氨基酸生产工艺
氨基酸的制作方法
氨基酸的制作方法
有多种制作氨基酸的方法，以下是其中几种常见的方法：
1. 微生物发酵法：一般采用大肠杆菌、酵母菌、屈菜花霉菌、酪酸乳杆菌等微生物，通过发酵将废弃物或廉价原料转化为氨基酸。
2. 化学合成法：该方法利用化学合成的原理，通过有机合成化学手段合成氨基酸，但是该方法制备成本高，且对环境污染严重。
3. 氨基酸水解法：氨基酸水解是指利用酸或酶水解蛋白质，使其分解成氨基酸和多肽，再进行脱离、纯化和分离。
4. 磷酸化反应法：该方法将含有羧基的物质与无水磷酸反应，生成关键的磷酸酯键，从而合成氨基酸。
总而言之，不同的制备方法适用于不同的氨基酸，其选择往往取决于经济性、产品纯度、工艺性能和环保性等因素。
各种氨基酸的生产工艺设计
各种氨基酸的生产工艺设计
氨基酸是生命体中重要的化学物质，有多种生产工艺设计可用于其制备。
以下是几种常见的氨基酸生产工艺设计。
1.天然氨基酸提取工艺：天然氨基酸可从天然蛋白质中提取。
首先，将天然蛋白质源材料（如大豆、动物骨骼等）进行粉碎和溶解。
然后使用酶（如蛋白酶）或酸（如盐酸）将蛋白质水解为氨基酸。
接下来，通过过滤、浓缩、结晶等步骤来分离和纯化氨基酸。
2.化学合成工艺：化学合成是一种常用的氨基酸生产方法。
首先，选择合适的起始原料，如甘氨酸和苯丙氨酸，然后经过一系列的化学反应，如取代反应、羧酸酯化反应等，逐步构建氨基酸的分子结构。
最后，通过结晶、溶解、过滤等步骤来纯化合成的氨基酸。
3.微生物发酵工艺：微生物发酵是一种使用微生物（如大肠杆菌、酵母菌等）合成氨基酸的生产方法。
首先，选择合适的微生物菌种，并调节培养基中的营养成分，如碳源、氮源和微量元素等，以促进菌种的生长和代谢。
然后，通过发酵过程中的菌种培养、酶促反应等控制酶的活性和代谢产物的合成。
最后，通过纯化步骤来提取和纯化发酵产生的氨基酸。
4.生物转化工艺：生物转化是一种使用转基因生物的工艺，通过修改和调节其代谢途径来合成氨基酸。
首先，选择适合的转基因生物并导入目标氨基酸的合成途径相关基因。
然后，通过培养和生长转基因生物，并调节培养条件（如温度、PH值等）来控制氨基酸的产生。
最后，通过纯化步骤来提取和纯化生物转化产生的氨基酸。
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。
《氨基酸工艺学》7 氨基酸分离提取和精制
1、常规过滤
➢ 常规过滤时，固体颗粒被截留在多孔性介质表面形成滤饼，液 体在推动力的作用下穿过滤饼和多孔性介质的微孔，从而获得 澄清的过滤液。
➢ 由于操作阻力较大，且固体颗粒的粒径越小，操作阻力越大， 因此，常规过滤适用于悬浮颗粒粒径在10-100μm范围内的悬浮 液。
➢ 在氨基酸工业中，常采用板框压滤机和真空转鼓式过滤机过滤 预处理后的发酵液。
1、离子交换的基本概念
➢ 树脂颗粒吸附过程大致分为5个阶段：
① 发酵液中的氨基酸阳离子扩 散至树脂颗粒表面（外扩散）； ② 氨基酸阳离子穿过树脂颗粒 表面向树脂颗粒内部扩散（内 扩散）； ③ 氨基酸阳离子与树脂颗粒中 的H+交换（离子交换）；④ 交换产生的游离H+从树脂颗粒 内部向树脂表面扩散（内扩 散）； ⑤ 游离的H+进一步扩散至发 酵液中（外扩散）。
聚糖、明胶、骨胶等天然有机高分子聚合物。 ➢ 化学合成聚合物包括有机高分子聚合物和无机高分子聚合物，
其中，常见的有机高分子聚合物有聚丙烯酰胺类衍生物、聚丙 烯酸类和聚苯乙烯类衍生物等，常见的无机高分子聚合物有聚 合铝盐和聚合铁盐等。 ➢ 氨基酸发酵液絮凝操作过程中，影响絮凝效果的因素很多，主 要有絮凝剂的种类和相对分子质量、絮凝剂用量、发酵液pH值、 搅拌速率和搅拌时间等因素。
离子型。 ➢ 离子型絮凝剂带多价电荷，且长链线状结构上的电荷密度会显
著影响其的絮凝效果。 ➢ 通过絮凝预处理过程，可将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聚集形成粗大絮凝团，从而提高 氨基酸发酵液的过滤速率和滤液质量。
5、絮凝
➢ 高分子絮凝剂的吸附架桥过程：
5、絮凝
➢ 高分子絮凝剂可分为天然聚合物和化学合成聚合物。 ➢ 天然聚合物包括聚糖类胶粘物、海藻酸钠、壳聚糖、脱乙酰壳
发酵法生产氨基酸的工艺流程
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1. 原料处理。
选择合适的碳源（如葡萄糖、蔗糖、乳清）和氮源（如氨、尿素）。
氨基酸生产工艺课件
➢
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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➢ 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。
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。
氨基酸的制备.
