氨基酸工艺学
氨基酸发酵生产工艺学n2ppt课件
（二）pH的影响及其控制
作用机理：主要影响酶的活性和菌的代谢。 在氮源供应充分和微酸性条件下，谷氨酸发 酵转向谷氨酰胺发酵。 pH控制在中性或微碱性。 方法：流加尿素和氨水。
我国味精技术进展情况
制糖工艺进展：酸法水解→酶酸法水解→双酶法水解。 发酵工艺进展：亚适量生物素水平（产酸4～6g／dl）
→高生物素水平（产酸12～15g／dl）。 提取工艺进展：等电点法（少数锌盐法）→等电离交法
→低温连续等电点法（少数厂家采用）。 精制工艺进展：全粉炭脱色、硫化碱除铁→颗粒炭脱
+ 4
生物 谷氨酸 (限量) 乳酸或琥珀酸(充足) 素
pH (酸性)N-乙酰-谷氨酰胺 谷氨酸(中性或微碱性)
磷酸 (适量)谷氨酸 盐
缬氨酸
➢ 菌种扩大培养
1、斜面培养：主要产生菌是棒状杆菌属、 短杆菌属、小杆菌属、节杆菌属。
我国各工厂目前使用的菌株主要是钝齿 棒杆菌和北京棒杆菌及各种诱变株。
生长特点：适用于糖质原料，需氧， 以生物素为生长因子。
2. 不溶性盐ห้องสมุดไป่ตู้淀法
（1）锌盐法
谷氨酸＋锌离子 pH6谷.3 氨酸锌沉淀 pH2.谷4 氨酸结晶
溶加液酸
（2）盐酸盐法： Glu在浓盐酸中生成并析出谷氨酸盐酸盐。
这是用盐酸水解面筋生产谷氨酸的原理。 （3）钙盐法：
高温谷氨酸钙溶解度大，与菌体等不溶性杂质 分开，降温，析出谷氨酸钙沉淀，加NaHCO3 直接得 到味精。
3、菌体生长停滞期：谷氨酸合成。
措施：提供必须的氨及pH维持在7.2-7.4。 大量通气，控制温度34-37 ℃。
氨基酸工艺学章节总结
氨基酸工艺学章节总结氨基酸工艺学是研究氨基酸生产工艺和相关技术的学科。
氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位，也是人体必需的营养物质之一。
氨基酸工艺学的研究对于提高氨基酸产量、降低生产成本、改善产品质量具有重要意义。
本文将对氨基酸工艺学的相关内容进行总结。
一、氨基酸的生产原料和菌种选择氨基酸的生产原料主要包括糖类、蛋白质和油脂等。
糖类是常用的原料，如葡萄糖、玉米糖浆等；蛋白质是较为复杂的原料，可通过蛋白质水解或氨基酸转化等方法获得；油脂是一些特定氨基酸的原料，如亮氨酸、色氨酸等。
选择合适的原料可以提高氨基酸的产量和质量。
在菌种选择方面，常用的包括大肠杆菌、酵母菌、放线菌等。
不同的菌种有不同的代谢途径和产物分布，因此选择合适的菌种对于氨基酸的生产至关重要。
二、氨基酸的发酵工艺氨基酸的生产一般采用微生物发酵的方法。
发酵工艺的设计和控制对于提高氨基酸产量和质量非常重要。
1. 发酵培养基的选择和优化发酵培养基是发酵过程中提供营养物质和能量的基础，对于菌种的生长和代谢具有重要影响。
优化培养基的成分和浓度，可以提高菌种的生长速度和产酸速率，从而提高氨基酸的产量。
2. 发酵条件的控制发酵条件包括温度、pH值、氧气供应和搅拌速度等。
不同的菌种对于发酵条件有不同的要求。
通过调节发酵条件，可以控制菌种的生长和代谢过程，从而实现氨基酸的高效产生。
三、氨基酸的提取和纯化技术氨基酸的发酵液中含有各种杂质，如菌体、代谢产物等，需要进行提取和纯化才能得到纯净的氨基酸产品。
1. 清除菌体常用的方法包括离心、滤液和超滤等。
通过这些方法可以将发酵液中的菌体分离出来，得到菌体清液。
2. 分离和纯化氨基酸常用的方法包括离子交换层析、凝胶过滤层析、逆流色谱等。
这些方法可以根据氨基酸的性质和分子大小进行分离和纯化，得到高纯度的氨基酸产品。
四、氨基酸工艺的优化和创新氨基酸工艺学的研究不仅仅是对已有工艺的总结和改进，还包括对新工艺的探索和创新。
1. 工艺优化通过对氨基酸工艺不同环节的优化，可以提高产量、降低成本和改善产品质量。
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。
《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
