谷氨酸 PPT课件
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酮戊二酸→谷氨酸PPT课件
氨中毒学说
一、氨的形成和代谢
1、氨的形成
• 胃肠道：血循环弥散至胃肠道尿素经尿素酶
分解（4g),食物中的蛋白质被细 菌的氨基酸氧化酶分解
NH3 H+ OHNH4+
• 肾脏：肾小管上皮细胞、谷胺酰胺酶分解谷
胺酰胺为氨
• 骨骼肌和心肌：运动时产氨
2、氨的清除：
• 肝脏：鸟氨酸代谢环合成尿素 • 脑、肝、肾 （ATP） -酮戊二酸+NH3 → 谷氨酸， 谷氨酸+NH3→ 谷氨酰胺 • 肾脏排氨：排尿素、排酸的同时也 以NH4+形式大量排氨 • 肺：血氨过高时，肺部呼出少量
肝 脏 病 变 时
血中GABA/BZ受体也明显增多 血中r-氨基丁酸是脑中主的抑制性神 经递质,与GABA/BZ受体结合后,Cl﹣ 大量内流使神经细胞超极化。
假神经递质学说
肝功能正常时酪胺和苯乙胺被分解清除
芳香氨基酸 在肠道生成 酪胺和苯乙胺
苯形 乙成 醇羟 胺酪 胺 和 肝脏病变时酪胺和苯乙胺随血进入脑组织 与去甲肾上腺素竟争受体 与
氨基酸代谢失衡
支链氨基酸与芳香氨基酸竞争血脑屏障通道 肝 脏 病 变 时
芳香氨基酸分解减少
• 胰岛素降解 减少
芳/支比例增高
促进支链氨基酸进入肌肉组织
使脑中假性神 经 递质 增多
进使 入芳 脑香 组更 织易
临床表现
• 急性肝性脑病：见于暴发性肝炎（急性肝功
能衰竭，无明显诱因，无前驱症状，起病数
日内进入昏迷直至死亡
谷氨酰胺，过多致星形细胞肿胀，脑水肿
• a酮戊二酸缺少 ，脑细胞供能不足，不能维持 正常活动 • 谷氨酸缺少，大脑抑制增加 • 氨干扰神经传导，影响大脑功能
优选谷氨酸代谢pptppt(共32张PPT)
•嘌呤碱合成的元素来源
CO2
Gly
Asp
甲酰基 （一碳单位）
甲酰基
（一碳单位）
Gln （酰胺基）
IMP 生成
反应过 程
PP-1-R-5-P
（磷酸核糖焦磷酸）
AMP ATP
R-5-P
PRPP合成酶 （5-磷酸核糖）
谷氨酰胺
酰胺转移酶 谷氨酸
H2N-1-R-5´-P
（5´-磷酸核糖胺）
在Gln 、Gly 、一碳单位、 CO2及Asp的逐步参与下
嘌呤、嘧啶、肌酸 等含氮 化合物
二、 氨基酸的脱氨基作用
定义
指氨基酸脱去氨基生成相应α-酮酸的过程。
（一）转氨基作用(transamination)
H2N-1-R-5´-P
谷氨酸→谷氨酰胺（谷氨酰胺合成酶）
耗能：3 个ATP，4 个高能磷酸键。
1. 定义 先合成嘧啶环，再与在PRPP相连，首先合成UMP
谷氨酸→ -酮戊二酸（转氨酶） 谷氨酸经代谢可以生成的物质
二、 氨基酸的脱氨基作用
转氨酶 在 反应可逆，平衡常数接近1
五、谷氨酸的脱羧基作用
(transaminase)
的作用下，某
一
氨
基
二、 氨基酸的脱氨基作用
酸去掉α-氨基生成相应的α-酮酸，而另一种α-酮酸 氨基转移作用，是体内常见的反应，通常以α-酮戊二酸为氨基的接受体，形成新的氨基酸，所以是体内非必需氨基酸的来源
腺苷酸代琥
氨 基 酸
α-酮戊 二酸
珀酸合成酶
天冬氨酸
转
氨 酶
转
氨 酶
1
2
腺苷酸 代琥珀酸
谷氨酸 α-酮酸
草酰乙酸 苹果酸
谷氨酸发酵PPT课件
第9页/共72页
2.1.3 谷氨酸发酵的代谢途径
葡萄糖生成丙酮酸后，一部分氧化脱 羧生成乙酰CoA，一部分固定CO2生成草 酰乙酸或苹果酸，草酰乙酸与乙酰CoA在 柠檬酸合成酶催化下缩合成柠檬酸，再经 氧化还原共轭的氨基化反应生成谷氨酸。
第10页/共72页
（一）谷氨酸发酵的代谢途径
谷氨酸的合成主要途径是α-酮戊二酸的还原性氨基化，是通过谷氨酸脱氢酶 完成的。α-酮戊二酸是谷氨酸合成的直接前体，它来源于三羧酸循环，是三羧酸 循环的一个中间代谢产物。由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径如图2-2所示，至 少有16步酶促反应。
第38页/共72页
1磷酸果糖激 酶；2果糖-1,6二磷酸酯酶；3 柠檬酸合成酶； 4异柠檬酸脱氢 酶； 5反丁烯二 酸酶；6乙酰 CoA羧化酶；7 糖原磷酸化酶； 8糖原合成酶
第11页/共72页
图2-2 由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径 第12页/共72页
(1) 葡萄糖首先经EMP及HMP两个途径生成丙酮酸。其中以EMP途径为主，生物素充足时HMP所占 比例是38％；控制生物素亚适量，发酵产酸期，EMP所占的比例更大，HMP所占比例约为26％。
第13页/共72页
(2) 生成的丙酮酸，一部分在丙酮酸脱氢酶系的作用下氧化脱羧生成乙酰 CoA，另一部分经CO2固定反应生成草酰乙酸化酶。