氨基酸的制备方法几乎所有的氨基酸分离纯化工艺均利用了氨基酸在不同的 pH 值时电荷量不同这一特性。
氨基酸的分离纯化方法主要有:沉淀法、离子交换法、萃取法、吸附法、膜分离法及结晶法等。
1、沉淀法沉淀法是最古老的分离、纯化方法,目前仍广泛应用在工业上和实验室中。
它是利用某种沉淀剂使所需要提取的物质在溶液中的溶解度降低而形成沉淀的过程。
该方法具有简单、方便、经济和浓缩倍数高的优点。
氨基酸工业中常用沉淀法有等电点沉淀法,特殊试剂沉淀法和有机溶剂沉淀法。
1.1利用氨基酸的溶解度分离或等电点沉淀法在生产中常利用各种氨基酸在水和乙醇等溶剂中溶解度的差异, 将氨基酸彼此分离。
如胱氨酸和酪氨酸在水中极难溶解, 而其它氨基酸则比较易溶; 酪氨酸在热水中溶解度大,而胱氨酸则无大差别。
根据此性质,即可把它们分离出来, 并且互相分开。
另外, 可以利用氨基酸的两性解离有等电点的性质。
由于氨基酸在等电点时溶解度最小, 最容易析出沉淀, 所以利用溶解度法分离氨基酸时, 也常结合等电点沉淀法。
1.2特殊试剂沉淀法某些氨基酸可以与一些有机或无机化合物结合, 形成结晶性衍生物沉淀, 利用这种性质向混合氨基酸溶液中加入特定的沉淀剂, 使目标氨基酸与沉淀剂沉淀下来, 达到与其它氨基酸分离的目的。
较为成熟的工艺有:揩氨酸与苯甲醛在碱性和低温条件下, 可缩合成溶解度很小的苯亚甲基精氨酸, 分离这种沉淀, 用盐酸水解除去苯甲醛, 即可得精氨酸盐酸盐; 亮氨酸与邻一二甲苯一 4一磺酸反应, 生成亮氨酸的磺酸盐, 后者与氨水反应得到亮氨酸; 组氨酸与氯化汞作用生成组氨酸汞盐的沉淀,再经处理就可得到组氨酸。
特殊试剂沉淀法虽然操作简单、选择性强, 但是由于沉淀剂回收困难, 废液排放污染严重,残留沉淀剂的毒性等原因已逐渐被它方法取代。
2、离子交换法离子交换法是利用不溶性高分子化合物 (即离子交换树脂对不同氨基酸吸附能力的差异对氨基酸混合物进行分组或实现单一成分的分离。
氨基酸工艺学
氨基酸工艺学氨基酸工艺学是研究氨基酸的生产和应用的一门学科。
氨基酸是构成蛋白质的基本组成单元，对人体的生理功能起着重要的作用，同时也被广泛应用于食品、医药、化妆品等领域。
氨基酸工艺学的研究旨在提高氨基酸的生产效率和质量，以满足不同领域对氨基酸的需求。
氨基酸的生产工艺主要包括发酵法和合成法。
发酵法是指利用微生物如大肠杆菌、酵母等在发酵过程中生产氨基酸。
这种方法具有成本低、环境友好等优点，因此被广泛应用于工业生产。
合成法则是通过化学合成的方法来生产氨基酸。
这种方法虽然成本较高，但可以生产更高纯度的氨基酸。
氨基酸工艺学的研究不仅关注氨基酸的生产方法，还关注产品的提纯、分离和应用。
提纯和分离的方法包括离子交换、层析、蒸馏等。
这些方法可以有效去除产物中的杂质，提高产物的纯度和质量。
应用方面，氨基酸可以用于制备肉制品、保健品、营养品等。
此外，氨基酸还可以作为工业原料，用于生产植物肥料、染料等。
氨基酸工艺学的研究对于提高产物质量和减少生产成本具有重要意义。
科学家们通过改进发酵条件、筛选优良的菌株、优化工艺流程等方式，不断提高氨基酸的产量和纯度。
此外，研究人员还探索新的氨基酸应用领域，拓宽氨基酸产业链，提高氨基酸的经济和社会效益。
在未来，氨基酸工艺学的研究将继续深入发展。
随着生物技术和合成化学的不断进步，氨基酸的生产效率和品质将进一步提高。
同时，对于氨基酸的应用领域将会不断拓展，为人类的健康和可持续发展做出更大的贡献。
氨基酸是生命体内构成蛋白质的基本组成单元，它们不仅在人体内发挥着重要的生理功能，还被广泛应用于食品、医药、化妆品等产业领域。
因此，对氨基酸工艺学的研究已经成为当前生物工程和化学工程领域的热点之一。
氨基酸的生产工艺主要有发酵法和合成法两种。
发酵法是利用特定的微生物进行发酵生产氨基酸。
常用的发酵微生物有大肠杆菌、酵母菌和放线菌等。
通过发酵工艺，可以将廉价的原料如糖、淀粉等转化为高价值的氨基酸。
相对于合成法，发酵法具有成本低、产品质量好、环境友好等优点，因此得到了广泛应用。
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。
《氨基酸生产工艺》
发酵动力学实验
建立微生物生长动力学模型 生化反应器重要参数KLa的检测
亚硫酸钠氧化法
动态法(溶氧电极法)
编辑课件
谷氨酸生产工艺流程
培养基的配制
其他适当方法，目前还是用抽提法。 2.直接发酵法 按照菌株的特性，直接发酵法可分为四类
编辑课件
ⅰ.使用野生型菌株或野生菌株的 诱变株直接由糖和铵盐发酵生产 氨基酸
• 谷氨酸 • 丙氨酸 • 缬氨酸
编辑课件
ⅱ.使用营养缺陷型突变株直接由糖
和铵盐发酵生产氨基酸
• 赖氨酸
• 亮氨酸
• 苏氨酸
• 缬氨酸
编辑课件
TCA循环运转
• 在糖质原料的谷氨酸发酵中，在谷氨酸生成期，
如果葡萄糖先转化为醋酸，再由DCA循环提
供C4二羧酸合成谷氨酸，谷氨酸对糖的转化 率就大为减少。
3C6H12O6
6丙酮酸
6醋酸
6醋酸 +2NH3+3O2
2C5H9O4N+2CO2+6H2O
转化率：2 ×147/（3×180）×100%=54.4%
γ-谷氨酰磷酸
ADP
天冬氨酰磷酸
赖氨酸
蛋氨酸
谷氨酸半缩醛
天冬氨酸半缩醛
苏氨酸
Δ1-吡咯啉-5-羧酸
高丝氨酸
苏氨酸脱水酶 α-酮基丁酸
脯氨酸
缺失
黄色短杆菌（异亮氨酸缺陷型）的脯氨酸发酵机制 异亮氨酸
编辑课件
氨基酸发酵的代谢控制
