氨基酸工艺学复习题

氨基酸复习题
一、名词解释
1.Glutamate Refining
味精精制：谷氨酸加水溶解，用碳酸钠或氢氧化钠中和，经脱色，除铁、钙、镁等离子，再经蒸发浓缩、结晶、分离、干燥、筛选等单元操作，得到高纯度的晶体或粉体味精的过程，称为味精精制。

2.Dextrose Equivalent Value
葡萄糖当量值：表示淀粉的水解程度或糖化程度。

糖化液中还原性糖全部当作葡萄糖计算，占干物质的百分比称DE值。

3.Feedback Repression
反馈阻遏：即在合成过程中有生物合成途径的终点产物对该途径的一系列酶的量调节,所引起的阻遏作用。

反馈阻遏是转录水平的调节,产生效应慢。

4.Metabolic Interlock
代谢互锁：某一种氨基酸的生物合成途径受到其他一种完全无关的氨基酸的控制。

一般在很高的浓度下才能显示部分抑制或阻遏作用。

5.Critical dissolved oxygen Concentration
临界溶解氧浓度：谷氨酸产生菌和其它好气性微生物一样，对培养液中的溶解氧浓度有一个最低的要求，在此溶解氧浓度以下，微生物的呼吸速率随溶解氧浓度的降低而显著下降。

此一溶解氧浓度称为临街溶解氧浓度。

6.Essential Amino Acid
必需氨基酸：人体自身不能合成，只能从外界食物的蛋白质中摄取的氨基酸。

7.Liquefication
液化：利用液化酶使淀粉糊化，黏度降低，并水解到糊精和低聚糖的程度的过程。

8.Auxotroph
营养缺陷型：指微生物等不能在无机盐类和碳源组成的基本培养基中增殖，必须补充一种或一种以上的营养物质才能生长。

9.Energy Charge
能荷：细胞所处的能量状态用ATP、ADP和AMP之间的关系来表示，称为能荷。

是细胞所处能量状态的一个指标。

一、名词解释
1.限速酶：是指整条代谢通路中催化反应速度最慢的酶，它不但可以影响整条代谢途径的总速度，还可以改变代谢方向。

2.同工酶：指生物体内催化相同反应而分子结构不同的酶。

3.变构酶：又称别构酶，当某些化合物与酶分子中的别构部位可逆地结合后，酶分子的构象发生变化，使酶活性部位对底物的结合与催化作用受到影响，从而调节酶促反应速度及代谢过程。

4.渗透突变株：由于遗传性障碍不完全的缺陷菌株，由于遗传突变株导致某一种酶的活性下降而不是完全丧失，能够少量合成某一种代谢终产物，能在基本培养基上进行少量生长。

5.代谢互锁：从生物合成途径来看，似乎是受一种完全无关的终产物的控制，它是在较高浓度下才发生，而且这种抑制（阻遏）作用是部分性的，不完全的。

分支途径上游的某个G-H受到另一分支途径的终产物，甚至与本分支途径几乎不相关的代谢中间代谢产物的抑制或激活，使酶的活力受到调节。

6.发酵转换：当发酵条件、环境因素发生变化时，必然会影响控制代谢有关酶的合成及其活性，从而导致发酵转换方向，产生其他的发酵产物，这种现象就叫发酵转换。

二、简答
1.我国谷氨酸生产菌主要来源于哪些种属？
答：棒状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属、节杆菌属
2.核酸类药物的生产方法有哪几种？
答：直接提取法、水解法（酶水解、碱水解、酸水解）、化学合成法、酶合成法、微生物合法。

3.谷氨酸制备味精的基本步骤及注意事项？
答：谷氨酸加水溶解，用碳酸钠或氢氧化钠中和，经脱色，除铁、钙、镁等离子，再经蒸发浓缩、结晶、分离、干燥、筛选等单元操作，得到高纯度的晶体或粉体味精。

4.谷氨酸发酵所需淀粉水解糖液的质量要求？
答：（1）严格控制淀粉质量（2）根据发酵初糖的要求，正确控制淀粉乳浓度高低（3）糖液中不含糊精（4）糖液要清，色泽要浅保持一定的透光率（5）糖液要新鲜（6）尽可能除去蛋白质（7）水解糖液的质量符合下列指标：色泽浅黄、杏黄色；透明液体；无糊精反应；还原糖含量18%左右；DE值90%以上；透光率60%以上；pH4.6—4.8
5.噬菌体感染易出现何种现象，如何防治？
答：现象：出现“二高三低”，即pH高、残糖高，OD值低、温度低、谷氨酸产量低。

措施：合理使用抗性菌株；利用药物防治噬菌体；采取以净化环境为中心的综合防治措施。

6.谷氨酸生物合成基本途径？
答：葡萄糖经糖酵解（EMP途径）和己糖磷酸支路（HMP途径）生成丙酮酸，再氧化成乙酰COA，然后进入三羧酸循环，生成α-酮戊二酸，α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化下及有NH+存在的条件下，
生成谷氨酸。

7.谷氨酸产生菌理想特征？
答：（1）不分解淀粉、纤维素、油酯、酪蛋白、及明胶等（2）CO2固定反应酶系活力强（3）异柠檬酸裂解酶活力欠缺或微弱，乙醛酸循环弱。

（4）α-酮戊二酸氧化能力弱（5）还原型辅酶Ⅱ进入呼吸链能力弱（6）能利用醋酸，不能利用石蜡（7）具有环境中泄漏谷氨酸的能力（8）不分解利用谷氨酸，并能高浓度的谷氨酸，产谷氨酸5%以上。