(1)优先合成
所谓优先合成，就是对于一个分支合成途径 来讲，由于催化某一分支反应的酶活性远远大于催 化另一分支反应的酶活性，结果先合成酶活性大的 那一分支的终产物。当该终产物达到一定浓度时， 就会抑制该酶，使代谢转向合成另一分支的终产物。 谷氨酸比天冬氨酸优先合成，谷氨酸合成过量后， 就会抑制和阻遏自身的合成途径，使代谢转向合成 天冬氨酸。
2.1.3 谷氨酸发酵的代谢途径
葡萄糖生成丙酮酸后，一部分氧化脱 羧生成乙酰CoA，一部分固定CO2生成草 酰乙酸或苹果酸，草酰乙酸与乙酰CoA在 柠檬酸合成酶催化下缩合成柠檬酸，再经 氧化还原共轭的氨基化反应生成谷氨酸。
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（一）谷氨酸发酵的代谢途径
谷氨酸的合成主要途径是α-酮戊二酸的还原性氨基化，是通过谷氨酸脱氢酶 完成的。α-酮戊二酸是谷氨酸合成的直接前体，它来源于三羧酸循环，是三羧酸 循环的一个中间代谢产物。由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径如图2-2所示，至 少有16步酶促反应。
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1磷酸果糖激 酶；2果糖-1,6二磷酸酯酶；3 柠檬酸合成酶； 4异柠檬酸脱氢 酶； 5反丁烯二 酸酶；6乙酰 CoA羧化酶；7 糖原磷酸化酶； 8糖原合成酶
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图2-2 由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径 第12页/共72页
(1) 葡萄糖首先经EMP及HMP两个途径生成丙酮酸。其中以EMP途径为主，生物素充足时HMP所占 比例是38％；控制生物素亚适量，发酵产酸期，EMP所占的比例更大，HMP所占比例约为26％。
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(2) 生成的丙酮酸，一部分在丙酮酸脱氢酶系的作用下氧化脱羧生成乙酰 CoA，另一部分经CO2固定反应生成草酰乙酸化酶。
(1)优先合成
所谓优先合成，就是对于一个分支合成途径 来讲，由于催化某一分支反应的酶活性远远大于催 化另一分支反应的酶活性，结果先合成酶活性大的 那一分支的终产物。当该终产物达到一定浓度时， 就会抑制该酶，使代谢转向合成另一分支的终产物。 谷氨酸比天冬氨酸优先合成，谷氨酸合成过量后， 就会抑制和阻遏自身的合成途径，使代谢转向合成 天冬氨酸。
谷氨酸的生产工艺ppt课件
从上图可以看出，GA产生菌必须具备以下条件： 1.α—KGA脱氢酶酶活性微弱或丧失 这是菌体生成并积累α—KGA的关键，从上图可以看出， α—KGA是菌体进行TCA循环的中间性产物，很快在α—KGA 脱氢酶的作用下氧化脱羧生成琥珀酸辅酶A，在正常的微生 物体内他的浓度很低，也就是说，由α—KGA进行还原氨基 化生成GA的可能性很少。只有当体内α—KGA脱氢酶活性很 低时，TCA循环才能够停止，α—KGA才得以积累。
第14页，共69页
四、培养基
碳源；
氮源； 碳氮比； 磷酸盐； 金属离子和无机盐。
第15页，共69页
碳源
碳源一般都是淀粉原料，如玉米、小麦、甘 薯、大米等，其中甘薯和淀粉最为常用； 淀粉原料要先通过制糖工艺水解成微生物可 直接利用的葡萄糖，然后经过中和、脱色再 投放到发酵罐； 糖蜜原料作为碳源，如甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜。 糖蜜因富含生物素，在发酵前需要经活性炭、 树脂吸附和亚硝酸法吸附或破坏生物素。
积累并非是当初设想的由于特异代谢途径导 致，而是： 代谢调节控制； 细胞膜通透性的特异调节； 发酵条件的适合。
第6页，共69页
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 果糖-1，6-二磷酸 6-磷酸葡萄糖酸
5-磷酸核糖
NAD+
NADH2
⑨
3-磷酸甘油醛 丙酮酸 CO2
② ③
乳酸
乙酰辅酶A
磷酸烯醇式 丙酮酸羧化酶 柠檬酸 顺乌头酸
第18页，共69页
氮源
作用：合成菌体蛋白质、核酸及谷氨酸的原料； 氮源比碳源对谷氨酸发酵影响更大，约85％ （30%~80%）的氮源被用于合成谷氨酸，另外 15％（3%~5%）用于合成菌体； 大多数氨基酸产生菌都不能分泌胞外水解蛋白 酶，因此常用的有机氮源有玉米浆、豆饼、毛发、 棉籽饼、麸皮等蛋白质原料的水解液； 有机氮源也是氨基酸发酵中重要的生长因子来 源，对氨基酸合成途经具有调控作用。