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。
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。
氨基酸发酵工艺学
氨基酸发酵工艺学氨基酸发酵工艺学是研究氨基酸生产过程中的发酵过程和工艺参数的科学。
氨基酸是生命体中重要的有机物质，广泛应用于医药、化工、食品等领域。
通过发酵工艺学的研究，可以优化氨基酸的生产工艺，提高产量和质量，降低生产成本。
氨基酸发酵工艺学主要包括微生物的选育与改良、发酵介质的配方和优化、发酵条件的控制等环节。
首先，通过选择适合生产目标氨基酸的微生物种类进行培养，并通过基因改造等手段提高其产酸能力和抗生素产量。
其次，合理配方发酵介质，提供微生物生长和代谢所需的营养物质，如碳源、氮源、无机盐等，并优化营养物质浓度和比例，以提高产酸效率。
同时，还需要注意控制介质的pH值、温度和氧气供应等因素，以最大程度地促进微生物生长和酸产量。
此外，还需要加入抗泡剂、抗生素等辅助物质，防止发酵过程中的杂菌污染。
在发酵过程中，通过监测微生物生长曲线、消耗和产酸速率等指标来了解反应的进程和微生物代谢状态。
根据这些数据，可以调整前述的工艺参数，如发酵温度、密度、通气量、搅拌速度等，以提高产酸效率和酸产量。
在工艺的最后阶段，通过优化酸的提取、纯化和结晶工艺，以获得高纯度的氨基酸产品。
随着生物技术的发展，氨基酸发酵工艺学还涉及到基因工程、酶工程等新技术的应用。
通过选择、改造和优化微生物的代谢途径和酶系统，可以进一步提高氨基酸的产酸效率和产量，同时降低废水和废料的排放。
总之，氨基酸发酵工艺学是一门综合知识学科，涉及到微生物学、生化学、工程学等多个领域的知识。
通过深入研究和应用，可以不断改进氨基酸生产工艺，满足市场需求，推动氨基酸产业的发展。
氨基酸发酵工艺学是一门涉及微生物学、生化学、生物工程学等多学科的综合学科，旨在通过研究发酵过程和优化工艺参数，提高氨基酸的产量和质量，降低生产成本，促进氨基酸产业的发展。
在氨基酸发酵工艺学中，微生物的选育与改良是一个重要的环节。
微生物是氨基酸发酵的生产工具，不同的微生物对于氨基酸的产量和产物特性有着不同的影响。
氨基酸工艺学
氨基酸工艺学以上两幅图需要了解，有助于谷氨酸发酵的复习。
氨基酸发酵的代谢控制方式：（1）菌种的代谢调；（2）.控制发酵条件；（3）控制细胞的渗透性；（4）控制旁路代谢；（5）控制反馈作用物的浓度；（6）消除终产物的反馈抑制和阻遏作用；（7）促进ATP的积累，以利于氨基酸的生物合成。
谷氨酸的生物合成途径（葡萄糖对谷氨酸转化率）糖经EMP途径和HMP途径生成丙酮酸；丙酮酸氧化脱羧生成乙酰-CoA；丙酮酸经CO2固定途径生成草酰乙酸，两者形成柠檬酸进入TCA循环；TCA循环中间产物α-酮戊二酸，在谷氨酸脱氢酶的作用下，还原氨基化合成谷氨酸。
CO2固定途径：C6H12O6 + NH3 +1.5 O2 C5H9O4N + CO2 + 3 H2O1摩尔葡萄糖可以生成1摩尔的谷氨酸。
理论收率为81.7%（最高）。
乙醛酸循环途径：DCA途径发酵谷氨酸，糖的转化率大大降低6乙酰CoA + 2 NH3 + 3O2 2 C5H9O4N + 2 CO2 + 6 H2O理论转化率仅为54.4%（最低）。
所以实际转化率：在54.4%~81.7%之间。
现有葡萄糖生产主要是四个属：短杆菌属（短杆菌科），棒杆菌属、小杆菌属、节杆菌属（棒杆菌科）现有谷氨酸生产菌的主要特征：（说出特征并解释为什么有这种特征）1、细胞形态为球形，棒形以至短杆2、G+无芽孢，无鞭毛，不能运动3、都是需氧型微生物4、都是生物素缺陷型5、腺酶强阳性6、不分解淀粉、纤维素、油脂、酪蛋白及明胶等7、发酵中菌体发生明显的形态变化，同时发生细胞渗透性的变化8、、二氧化碳固定酶系活力强9、异柠檬酸裂解酶活力欠缺或微弱，乙醛酸循环弱10、a-酮戊二酸能力缺失或微弱11、还原性辅酶Ⅱ进入呼吸链能力弱12、柠檬酸合成酶、乌头羧酶，异柠檬酸脱氢酶以及谷氨酸脱氢酶活力强13、能利用醋酸，不能利用石蜡14、具有向环境中泄露谷氨酸的能力15、不分解利用谷氨酸，并能耐高浓度谷氨酸，产生谷氨酸5%以上生物素：对代谢调节与能荷的调节是不同额，能荷是对糖代谢流的调节，而生物素能够促进糖的EMP、HMP、TCA循环生物素结构式谷氨酸产生菌因环境条件的发酵转化控制发酵因子发酵转换氧不足时生成乳酸或琥珀酸；过量时生成α-酮戊二酸；适量则合成谷氨酸生物素充足时生成乳酸或琥珀酸；限量条件下即亚适量时则合成谷氨酸铵离子不足时合成α-酮戊二酸；过量时生成谷氨酰胺；适量时合成谷氨酸PH 