酸、色氨酸和缬氨酸为必需氨基酸。 （2）非必需氨基酸 除上述八种必需氨基酸外，其它均属非 必需氨基酸。
第三节 氨基酸生产工艺
生产上控制pH值的方法一般有两种：一种是流加尿 素，一种是流加氨水。国内普遍采用前一种方法。流加 尿素的数量和时间主要根据pH值变化、菌体生长、糖耗 情况和发酵阶段等因素而定。例如：当菌体生长和糖耗 均缓慢时，发少量多次地流加尿素，避免pH值值过高而 影响菌体生长；当菌体生长和糖耗均快时，流加尿素可 多些，使pH值适当高些，以抑制生长；发酵后期，残糖 很少，接近放罐时，应尽量少加或不加尿素，可以使pH 值稳定，对发酵有利。流加氨水，因氨水作用快，对pH 的值影响大，故应采用连续流加。
第三节 氨基酸生产工艺
当菌体生长基本停止就转入谷氨酸合成阶段。此时菌 体浓度基本不变，糖与尿素分解后产生的α-酮戊二酸和 氨主要用来合成谷氨酸。这一阶段，为了提供谷氨酸合成 所必需的氨及维持谷氨酸合成最适宜的pH=7.2～7.4必须 及时流加尿素，又为了促进谷氨酸的合成需加大通气量, 并将发酵温度提高到谷氨酸合成的最适宜温度34～37℃。
氨基酸发酵工艺
产生焦糖又保证过滤，中和为沉淀胶体）。
4、脱色：活性炭脱色和脱色树脂。活性炭用量为 0.6-0.8％，在70℃及酸性条件下搅拌后过滤。
4 谷氨酸生产工艺
淀粉的酶法糖化工艺
以大米或碎米为原料时采用大米浸泡磨浆，再 调成15˚Bx，pH 6.0，加细菌α-淀粉酶在85 ℃下液 化30 min，加糖化酶60 ℃糖化24 h，过滤后可供配 制培养基。
磷酸： 缬氨酸
谷氨酸
（高浓度磷酸盐）
生物素： 乳酸或琥珀酸 谷氨酸
（过量）
（限量）
2 氨基酸发酵的代谢控制
控制细胞渗透性
代谢产物的细胞透性是氨基酸发酵的重要因 素，只有使细胞内的氨基酸渗透到细胞外，才能大 量积累氨基酸。
（1）生物素、油酸和表面活性剂，引起细胞膜的 脂肪酸成分的改变。
（2）青霉素：抑制细胞壁的合成，由于细胞内外 的渗透压差使谷氨酸泄漏出来。
CO2 CO2
CO2
NADPH NADP+
GLDH
以HMP为主，HMP 约占90%
氨的导入方式： α-酮戊二酸还原氨基化→谷氨酸 由天冬氨酸或丙酮酸通过氨基转移 将氨基转给α-酮戊二酸 谷氨酸合成酶途径
GLDH：谷氨酸脱氢酶
葡萄糖Βιβλιοθήκη 磷酸烯醇丙酮酸 ①丙酮酸草酰乙酸 ②
乙酰CoA
天冬氨酸
柠檬酸
α-酮戊二酸 ③ 谷氨酸
4 谷氨酸生产工艺
谷氨酸发酵
1、适应期：尿素分解出氨使pH上升。糖不利用。2-4h。措 施：接种量和发酵条件控制使该期缩短。
2、对数生长期：糖耗快，尿素大量分解使pH上升，氨被利 用pH又迅速下降；溶氧急剧下降后维持在一定水平；菌体 浓度迅速增大，菌体形态为排列整齐的八字形；不产酸； 12h。措施：采取流加尿素办法及时供给菌体生长必须的氮 源及调节pH在7.5-8.0；维持温度30- 32℃
各种氨基酸的生产工艺
各种氨基酸的生产工艺1、谷氨酸(1)等电离交工艺方法——从发酵液中提取谷氨酸，即将谷氨酸发酵液降温并用硫酸调PH值至谷氨酸等电点(pH3.0-3.2),温度降到10以下沉淀，离心分离谷氨酸，再将上清液用硫酸调pH至1.5上732强酸性阳离子交换树脂，用氨水调上清液pH10进行洗脱，洗脱下来的高流分再用硫酸调PH1.0返回等电车间加入发酵液进行等电提取，离交车间的上柱后的上清液及洗柱水送去环保车间进行废水处理。
该工艺方法的缺点是：废水量大,治理成本高,酸碱用量大。
(2)连续等电工艺——将谷氨酸发酵液适当浓缩后控制40℃左右,连续加入有晶种的等电罐中，同时加入硫酸，控制等电罐中PH值维持在3.2左右，温度40℃进行结晶。
该工艺方法废的优点是：水量相对较少；缺点是：氨酸提取率及产品质量较差。
(3)发酵法生产谷氨酸的谷氨酸提取工艺——谷氨酸发酵液经灭菌后进入超滤膜进行超滤，澄清的谷氨酸发酵液在第一调酸罐中被调整pH值为3.20〜3.25,然后进入常温的等电点连续蒸发降温结晶装置进行结晶,分离、洗涤,得到谷氨酸晶体和母液,将一部分母液进入脱盐装置,脱盐后的谷氨酸母液一部分与超滤后澄清的谷氨酸发酵液合并；另一部分在第二调酸罐中被调整pH值至4.5〜7,蒸发、浓缩、再在第三调酸罐中调pH值至3.20〜3.25 后,进入低温的等电点连续蒸发降温结晶装置,使母液中的谷氨酸充分结晶出来,低温的等电点连续蒸发降温结晶装置排出的晶浆被分离、洗涤,得到谷氨酸晶体和二次母液。