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四、培养基
碳源；
氮源； 碳氮比； 磷酸盐； 金属离子和无机盐。
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碳源
碳源一般都是淀粉原料，如玉米、小麦、甘 薯、大米等，其中甘薯和淀粉最为常用； 淀粉原料要先通过制糖工艺水解成微生物可 直接利用的葡萄糖，然后经过中和、脱色再 投放到发酵罐； 糖蜜原料作为碳源，如甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜。 糖蜜因富含生物素，在发酵前需要经活性炭、 树脂吸附和亚硝酸法吸附或破坏生物素。
积累并非是当初设想的由于特异代谢途径导 致，而是： 代谢调节控制； 细胞膜通透性的特异调节； 发酵条件的适合。
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葡萄糖
6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 果糖-1，6-二磷酸 6-磷酸葡萄糖酸
5-磷酸核糖
NAD+
NADH2
⑨
3-磷酸甘油醛 丙酮酸 CO2
② ③
乳酸
乙酰辅酶A
磷酸烯醇式 丙酮酸羧化酶 柠檬酸 顺乌头酸
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氮源
作用：合成菌体蛋白质、核酸及谷氨酸的原料； 氮源比碳源对谷氨酸发酵影响更大，约85％ （30%~80%）的氮源被用于合成谷氨酸，另外 15％（3%~5%）用于合成菌体； 大多数氨基酸产生菌都不能分泌胞外水解蛋白 酶，因此常用的有机氮源有玉米浆、豆饼、毛发、 棉籽饼、麸皮等蛋白质原料的水解液； 有机氮源也是氨基酸发酵中重要的生长因子来 源，对氨基酸合成途经具有调控作用。
谷氨酸 氨基酸
谷氨酸是一种氨基酸，分子式为C₅H₉NO₄。
外观为白色结晶性粉末，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液。
谷氨酸大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。
谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。
此外，它也是味精的主要成分。
谷氨酸除了作为味精的主要成分外，还有许多其他用途：
谷氨酸可以作为食品和动物饲料的添加剂，用于改善食品口感和气味，也可用作甜味剂和营养增补剂。
在农业上，谷氨酸可以作为除草剂、杀菌剂、生长调节剂和肥料，促进植物生长和防治病虫害。
在医学领域，谷氨酸可以用于治疗肝性昏迷和神经系统疾病。
此外，它还可作为氨基酸输液的重要成分。
谷氨酸在化妆品行业可用于制作保湿霜、洗发水等产品。
在工业上，谷氨酸可用于生产表面活性剂、洗涤剂、合成塑料和肥料等产品。
谷氨酸还可以用于生产一些重要的下游产品，如杀虫剂、植物生长调节剂、新型生物可降解材料等。
请注意，虽然谷氨酸用途广泛，但在特定情况下可能存在潜在的风险。
使用时需要了解相关知识和遵守指导原则，并确保安全。
谷氨酸代谢 PPT
Gln （酰胺基）
IMP 生成
反应 过程
PP-1-R-5-P
AMP ATP
R-5-P
（磷酸核糖焦磷酸） PRPP合成酶 （5-磷酸核糖）
谷氨酰胺
酰胺转移酶 谷氨酸
H2N-1-R-5´-P
（5´-ห้องสมุดไป่ตู้酸核糖胺）
在Gln 、Gly 、一碳单位、 CO2及Asp的逐步参与下
AMP IMP
GMP
①腺苷酸代琥珀酸合成酶 ③IMP脱氢酶 ②腺苷酸代琥珀酸裂解酶 ④GMP合成酶
食物 消化吸收 蛋白 质
组织 分解 蛋白 合成 质
血液
氨基 酸
氨
基
酸
代
谢
组织 库
氨基
酸
脱氨基 作用
脱羧基作用 代谢转变
非必需氨基酸
α-酮酸
糖或脂类
CO2+H2O
尿素
NH3
谷氨酰胺
其它含氮物质
胺类 + CO2
嘌呤、嘧啶、肌酸 等含氮 化合物
二、 氨基酸的脱氨基作用
定义
指氨基酸脱去氨基生成相应α-酮酸的过程。
（二）、嘧啶的合成
过程 1. 先合成嘧啶环，再与在
PRPP相连，首先合成
UMP
2. 再由UMP
CMP
嘧啶合成的元素来源
氨基甲 酰磷酸
天冬氨酸
七、谷氨酸参与糖代谢
BACK
五、谷氨酸的脱羧基作用
L-谷氨酸
L- 谷氨酸脱羧酶
GABA
CO2
•L- 谷氨酸脱羧酶在脑、肾中活性高，所以脑中 GABA含量高，是抑制性神经递质，对中枢神 经有抑制作用。抗颠痫
六、谷氨酸参与核苷酸的代谢
大学生物化学课件 谷氨酸
Fra bibliotek天门冬氨酸