酸性条件下：N-乙酰谷胺酰胺；中性或微碱性条件下：谷氨酸磷高浓度时：缬氨酸；适量时：谷氨酸谷氨酸的发酵控制发酵培养基：需要大量C、N源，控制生物素（1）碳源淀粉水解糖要求：目前国内谷氨酸发酵糖浓度为（125~150g/L）（2）氮源作用：1.合成菌体Pro、核酸等合成物质；2.一部分用于调节PH。
氨基酸工艺学课件
1957年日本发酵法生产味精。
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绪论
氨基酸发酵的现状 1.谷氨酸 1964年发酵法生产味精才获得成功并
在上海工业化生产。 2006年我国味精总产量130多万吨，居
世界首位。
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16
绪论
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17
绪论
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பைடு நூலகம்
18
绪论
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19
绪论
➢2006年我国味精行业经济技术指标
1）味精精制成本：山东齐鲁味精集团公司 5223.00元/t
2）糖化收率：山东齐鲁味精集团公司 99.99 % 3）平均产酸：河南莲花味精集团 15.10 % 4）发酵转化率：山东齐鲁味精集团公司 65.70
% 5）提取收率：江苏菊花味精集团公司 99.90 % 6）精制收率：山东铃兰味精工业公司 99.10 %
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氨基酸的种类：
– ⑴蛋白质氨基酸：蛋白质组成成分，只有 20种。
– ⑵非蛋白质氨基酸：不参与蛋白质构成的 氨基酸，种类繁多，机构不一。
– 工业生产的主要为蛋白质氨基酸。
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7
蛋白质氨基酸的种类：
根据营养学
– 必须氨基酸：赖氨酸、苏氨酸、亮氨酸、 异亮氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、色氨酸、苯 丙氨酸8种氨基酸，人体不能自己制造， 需要由食物提供。
– 半必须氨基酸：精氨酸、组氨酸，人体合 成的力不足于满足自身的需要，需要从食 物中摄取一部分。
– 其余的十种氨基酸人体能够自己制造，我 们称之为非必须氨基酸。
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8
根据化学结构 1、 脂肪族氨基酸：丙、缬、亮、异亮、
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。
氨基酸工艺学章节总结
氨基酸工艺学章节总结一、引言氨基酸是构成蛋白质的基本单元，具有重要的生物学功能。
氨基酸的生产工艺是一门关于合成、提取和改性氨基酸的技术学科，被称为氨基酸工艺学。
本文将对氨基酸工艺学的主要内容进行总结和介绍。
二、氨基酸的生产方式1. 微生物发酵法：利用微生物菌种，在合适的培养基中进行培养和发酵，通过代谢产物得到氨基酸。
常用的微生物发酵法包括谷氨酸、赖氨酸和色氨酸的生产。