8.天冬氨酸族氨基酸的生物合成途径？
答：葡萄糖经糖酵解途径生成丙酮酸，丙酮酸经二氧化碳固定反应生成四碳二羧酸，后经氨基化反应生成天冬氨酸；天冬氨酸在天冬氨酸激酶的作用下，经几步反应生成天冬氨酸半醛；天冬氨酸半醛一方面可在二氢吡啶-2，6-二羧酸合成酶的催化作用下经过几步反应生成赖氨酸，另一方面在高丝氨酸脱氢酶的催化下生成高丝氨酸；一部分高丝氨酸在O-琥珀酰高丝氨酸转琥珀酰酶的催化作用下经过几步反应生成蛋氨酸，另一部分高丝氨酸在高丝氨酸激酶的催化作用下经过几步反应生成苏氨酸；苏氨酸在苏氨酸脱氢酶等酶的催化作用下经几步反应生成异亮氨酸。

9.谷氨酸提取方法及其原理？
答：常用的提取谷氨酸的方法有：低温等点工艺；浓缩连续等电工艺；等电离子交换工艺
原理：（1）温度降低，溶解度减小（2）在不同PH条件下，溶解性会发生变化：①在同一温度下，溶解度随pH值的变化是以等电点为最低点的不对称U形曲线，等电点偏酸性，溶解度增加幅度减小；等电点偏碱性，溶解度增加幅度大。

②偏离等电点越远，pH变化造成溶解度变化愈大；③发酵液中杂质越多，溶解度越大。

10.生物素在生物素缺陷型菌株合成谷氨酸过程中所起作用？
答：生物素是控制L-Glu积累量高低的重要因素。

它是催化乙酰COA羧化酶的辅酶，参与脂肪酸的合成，从而影响磷脂合成及细胞膜的形成。

生物素的作用：主要影响谷氨酸产生菌细胞膜的谷氨酸通透性；同时也影响菌体的代谢途径。

也就是说生物素浓度比菌体生长的需要低，因此，为了形成有利于谷氨酸向外渗透的细胞膜，必需使磷脂合成不充分，因而必须要控制生物素“亚适量”。

11.生物素在谷氨酸和赖氨酸发酵过程中所发挥作用及其注意事项？
答：（1）生物素对糖代谢速率的影响，主要是影响糖降解速率，而不是影响EMP与HMP途径的比率。

在生物素充足的条件下，丙酮酸以后的氧化活性虽然也有提高，但由于糖降解速率显著提高，打破了糖降解速率与丙酮酸氧化速率之间的平衡，丙酮酸趋于生成乳酸的反应，因而会引起乳酸的溢出。

（2）生物素对CO2固定反应，生物素是丙酮酸羧化酶的辅酶，参与CO2固定反应。

（3）生物素对乙醛酸循环的影响，乙醛酸循环的关建梅异柠檬酸裂解酶受葡萄糖、琥珀酸阻遏，为醋酸所诱导。

以葡萄糖原料发酵生产谷氨酸时，通过控制生物素亚适量，几乎看不到异柠檬酸裂解酶的活性（4）生物素对细胞膜合成的调节作用。

12.谷氨酸发酵一般分为哪四个时期，各个期间有何特点？
答：（1）适应期发酵初期种子刚接入发酵罐时，菌体处于适应期，利用贮存物质合成大分子物质和所需能量，此时糖等基质不消耗或很少消耗，pH稍微上升是由于尿素分解放出氨所致，适应期一般为3h左右。

（2）对数生长期菌体经过适应期后就开始繁殖，并很快进入对数生长期，代谢逐渐旺盛，菌体大量繁殖，个体生长和群体繁殖循环交替进行，耗糖速率逐渐加快，温度上升，CO2排量显著增加，耗糖量很快增加，此阶段一般发酵3-10h。

（3）转化期在生物素限量的情况下，部分菌体内生物素含量由丰富转向贫乏，此部分菌就停止繁殖，在条件适宜时，开始延伸、膨胀，形成生产型细胞，开始积累谷氨酸。

（4）产酸期菌体完成转型后，大量积累谷氨酸，耗糖与产酸相适应，保证有充足的氮源，pH维持在7.0-7.2为了加快产酸，可以适当提高温度，一般为36-37℃。

13.利用淀粉制备水解糖液有哪些方法及其优缺点？
答：（1）酸解法它是利用无机酸为催化剂，在高温高压下，将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。

优点：工艺简单、、水解时间短、生产效率高、设备周转快。

缺点：要求耐腐蚀、耐高温、高压的设备；副产物多，影响糖液纯度，使淀粉转化率低；要求用纯度高精制淀粉。

（2）酸酶法先将淀粉用酸水解为糊精或低碳糖，然后再用糖化酶将其水解为葡萄糖的工艺。

优点：酸用量少，产品颜色浅，糖液质量高。

（3）酶酸法先将淀粉乳用α-淀粉酶液化，过滤除杂后，然后用酸水解为葡萄糖。

该工艺适用于大米或粗淀粉原料。

14.如何防治谷氨酸发酵中污染杂菌？
答：（1）空气净化：减少滤前空气的尘粒；减少滤前空气的油水含量；保证压缩空气的温度；妥善装填过滤介质；选用高效滤材；保持一定的气流速度。

（2）培养基和设备的灭菌：合理调配培养基；保证灭菌温度和时间；保证设备无积物和渗漏；保证流动蒸汽质量；尽量减少泡沫；正确进行空气保压。

（3）发酵设备的安装：防止轴封渗漏；合理安装罐内装置避免积污渗漏；合理安装管路；阀门的连接；管路的布置；管路的试漏；管路的吹洗。

（4）培养物的移接：严格进行斜面和摇瓶菌种的无菌操作。