• 1.形成CO2的方式：天冬氨酸首先脱氨基生成草 酰乙酸，草酰乙酸通过糖异生途径转化为磷酸烯 醇式丙酮酸，磷酸烯醇式丙酮酸脱磷酸生成丙酮 酸，丙酮酸脱羧（脱CO2）形成乙酰辅酶A，乙 酰辅酶A进入柠檬酸循环，最终形成CO2。 草酰 乙酸也可以直接进入柠檬酸循环，最终形成CO2。
• 2.形成葡萄糖的方式：天冬氨酸首先脱氨基生成 草酰乙酸，草酰乙酸通过糖异生途径转化为磷酸 烯醇式丙酮酸，从磷酸烯醇式丙酮酸经糖异生， 最重形成葡萄糖
讨论1
第8题
谷氨酸
• 氨基酸的脱氨基作用在体内大多数组织中均可进 行。氨基酸可以通过多种方式脱去氨基，例如氧 化脱氨基、转氨基。联合脱氨基及非氧化脱氨基 等，以联合脱氨基为最重要。
• 联合脱氨基的过程是，氨基酸首先与a-酮戊二 酸在转氨酶作用下生成a-酮酸和谷氨酸，然后谷 氨酸再经L-谷氨酸脱氢酶作用，脱去氨基而生成 a-酮戊二酸，后者再继续参加转氨基作用（图82）。联合脱氨基作用的全过程是可逆的，因此这 一过程也是体内合成非必需氨基酸的主要途径。
摄取血液中的乳酸，在乳酸脱氢酶的作用下，将乳酸转变 成丙酮酸，然后进入线粒体被彻底氧化分解，生成CO2和 H2O。在该过程中，贮藏在乳酸中的能量被彻底释放出来， 参与细胞和生物体的各项生命活动。 • 2.经糖异生途径生成葡萄糖和糖元 • 运动时，肌乳酸大量产生并进入血液，使得血乳酸的浓 度大大升高，激活肝脏和骨骼肌细胞中的糖异生途径，将 大量的乳酸转变成葡萄糖，并且释放入血液，以补充运动 时血糖的消耗；运动结束后，糖异生途径进一步加强，生 成的葡萄糖用于糖元的合成，用以恢复细胞中的糖元储备。 •
甘油
• 甘油在甘油激酶的催化下，被磷酸化成3-磷 酸甘油，然后氧化脱氢成磷酸二羟丙酮。 磷酸二羟丙酮是磷酸丙糖，是糖酵解途径 的中间产物，因此可以既继续氧化，经丙 酮酸进入三羧酸循环彻底氧化成二氧化碳 和水，又可经糖异生合成葡萄糖乃至合成 多糖
• 1.形成CO2的方式：天冬氨酸首先脱氨基生成草 酰乙酸，草酰乙酸通过糖异生途径转化为磷酸烯 醇式丙酮酸，磷酸烯醇式丙酮酸脱磷酸生成丙酮 酸，丙酮酸脱羧（脱CO2）形成乙酰辅酶A，乙 酰辅酶A进入柠檬酸循环，最终形成CO2。 草酰 乙酸也可以直接进入柠檬酸循环，最终形成CO2。
• 2.形成葡萄糖的方式：天冬氨酸首先脱氨基生成 草酰乙酸，草酰乙酸通过糖异生途径转化为磷酸 烯醇式丙酮酸，从磷酸烯醇式丙酮酸经糖异生， 最重形成葡萄糖
讨论1
第8题
谷氨酸
• 氨基酸的脱氨基作用在体内大多数组织中均可进 行。氨基酸可以通过多种方式脱去氨基，例如氧 化脱氨基、转氨基。联合脱氨基及非氧化脱氨基 等，以联合脱氨基为最重要。
• 联合脱氨基的过程是，氨基酸首先与a-酮戊二 酸在转氨酶作用下生成a-酮酸和谷氨酸，然后谷 氨酸再经L-谷氨酸脱氢酶作用，脱去氨基而生成 a-酮戊二酸，后者再继续参加转氨基作用（图82）。联合脱氨基作用的全过程是可逆的，因此这 一过程也是体内合成非必需氨基酸的主要途径。
摄取血液中的乳酸，在乳酸脱氢酶的作用下，将乳酸转变 成丙酮酸，然后进入线粒体被彻底氧化分解，生成CO2和 H2O。在该过程中，贮藏在乳酸中的能量被彻底释放出来， 参与细胞和生物体的各项生命活动。 • 2.经糖异生途径生成葡萄糖和糖元 • 运动时，肌乳酸大量产生并进入血液，使得血乳酸的浓 度大大升高，激活肝脏和骨骼肌细胞中的糖异生途径，将 大量的乳酸转变成葡萄糖，并且释放入血液，以补充运动 时血糖的消耗；运动结束后，糖异生途径进一步加强，生 成的葡萄糖用于糖元的合成，用以恢复细胞中的糖元储备。 •
甘油
• 甘油在甘油激酶的催化下，被磷酸化成3-磷 酸甘油，然后氧化脱氢成磷酸二羟丙酮。 磷酸二羟丙酮是磷酸丙糖，是糖酵解途径 的中间产物，因此可以既继续氧化，经丙 酮酸进入三羧酸循环彻底氧化成二氧化碳 和水，又可经糖异生合成葡萄糖乃至合成 多糖
谷氨酸
优先合成
谷氨酸比天冬氨酸优先合成，谷氨酸合成过量后， 就会抑制和阻遏自身的合成途径，使代谢转向合 成天冬氨酸，天冬氨酸合成过量后，反馈抑制磷 酸烯醇丙酮酸羧化酶的活力，停止草酰乙酸的合 成。所以，在正常情况下，谷氨酸并不积累。
柠檬酸合成酶的调节
柠檬酸合成酶是三羧酸循环的关键酶，除受能荷调节 外，还受谷氨酸的反馈阻遏和顺乌头酸的反馈抑制
酶基因突变
解除反馈调节突变株可以大量积累末端产物 筛选方法： 解除Lys反馈调节突变株筛选
野生型菌株
诱变
正常反馈调节型 菌细胞 解除反馈调节突变型
谷氨酸的生物合成包括
糖酵解作用（glycolysis, EMP途径）
戊糖磷酸途径（pentose phosphate HMP途径） 乙醛酸循环(glyoxylate cycle) pathway，
控制生物素添加量使菌种生产Glu