2. 化学合成法：通过化学合成反应，从简单的原料合成氨基酸。
化学合成法常用于合成天门冬氨酸、苏氨酸等。
3. 酶法合成：利用特定的酶催化反应，将合适的底物转化为目标氨基酸。
酶法合成可用于合成丝氨酸、缬氨酸等。
三、氨基酸的提取和纯化1. 氨基酸的提取：通过溶剂萃取、离子交换层析等方法，从发酵液或其他原料中提取目标氨基酸。
提取工艺的设计和操作对于提高氨基酸的提取率和纯度至关重要。
2. 氨基酸的纯化：通过色谱技术、逆流膜分离等方法，对提取得到的氨基酸进行纯化。
纯化过程中需要考虑效率和成本的平衡，同时保证纯化后的氨基酸符合质量要求。
四、氨基酸的改性与功能开发1. 氨基酸的化学改性：通过酰化、酯化、取代等反应，改变氨基酸的结构和性质，使其具有特定的功能。
例如，对赖氨酸进行羧甲基化可以得到甲基赖氨酸，具有抗氧化和抗衰老的功效。
2. 氨基酸的功能开发：根据氨基酸的特性和作用机制，开发具有特定功能的氨基酸产品。
例如，利用谷氨酸的味觉增强作用，开发鲜味剂和增味剂。
五、氨基酸工艺学的应用1. 食品工业：氨基酸作为食品添加剂，广泛应用于食品工业中。
例如，谷氨酸钠作为调味剂，赖氨酸作为营养强化剂。
2. 医药工业：氨基酸作为药物的原料和辅料，在医药工业中具有重要地位。
例如，缬氨酸作为一种抗癌药物，被广泛应用于临床治疗。
3. 农业领域：氨基酸可以作为植物生长调节剂，用于提高农作物的产量和品质。
此外，氨基酸还可以作为饲料添加剂，提高畜禽的生产性能。
六、氨基酸工艺学的发展趋势1. 绿色工艺：随着环境保护意识的增强，绿色工艺在氨基酸生产中得到广泛应用。
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。
氨基酸发酵生产工艺学
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2.2 用营养缺陷变异株的方法 （切断支路代谢）
• 这一方法是诱变出菌体内氨基酸生物合成某步反
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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，
日本味之素
日本协和发酵 日本东丽
55000
20500 6500
甘氨酸
甘氨酸 甘氨酸
日本有机合成化学
协和发酵 日本化药
6000
5000 1000
赖氨酸
南朝鲜味元
10000
丙氨酸
丙氨酸
武藏野化学研究所
日本化药
——
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二、氨基酸合成的代谢调控
是氨基酸代谢控制发酵的基本策略之一 • 发酵工程要求微生物大量地合成特定的代谢产物， 这一目的只有当微生物的部分代谢调控机制遭到 破坏时才能达到。用人工诱变的方法有目的地改 变微生物固有的调节机制，使合成产物的途径畅 通无阻，按照人们所需要的方向进行，最大限度 地过量积累特定产物，这种发酵称为代谢控制发 酵。
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2、4 选育渗漏缺陷型突变菌株
指因突变所产生的不完全遗传障碍，其基因所控 制的反应程度不象野生型，但多少还能进行，称 这种现象为渗漏（leakage），具有这种性质的 突变型就称为渗漏突变型。
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2、5 选育温度敏感突变菌株
具有温度条件限制的突变型生物体。当其生长 温度从限制性温度范围发生由低到高(热敏)或由 高到低(冷敏)改变时，某种基因产物的活性丧失 或改变，从而导致野生型转变为突变型。
氨基酸工艺学
1. 氨基酸的性质：物理性质：由于组成蛋白质的氨基酸大部分是具有不对称碳原子的α-氨基酸及其衍生物，因而具有某些物理共性：属光学活性物质，有旋光性，大多数是L-型。