1. 控制发酵环境条件 2. 控制细胞渗透性 3. 控制旁路代谢 4. 降低反馈作用物浓度 5. 消除终产物的反馈抑制与阻遏作用 6. 促进ATP积累，以编利辑课于件 氨基酸的生成
编辑课件
氨基酸类药物的生产方法
③粗制 升温至65～70℃，搅拌半小时，加活性炭16kg， 于80～90℃保温半小时，滤除活性炭。调滤液至 pH4.8，静置结晶，吸出上清液后，底部沉淀经离心 甩干得胱氨酸粗品（Ⅱ）。
④精制 中和 升温至70℃，加活性炭1.5～2.5kg，85℃ 搅 拌 半 小 时 ， 过 滤 ， 加 1.5 倍 体 积 蒸 馏 水 ， 升 温 至 75 ～ 80℃ ， 搅 拌 下 用 12 ％ 氨 水 （ 化 学 纯 ） 中 和 至 pH3.5～4.0，析出结晶，滤取胱氨酸结晶，蒸馏水洗 至无氯离子，真空干燥得L-胱氨酸成品。
胱氨酸和酪氨酸均难溶于水，但在热水中酪氨酸 溶解度较大，而胱氨酸溶解度变化不大，故可将混合 物中胱氨酸、酪氨酸及其它氨基酸彼此分开。
（2）特殊试剂沉淀法 系采用某些有机或无机试剂与 相应氨基酸形成不溶性衍生物的分离方法。
如邻二甲苯-4-磺酸能与亮氨酸形成不溶性盐沉淀， 后者与氨水反应又可获得游离亮氨酸；
1、 目前全世界天然氨基酸的年总产量在百万吨左 右，其中产量较大者有谷氨酸、蛋氨酸及赖氨酸，其 次为天门冬氨酸、苯丙氨酸及胱氨酸等。它们主要用 于医药、食品、饲料及化工行业中。
2、 目前构成天然蛋白质的20种氨基酸的生产方法 有天然蛋白质水解法、发酵法、酶转化法及化学合成 法等四种。
3、 氨基酸及其衍生物类药物已有百种之多，但主 要是以20种氨基酸为原料经酯化、酰化、取代及成盐 等化学方法或酶转化法生产。
一、水解法
（一）基本原理与过程
以毛发、血粉及废蚕丝等蛋白质为原料，通过酸、 碱或酶水解成多种氨基酸混合物，经分离纯化获得各 种药用氨基酸的方法称为水解法。
目前用水解法生产的氨基酸有L-胱氨酸、L-精氨 酸、L-亮氨酸、L-异亮氨酸、L-组氨酸、L-脯氨酸 及L-丝氨酸等。
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℃。
氨基酸生产工艺
氨基酸生产工艺氨基酸是生命体内必不可少的基本组成元素之一，广泛应用于农业、医药、化工等领域。
氨基酸的生产工艺通常包括发酵、提纯和干燥三个主要步骤。
下面将为大家介绍一下氨基酸的生产工艺。
首先是发酵过程。
氨基酸的发酵主要是通过微生物对含有氮源和碳源的培养基进行发酵，产生氨基酸。
常用的微生物有大肠杆菌、窄叶蓝枯草菌等。
培养基中的碳源主要有葡萄糖、甘油等，而氮源则有酵母粉、角蛋白等。
发酵过程中，微生物在一定的温度、pH值和氧气条件下生长和繁殖，生成氨基酸。
发酵结束后，需要对发酵液进行提纯。
提纯过程中，一般通过离子交换、凝胶过滤和超滤等方法，将杂质和有机物去除，得到纯净的氨基酸产物。
其中，离子交换属于最常用的提纯方法之一，主要是通过树脂的吸附作用，将杂质和有机物与目标物质分离。
最后是干燥过程。
氨基酸经过提纯后，仍然是液体状态，需要经过干燥来得到固体产品。
干燥的方法有很多种，常用的有喷雾干燥和真空干燥。
其中，喷雾干燥是将液态的氨基酸通过喷雾器喷入高温的空气中，迅速使其蒸发和冷凝成粉末状。
而真空干燥则是通过减压操作，将氨基酸的水分蒸发出来，得到干燥的氨基酸。
整个氨基酸生产工艺需要控制各个环节的条件，以确保产品质量。
发酵过程中，需要控制好温度、pH值和氧气供应，以促进微生物的生长和产酸。
在提纯过程中，要选择适合的方法和条件，以达到高纯度的氨基酸产物。
干燥过程中，需要控制干燥温度和时间，以避免产物的降解和热敏性。
氨基酸生产工艺的优化是提高产量和降低成本的关键之一。
通过优化培养基的配方、改进发酵条件和提高纯化技术，可以提高氨基酸的产量和纯度，并减少废物的产生和处理成本。
总之，氨基酸的生产工艺是一个较为复杂的过程，需要依靠微生物的发酵和多种分离纯化技术的协同作用。
随着科学技术的进步，氨基酸的生产工艺将进一步优化，为人们提供更多高质量的氨基酸产品，促进农业和医疗卫生事业的发展。
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。
各种氨基酸的生产工艺doc
各种氨基酸生产的主要工艺一谷氨酸的主要生产工艺如下：1 等电离交工艺（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 摄氏度以下沉淀，离心分离谷氨酸）1.1 其主要用到的设备：发酵罐离心机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）2.1 其主要用到的设备：发酵罐结晶锅等电罐等电离交工艺与连续等电工艺的比较：连续等电工艺的工艺方法废水量相对等电离交工艺的较少，但谷氨酸提取率及产品质量较差。
二甘氨酸的主要生产工艺如下：1 氯乙酸氨解法（以氯乙酸为原料，在催化剂乌洛托品存在下与氨水反应所得）1.1 主要设备：分离机结晶锅2 施特雷克法（以甲醛、氰化钠、氯化铵为原料反应，在硫酸存在下醇解，然后与氢氧化钡一起加水分解而得甘氨酸产品）2.1 主要设备：结晶锅发酵罐过滤器3 氢氰法3.1 主要设备：干燥机结晶锅4 生物合成法（20世纪80年代后期，将好氧土壤杆菌属、短杆菌属、棒状杆菌属等微生物菌属加入到含有碳源、氮源及无机营养液的介质中进行培植，然后将该类菌种在 25～ 45℃，pH 值在 4～9 的情况下，使乙醇胺转化为甘氨酸，用浓缩中和离子交换处理得到甘氨酸。