高浓度bio增强羧化酶活性，促进羧化反应利 于Glu合成。低浓度bio降低裂解酶活性，使菌体 生长后关闭乙醛酸循环，使底物流向Glu合成，低 浓度bio使膜磷脂合成缺陷，增加膜通透性，利于 Glu胞外分泌，解除反馈调节，利于Glu合成并大 量积累。
添加亚适量，5-10μg/L 培养基，生产Glu
谷氨酸发酵的历史
1866年德国化学家里豪森利用硫酸水解小麦面筋，分 离到一种酸性氨基酸，依据原料的取材，将此氨基酸 命名为谷氨酸 1872年赫拉西维茨等用酪蛋白也制取了谷氨酸 1890年沃尔夫利用α-酮戊酸经溴化后合成DL-谷氨酸。 日本池田菊苗教授在探讨海带汁的鲜味时，提取了谷 氨酸，并在1908年开始制造商品味之素 1910年日本味之素公司用水解法生产谷氨酸。1936年 美国从甜菜废液(司蒂芬废液)中提取谷氨酸。
教学课件 谷氨酸发酵培养基的制备(共6张PPT)
3、根据现有条20件0，m怎l样种调节子培养培基养pH？液：
葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁
04%，磷酸氢二钾 0.
葡萄糖 04%，磷酸氢二钾 0.
5g，尿素
1g，磷酸氢二钾
，玉米浆
5g，硫酸镁
葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁
5、高压蒸汽灭菌的条件是什么？
葡萄糖 ，尿素 ，硫酸镁 2.5% 0.5% 2、配制200ml液体种子培养液，计算各营养成分的添加量？
请阅读引导文，并回答以下问题：
0.04%，磷酸氢二钾
，。 1培、养谷基氨p酸H的棒调杆0节.菌方1种%法子，：培养玉基（米一浆级扩大2培.养5%）的配方？
5、高压蒸汽灭菌的条件是什么？
葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁
葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁
用滴管向培养基中逐渐加入 04%，磷酸氢二钾 0.
葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁
1
mol/L
NaOH边加边搅拌，并随时
pH试纸测其 用 。反之，用 pH 培养基pH的调节方法：
2、配制200ml液体种子培养液，计算各营养成分的添加量？
1mol/L
HCl进行调节。
请阅读引导文，并回答以下问题：
葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁
1、谷氨酸棒杆菌种子培养基（一级扩大培养）的配方？
4、500ml三角瓶的装液量是多少？
葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁
请阅读引导文，并回答以下问题：
请阅读引导文，并回答以下问题： 葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁 葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁 3、根据现有条件，怎样调节培养基pH？ 葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁 2、配制200ml液体种子培养液，计算各营养成分的添加量？ 请阅读引导文，并回答以下问题： 1、谷氨酸棒杆菌种子培养基（一级扩大培养）的配方？ 5、高压蒸汽灭菌的条件是什么？ 葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁 2、配制200ml液体种子培养液，计算各营养成分的添加量？
葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁
04%，磷酸氢二钾 0.
葡萄糖 04%，磷酸氢二钾 0.
5g，尿素
1g，磷酸氢二钾
，玉米浆
5g，硫酸镁
葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁
5、高压蒸汽灭菌的条件是什么？
葡萄糖 ，尿素 ，硫酸镁 2.5% 0.5% 2、配制200ml液体种子培养液，计算各营养成分的添加量？
请阅读引导文，并回答以下问题：
0.04%，磷酸氢二钾
，。 1培、养谷基氨p酸H的棒调杆0节.菌方1种%法子，：培养玉基（米一浆级扩大2培.养5%）的配方？
5、高压蒸汽灭菌的条件是什么？
葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁
葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁
用滴管向培养基中逐渐加入 04%，磷酸氢二钾 0.
葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁
1
mol/L
NaOH边加边搅拌，并随时
pH试纸测其 用 。反之，用 pH 培养基pH的调节方法：
2、配制200ml液体种子培养液，计算各营养成分的添加量？
1mol/L
HCl进行调节。
请阅读引导文，并回答以下问题：
葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁
1、谷氨酸棒杆菌种子培养基（一级扩大培养）的配方？
4、500ml三角瓶的装液量是多少？
葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁
请阅读引导文，并回答以下问题：
请阅读引导文，并回答以下问题： 葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁 葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁 3、根据现有条件，怎样调节培养基pH？ 葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁 2、配制200ml液体种子培养液，计算各营养成分的添加量？ 请阅读引导文，并回答以下问题： 1、谷氨酸棒杆菌种子培养基（一级扩大培养）的配方？ 5、高压蒸汽灭菌的条件是什么？ 葡萄糖 5g，尿素 1g，磷酸氢二钾 ，玉米浆 5g，硫酸镁 2、配制200ml液体种子培养液，计算各营养成分的添加量？
第五章谷氨酸的提取
等电点法提取谷氨酸的原理： 等电点法是谷氨酸提取方法中最简单的一种方法,由于设
备简单、操作简便、投资少等优点,谷氨酸发酵液不经除菌或 除菌、不经浓缩或浓缩处理、在常温或低温下加盐酸调至谷 氨酸的等电点pH3.22,使谷氨酸呈过饱和状态结晶析出。
谷氨酸分子中含有2个酸性的羧基和一个碱性的氨基,在不 同的pH值溶液中以GA+、GA± 、GA-、GA＝、表示。
III：谷氨酸等电点的性质： 在pI时，正负电荷相等，形成偶极离子，在直流电场中不流动。 谷氨酸的溶解度最小。 (2)谷氨酸溶解度 I:pH值对谷氨酸溶解度的影响： II: 温度对谷氨酸溶解度的影响：温度越低，溶解度越小 III:杂质对谷氨酸溶解度的影响：杂质含量越高，溶解度越大
第五章 谷氨酸的提取
pH2.4
(C5H8O4N)2Zn + 2H+
２C5H9O4N + Zn++
谷氨酸锌盐的溶解度受pH值影响较大，由于锌离 子的存在，使谷氨酸的等电点改变为pI2.4
1、一步锌盐法
工艺流程
发酵液
加ZnSO4、NaOH调 pH6.3,搅拌、沉淀
含锌废液
glu锌盐
加水蒸汽加热45℃， 调pH2.4,搅拌、沉淀
第五章 谷氨酸的提取 第二节 谷氨酸发酵液的性质和发酵废液的综合利用
二、菌体分离方法： 1、机械分离：离心分离机6500r/min——15000r /min 2、加热沉淀：加热至80℃以上，使蛋白质凝固沉淀 3、添加絮凝聚剂 三、发酵液的综合利用 1、作肥料 2、作饲料 3、提炼核苷酸 4、培养单细胞蛋白。
当pH＞3.2时，羧基离解带负 当pH＜3.2时，氨基离解带正 电荷，与阴离子树脂交换吸附 电荷，与阳离子树脂交换吸附
备简单、操作简便、投资少等优点,谷氨酸发酵液不经除菌或 除菌、不经浓缩或浓缩处理、在常温或低温下加盐酸调至谷 氨酸的等电点pH3.22,使谷氨酸呈过饱和状态结晶析出。
谷氨酸分子中含有2个酸性的羧基和一个碱性的氨基,在不 同的pH值溶液中以GA+、GA± 、GA-、GA＝、表示。
III：谷氨酸等电点的性质： 在pI时，正负电荷相等，形成偶极离子，在直流电场中不流动。 谷氨酸的溶解度最小。 (2)谷氨酸溶解度 I:pH值对谷氨酸溶解度的影响： II: 温度对谷氨酸溶解度的影响：温度越低，溶解度越小 III:杂质对谷氨酸溶解度的影响：杂质含量越高，溶解度越大
第五章 谷氨酸的提取
pH2.4
(C5H8O4N)2Zn + 2H+
２C5H9O4N + Zn++
谷氨酸锌盐的溶解度受pH值影响较大，由于锌离 子的存在，使谷氨酸的等电点改变为pI2.4
1、一步锌盐法
工艺流程
发酵液
加ZnSO4、NaOH调 pH6.3,搅拌、沉淀
含锌废液
glu锌盐
加水蒸汽加热45℃， 调pH2.4,搅拌、沉淀
第五章 谷氨酸的提取 第二节 谷氨酸发酵液的性质和发酵废液的综合利用
二、菌体分离方法： 1、机械分离：离心分离机6500r/min——15000r /min 2、加热沉淀：加热至80℃以上，使蛋白质凝固沉淀 3、添加絮凝聚剂 三、发酵液的综合利用 1、作肥料 2、作饲料 3、提炼核苷酸 4、培养单细胞蛋白。