(4)水解等电点法发酵液--- 浓缩(78.9kPa,0.15MPa蒸汽)——盐酸水解(130 ℃, 4h ) ——过滤 ---- 滤液脱色——浓缩——中和，调pH至3.0-3.2(NaOH或发酵液)——低温放置，析晶谷氨酸晶体此工艺的优点：设备简单、废水量减少、生产成本低、酸碱用量省(5)低温等电点法发酵液--- 边冷却边加硫酸调节pH4.0-4.5 --- 加晶种，育晶2h --- 边冷却边加硫酸调至pH3.0-3.2 ---- 冷却降温 ---- 搅拌16h ------ 4 ℃ 静置4h ---- 离心分离------ 谷氨酸晶体此工艺的优点：设备简单、废水量减少、生产成本低、酸碱用量省(6)直接常温等电点法发酵液加硫酸调节pH4.0-4.5 -------- 育晶2-4h --- 加硫酸调至pH3.5-3.8 ---- 育晶2h ---- 加硫酸调至pH3.0-3.2 -----育晶2h ----- 冷却降温------ 搅拌16-20h ----- 沉淀2-4h ----- 谷氨酸晶体此工艺的优点：设备简单、操作容易、生产周期短、酸碱用量省。
氨基酸生产工艺
生物合成和需能反应 解除 抑制 丙酮 酸激 酶 ATP 浓度 降低
PEP羧 化酶
乙酰-CoA 浓度增加
羧激 化活 酶 PEP 果与 糖二 共磷 同酸
所以在谷氨酸发酵 中，糖的分解代谢 途径与CO2固定的 适当比例是提高谷 氨酸对糖收率的关 键问题。
草酰乙酸
乙酰-CoA氧化 ATP水平提高
转向CO2固定
上罐实消
冷却接种
三角瓶培养
固体斜面培养
测定菌体密度，OD值不再上升时， 菌体分裂完成，约12h pH7.0，流加尿素 调节（0.4～0.6％） 前期(0~12h) 33~35℃; 中后期(3~5h)36～38℃
OD值
抑制丙酮 酸激酶
•氨的导入
氨的导入方式：
• 糖代谢中间体α-酮戊二酸还原氨基化生成 谷氨酸 • 天冬氨酸或丙氨酸通过氨基转移作用将氨 基转给α-酮戊二酸而生成 • 谷氨酸合成酶途径
糖代谢中间体α-酮戊二酸还原氨基化生成谷氨酸 异柠檬酸脱氢酶：需NADP 为辅酶，催化α-酮戊二酸 的生成（谷氨酸的前体）， 并为谷氨酸脱氢酶提供辅酶 谷氨酸脱氢酶：需NADPH +H+为辅酶
表面活性剂
抑制合成
引 起 细 胞 膜 的 脂 肪 酸 成 分 的 改 变 ， 改 变 其 通 透 性
3. 控制旁路代谢
4. 降低反馈作 用物浓度
目的产物 缺失酶
5. 消除终产物的反馈抑制与阻遏作用
目的 产物
6.促进ATP积累，以利于氨基酸的生成
α-酮戊二酸
反馈抑制
草酰乙酸 天冬氨酸
谷氨酸 γ-谷氨酰磷酸 谷氨酸半缩醛
α-酮戊二酸脱氢酶
α-酮戊二酸
琥珀酰CoA
琥珀酸
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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
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、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：
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。
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
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
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
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
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
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
鸟酸
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。