（1）晶形和熔点：α-氨基酸都是无色的结晶体，各有特殊的结晶形状，熔点都很高，一般在200-300℃之间。
（2）溶解度：各种氨基酸均能溶于水，其水溶液都是无色的。
（3）旋光性：除甘氨酸外，所有天然氨基酸都具有旋光性。
化学性质：氨基酸的化学性质与其分子的特殊功能基团，如羧基、氨基和侧链的R基团（羟基、酰胺基、羧基、碱基等）有关。
1 、作为谷氨酸发酵工业原料的水解糖液，必须具备以下条件:(1) 糖液中还原糖的含量要达到发酵用糖浓度的要求。
(2) 糖液洁净，是杏黄色或黄绿色，有一定的透光度。
水解糖液的透光度在一定程度上反映了糖液质量的高低。
透光度低，常常是由于淀粉水解过程中发生的葡萄糖复合反应程度高，产生的色素等杂质多，或者由于糖液中的脱色条件控制不当所致。
(3) 糖液中不含糊精。
糊精并不能被谷氨酸菌利用，它的存在使发酵过程泡沫增多，易于逃料，发酵难以控制，也容易引起杂菌污染。
(4) 糖液不能变质。
这就要求水解糖液的放置时间不宜太长，以免长菌、发酵而降低糖液的营养成分或产生其他的抑制物，一般现做现用。
2、淀粉水解方法及其优缺点:1）、酸解法又称酸糖化法。
它是以酸(无机酸或有机酸)为催化剂，在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。
（1）工艺流程：淀粉、水、盐酸→调浆→进料→水解→冷却、中和→脱色→过滤→糖化液（2）工艺特点：高温、高压；糖化时间短；副产物多、糖化收率低。
优点：用酸解法生产葡萄糖，具有生产方便、设备要求简单、水解时间短、设备生产能力大等优点。
缺点：水解作用是在高温、高压及一定酸度条件下进行的，因此，酸解法要求有耐腐蚀、耐高温、耐高压的设备。
淀粉在酸水解过程中研发生的化学变化是很复杂的，除了淀粉的水解反应外，尚有副反应的发生，这将造成葡萄糖的损失而使淀粉的转化率降低。
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氨基酸工艺学一、名词解释氨基酸工艺学：是一门新型发酵的技术科学，以探讨氨基酸发酵工厂的生产技术为主要目的。
氨基酸：生命有机体的重要组成部分，是生命机体营养、生存和发展极为重要的物质，在生命体内物质代谢调节调控、信息传递方面扮演重要的角色。
全价氨基酸：动物性蛋白质中各种必须氨基酸之间的比值与人体构成蛋白质需要的比值基本一致，可以全被人体吸收。
限制氨基酸：各类植物蛋白质中的各种氨基酸比值不很适宜，缺少的氨基酸。
淀粉：白色无定型结晶粉末，存在于各种植物组织中，淀粉颗粒具有一定的形态和层次分明的构造，在显微镜下观察淀粉颗粒是透明的，不同淀粉具有不同的形状和大小。
直链淀粉：由不分支的葡萄糖链构成，葡萄糖分子间以α-1,4糖苷键聚合成，呈链状结构，分子比较小，聚合度在100~6000之间。
（遇碘呈蓝色）支链淀粉：由多个较短的α-1,4糖苷键直链结合而成，聚合度为1000~3000000之间。
一种膨胀性物质，置于水中加热时成为胶黏的糊状物，而且只有在加热加压的条件下，才能溶解于水。
（呈紫红色）糊化：淀粉在热水中能吸收水分而膨胀，最后淀粉粒破裂，淀粉分子溶解于水中形成带有黏性的淀粉糊，这个过程称为糊化。
酸解法：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。
酸酶法：先将淀粉用酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶将其水解成葡萄糖的工艺。
酶酸法：将淀粉乳先用α-淀粉酶液化，过滤除去杂质后，然后用酸水解成葡萄糖的工艺双酶法：用专一性很强的淀粉酶和糖化酶为催化剂，将淀粉水解成为葡萄糖的工艺。
液化：利用液化酶使淀粉糊化，粘度降低，并水解到糊精和低聚糖的程度。
糖化：用糖化酶将液化产物进一步彻底水解成葡萄糖的过程。
老化：分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列成新氢键的过程，也就是一个复结晶的过程。