当pH＞3.2时，羧基离解带负 当pH＜3.2时，氨基离解带正 电荷，与阴离子树脂交换吸附 电荷，与阳离子树脂交换吸附
《谷氨酸提取》PPT课件
除了温度和溶液的pH对谷氨酸的溶解度有影响外，溶液中杂质也影 响其溶解度。如谷氨酸发酵液中含有的残糖、其它氨基酸、菌体、胶体物 质等，都将影响谷氨酸的溶解度。
当发酵液中有其它氨基酸存在时，会导致谷氨酸的溶解度增加。这种 现象在提取谷氨酸时严重影响谷氨酸的收率。另外，发酵液中碳水化合物水 解物的存在，也会使谷氨酸的溶解度有所增加。
6.2 谷氨酸发酵液的性质
6.2.1 谷氨酸的性质
6.2.1.1 谷氨酸的主要物理性质 谷氨酸结晶为无色正四面体晶体，相对分子质量为147.13，相
对密度为1.538 (20℃)，熔点为202～203℃，在2mol/L HCl中的比旋光度 为[α]D20=+31.8°(HCl浓度为10%)。
谷氨酸的两性解离及等电点
β-型谷氨酸结晶为粉状或针状、鳞片状结晶，晶粒微细、纯度低、难 沉降，结晶时常与发酵液中胶体物质粘结，悬浮在母液中或搅拌轴周围，不易 沉淀分离，故称为轻质谷氨酸（轻质麸酸）。因此在操作中要控制结晶条件， 避免β-型结晶析出。
⑵ 影响谷氨酸结晶的主要因素
影响谷氨酸结晶的因素很多。发酵液的纯度和中和结晶操作条件是影 响谷氨酸结晶的主要因素。如发酵液中谷氨酸含量、温度、残糖、菌体以及 是否染菌(尤其是否染噬菌体)；中和时的加酸速率、搅拌、加晶种与否、晶 种质量等，对谷氨酸的结晶及收率都有很大影响。
表6-1 溶液的酸碱性与谷氨酸离子状态的关系
酸性
谷氨酸 COOH
离子 存在 形式
CHNH3+ CH2 CH2 COOH
表示符号 GA+
等电点
COO－ CHNH3+ CH2 CH2 COOH
GA±
中性
COO－ CHNH3+ CH2 CH2 COO－
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CO2 胺
激素 卟啉 嘧啶
嘌呤
脂肪及其代谢 中间产物
NH4+ 尿素
TCA
CO2
H2O
尿酸
尼克酰氨 衍生物
肌酸胺
3
谷氨酸经代谢可以生成的物质
1.谷氨酸→谷氨酰胺（谷氨酰胺合成酶） 2.谷氨酸→-酮戊二酸（转氨酶） 3.谷氨酸→-酮戊二酸+NH3（L-谷氨酸脱氢酶）→
参与尿素合成 4.谷氨酸→-氨基丁酸（ L-谷氨酸脱羧酶） 5.谷氨酸→合成蛋白质 6.谷氨酸→经糖异生途径生成葡萄糖或糖原
GTP/GDP 的反馈调节 6
三.谷氨酰胺的运氨作用
•反应过程
谷氨酸 +
ATP 谷氨酰胺合成酶 ADP+Pi
NH3 谷氨酰胺酶
谷氨酰胺
在脑、肌肉合成谷氨酰胺，运输到肝和肾 后再分解为氨和谷氨酸，从而进行解毒。
氨中毒患者可以服用或输入谷氨酸盐以解毒
7
四、谷氨酸的脱羧基作用
L-谷氨酸
L- 谷氨酸脱羧酶 CO2
11
④谷氨酸脱氢酶受谷氨酸的反馈抑制和阻遏。 ⑤生物素的影响：
在谷氨酸生产过程中，生物素的主要作用是作 为乙酰辅酶A的辅酶影响磷脂的合成，进而影响谷 氨酸产生菌细胞膜的通透性，同时也影响菌体的 代谢途径。
12
四、发酵条件控制
环境条件的控制对谷氨酸发酵的产酸率、糖酸转 化率等的高低是非常重要的。
◆ 采用计算机控制流加糖，减少糖浓度波动，提高 转化率。
H2O
O
CH COOH
C COOH
C COOH + NH3
(CH2)2 COOH NAD(P)+ (CH2)2 COOH
(CH2)2 COOH
L-谷氨酸
α-酮戊二酸
L-谷氨酸脱氢酶 •存在于肝、脑、肾等组织中
(不需氧脱氢酶）
受能荷调节反应：
• GTP、ATP为其抑制剂 • GDP、ADP为其激活剂
意义：此反应使氨基酸氧化供能的速率受ATP/ADP、
谷氨酸
一、谷氨酸的代谢途径
◆ 谷氨酸代谢途径包括糖酵解途径(EMP)、 磷酸己糖途径(HMP)、三羧酸循环(TCA循 环)、乙醛酸循环、伍德-沃克曼反应(CO2 固定反应)等。
2
谷基酸代谢概况
食物蛋白质
体蛋白
谷氨酸
特殊途径 （次生物质代谢）
生物固氮 硝酸还原
NH4+
-酮酸
NH3 糖及其代谢
鸟氨酸 中间产物 循环
◆ 目前国内普遍采用低浓度初糖的流加糖发酵工艺。 初糖8～12%，流加糖后总糖20%左右，产酸率可达 11%以上，糖酸转化率达55%以上。
14
2、氮源
◆ 氮源有无机氮和有机氮之分。菌体利用无机氮源 比较迅速，而利用有机氮较缓慢。铵盐、尿素和 液氨等比硝基氮优越。一般要根据菌种和发酵特 点合理地选择氮源。
◆ 目前借助电子计算机控制的参数有：温度、压力、 空气流量、pH、溶解氧、消泡、补料、排气中O2、 排气中CO2、溶解氧系数、搅拌转速等。
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1.碳源