20世纪90年代将培养的假细胞菌属,酪蛋白菌属、产碱杆菌属等菌属以 0.5%(质量分数，干重)加入到含甘氨酸胺基质中，在30℃、pH 值 7.9～8.1 情况下，反应 45h，几乎所有的甘氨酸胺水解生成甘氨酸）4.1 主要设备：培养基发酵罐5 各种生产工艺的比较：5.1 氯乙酸氨解法的优缺点：产率70%，优点是原料易得，合成工艺简单，对设备要求不高，易操作，基本无公害。
缺点是反应时间较长，副产氯化铵等无机盐类物质难以除去，产品质量差，精制成本高，作为催化剂的乌洛托品难以回收循环使用，造成原料的极大浪费，使生产成本增加。
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2020/11/22
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1、用野生株的方法
w 这是从自然界获得的分离菌株进行发酵生产 的一种方法。
w 典型的例子就是谷氨酸发酵。 w 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
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2、 用营养缺陷变异株的方法
w 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。
w 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。
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氨基酸生产工艺
负反馈控 制
w w w w w w w w w w
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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
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3、结构类似物抗性突变株的方法
w 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。
表❖＝示色2。8氨0n酸m的，max
280=5.6x103;
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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
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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
w 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。 PPT文档演模板
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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
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第三节 氨基酸的用途
w 1.食品工业： w 强化食品(赖氨酸，苏氨酸，色氨酸于小麦中) w 增鲜剂：谷氨酸单钠和天冬氨酸 w 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。
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w 2.饲料工业：
w 甲硫氨酸等必需氨基酸可用于制造动物饲料
w 3.医药工业：
w 多种复合氨基酸制剂可通过输液治疗营养或代谢失调 w 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
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2、种子扩大培养：
斜面
一级种子
二级种子
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3、发酵工艺及控制要点：
⑴流程：
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w 压缩空气 斜面 淀粉水解糖
w 油水分离器 摇瓶种子 配料
w 过滤器
种子罐 灭菌
w w w
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发酵罐 提取分离
赖氨酸
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w 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。
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负反馈控 制
w w w w w w w w w w