◆ 目前所发现的谷氨酸产生菌均不能直接利用淀粉， 只有利用葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖等单糖或 双糖，国内绝大多数味精厂采用的碳源为淀粉水 解糖。
◆ 在一定的范围内，谷氨酸产量随葡萄糖浓度的增 加而增加，但若葡萄糖浓度过高，由于渗透压过 大，则对菌体的生长很不利，谷氨酸对糖的转化 率降低。
②增加L-谷氨酸的前体物的合成量，可通过如选育 抗氟乙酸、氟化钠、氮丝氨酸、氟柠檬酸等突变 株，以及强化CO2固定反应突变株（选育以琥珀酸 或苹果酸为唯一碳源，生长良好的菌株、选育氟 丙酮酸敏感性突变株及选育丙酮酸缺陷、天冬氨 酸缺陷突变株）使谷氨酸大量积累。
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③选育强化能量代谢的突变株。谷氨酸高产菌的2个 显著特点是：α-酮戊二酸继续向下氧化的能力缺 陷和乙醛酸循环弱，使能量代谢受阻；TCA循环前 一阶段的代谢减慢。强化能量代谢，可补救上述 两点不足，使TCA循环前一段代谢加强，谷氨酸合 成的速度加快。
GABA
•L- 谷氨酸脱羧酶在脑、肾中活性高，所以脑 中GABA含量高，是抑制性神经递质，对中枢神 经有抑制作用。抗颠痫
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二、调节模式
①可通过诱变选育L-谷氨酸的结构类似物抗性突变 株和营养缺陷型的回复突变株，以解除自身的反 馈抑制和反馈阻遏，增大L-谷氨酸积累量。可以 选育酮基丙二酸抗性突变株、谷氨酸氧肟酸盐抗 突变株、谷氨酰胺抗性突变株等。
◆ 采用不同的氮源其添加方法不同，如液氨、尿素 等可采取流加方法。
◆ 碳氮比一般控制在100：15-30。
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3、无机盐
◆ 一般微生物所需要的无机盐为磷酸盐、硫酸盐、 氯化物和含钾、钠、镁和铁的化合物。还需要一 些微量元素，如锰、铜、锌、钴、钼、碘和溴等。
◆ 微生物对无机盐的需要量很少，但对菌体的生长 和代谢产物的产生影响很大。
4
பைடு நூலகம்
1.EMP途径
Glu
ATP ADP
G-6-P
F-6-P
ATP ADP
F-1,6-2P
磷酸二 3-磷酸 羟丙酮 甘油醛
NAD+
NADH+H+
1,3-二磷酸甘油酸
ADP ATP
3-磷酸甘油酸
2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
ADP
ATP
丙酮酸
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（二）L-谷氨酸氧化脱氨基作用
NH2
NAD(P)H+H+ NH
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①磷酸盐
◆ 磷酸盐对谷氨酸发酵影响很大。 ◆ 当磷酸盐偏高时，菌体代谢转向合成缬氨酸；但
如磷酸盐过低，菌体生长也不好，造成延长发酵 时间，影响谷氨酸的合成。
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②钾盐
◆ 钾对谷氨酸发酵影响明显，钾盐少长菌体；钾盐 足够时产谷氨酸。
◆ 当培养基中配用1.0 g/L K2HPO4·3H2O时，其钾浓 度约为0.38g/L。如果采用Na2HPO4·12H2O时，应 配用0.3~0.6 g/L KCl，此时钾浓度为 0.35~0.70g/L。
④通过选育不能以L-谷氨酸为唯一碳源生长的突变 株，由于该突变株切断或减弱L-谷氨酸向下一步 的代谢途径，从而L-谷氨酸能得到持续的积累。
另外需要注意：1菌种能高产谷氨酸，首先要使菌种 具备在高糖、高酸的培养基中仍能正常生长、代 谢的能力，即在高渗透压的培养基中菌体的生长 和谷氨酸的合成不受影响或影响很小。2.选育细 胞膜渗透性好的突变株。3.选育减弱HMP途径后段 酶活性的突变株。
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三、高产菌株代谢调控
调控机制：
①谷氨酸比天冬氨酸优先合成，谷氨酸合成过量后， 谷氨酸的生物合成受其自身的反馈抑制和反阻遏， 代谢转向合成天冬氨酸。
②磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶是催化CO2固定的关键酶， 受谷氨酸的反馈抑制。
③柠檬酸合成酶是三羧酸循环的关键酶，除受能荷 调节外，还受谷氨酸的反馈阻遏。