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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
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第一节 氨基酸种类及理化性质
一、氨基酸组成及结构 w 1、元素：C、H、O、N等 w 2、通式：
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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
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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。
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第二节 氨基酸的生产方法
w 一、蛋白水解法： w 1、酸水解 w 2、碱水解 w 3、酶水解
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1、酸水解
w
盐酸、硫酸
w
110-120℃
w
12-24h
w
缺点：氨基酸结构被破坏，污染环境
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2、碱水解
w 氢氧化钠、氢氧化钡
w
100℃
w
6h
缺点:氨基酸结构被破坏，消旋
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3、酶解
w 优点 缺点：水解不彻底，可用于生产肽、胨等
精氨酸 抗反馈调节突变株生产精氨酸
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4 、 体内及体外基因重组的方法
w 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。
w 体内基因重组在应ห้องสมุดไป่ตู้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。
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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。
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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。
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
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⑶工艺条件：
温度
pH 种龄、接种量 氧 生物素 硫酸铵 其他
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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
(((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， 左析旋25出7者=。通2.0常x1用02（; -）表示，右旋者用（+）
w
熔点：263℃
w
单斜晶系
w
比旋光度：+21°
w
水中溶解度：53.6g/ml（0℃）
w
口服半致死量（LD50）：4.0g/kg
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二、赖氨酸发酵生产
w 斜面菌种 种子培养
发酵 上柱
w
洗脱
w
浓缩
精制盐
重结晶
粗盐
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1、菌种：北京棒杆菌、钝齿棒杆菌；
疗有效,且副作用低。
w 4.化学工业： w 谷氨基钠作洗涤剂,丙氨酸制造丙氨酸纤维。
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第四节 赖氨酸生产实例
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一、概述
w 1、结构：2，6-二氨基己酸
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w 2、存在形式：盐酸盐
w 3、物理性质：相对分子质量：182.65
二、发酵液预处理：离心、沉淀
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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：
⑵氨水+氯化铵： ⑶氢氧化钠：
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