噬菌体：侵染细菌、放线菌等微生物并使其细胞破裂死亡的一类病毒。
噬菌体效价：每毫升试样中所含有具有侵染性的噬菌体的粒子数 细胞经济性：微生物活细胞是个远离平衡状态的开放体系，从微生物细胞对能量和化学物质的内外交换、增收节支、调节的规律的客观存在出发，可以把微生物细胞作为按特殊的经济规律运行的经济实体看待，并把这种特殊的经济规律运行的有利于生存竞争的新陈代谢特性称为细胞经济型细胞经济系数：生成细胞的质量与消耗基质的质量之比DE值：表示淀粉水解程度和糖化程度，也称葡萄糖值，糖化液中还原糖占干物质的百分比DX值：糖液中葡萄糖含量占干物质的百分率。
临界溶氧浓度：指不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度。
代谢控制发酵：就是用遗传学或其它生物化学的方法，人为的改变、控制微生物的代谢，使有用产物大量生成、积累的发酵。
发酵转换：当发酵条件发生改变时，必然会影响到生物代谢途径分支的关键酶的酶量和酶活性的改变，从而导致发酵方向发生转换，从而产生不同的代谢产物淀粉液化：利用α－淀粉酶将淀粉液化，转化为糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加。
亚稳区：在溶解度曲线与过饱和溶解度曲线之间的带状区域。
末端产物阻遏：是指由某代谢途径末端产物的过量累积时而引起的反馈阻遏，是一种较为重要的反馈阻遏。
流加发酵：也叫补料分批发酵、半连续发酵、半连续培养。
它是以分批培养为基础，间歇或连续地补加新鲜培养基的一种发酵方法。
结晶：是指溶质自动从过饱和溶液中析出形成新相的过程。
只有当溶质浓度超过饱和溶解度后，才可能有晶体析出。
其中，溶液达到过饱和状态是结晶的前提；过饱和度是结晶的推动力。
1、氨基酸发酵的生物学特性氨基酸发酵是典型的代谢控制发酵，由发酵所生成的产物——氨基酸，都是微生物中间代谢产物，它的积累是建立于对微生物的正常代谢的抑制上。
2、必须氨基酸、半必须氨基酸的概念及种类必须氨基酸：人体本身不能合成，只能从食物的蛋白质中摄取，称为必须氨基酸种类：L-赖氨酸、L-色氨酸、L-苏氨酸、L-缬氨酸、L-亮氨酸、L-异亮氨酸、L-苯丙氨酸、L-蛋氨酸半必须氨基酸：凡是动物体内能合成的氨基酸种类：主要指精氨酸和酪氨酸，它们在体内分别由蛋氨酸和苯丙氨酸转变而成，如果膳食中能够直接提供这两种氨基酸，则人体对蛋氨酸和苯丙氨酸的需要可减少。
3、学习氨基酸发酵工艺学的目的使学生能运用已学过的微生物学、生物化学、化工原理和分析化学等基础知识，进一步深化与提高，来认识与解决氨基酸发酵工业生产中的具体问题：掌握选育氨基酸生产菌的基本原理，了解氨基酸代谢与代谢控制发酵的基本理论、发酵控制的关键及分离精致氨基酸的一般原理和方法，从而使学生初步具有选育新菌种、探求新工艺、新装备和从事氨基酸发酵研究能力4、淀粉糊化、老化糊化：淀粉在热水中能吸收水分而膨胀，最后淀粉粒破裂，淀粉分子溶解于水中形成带有黏性的淀粉糊，这个过程称为糊化。
老化：分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列成新氢键的过程，也就是一个复结晶的过程。
5、双酶法制淀粉糖的原理和相关酶的催化特性原理:用专一性很强的淀粉酶和糖化酶为催化剂，将淀粉水解成为葡萄糖的工艺酶的催化特性：①酶具有较高的专一性，淀粉水解的副产物少，因而水解糖液纯度高，DE值可达到98%以上，使糖液得到充分利用。
②淀粉水解是在酶的作用下进行的，酶解反应条件较温和。
因而不需要耐高温、耐高压、耐酸的设备。
③可以在较高的淀粉浓度下水解。
④可用粗原料，由于酶制剂中菌体细胞的自溶使糖液营养物质丰富，可以简化发酵培养基，少加甚至不加维生素，有利于谷氨酸发酵的稳定，有利于提到糖酸转化率，也有利于后道提取。
⑤双酶法制得的糖液颜色浅、较纯净、无苦味、质量高，有利于糖液得充分的利用。
⑥双酶法工艺同样适用于大米或者粗淀粉原料，可避免淀粉在加工过程中的大量流失，减少粮食消耗。
⑦缺点：酶反应时间长，生长周期长，夏天糖液容易变质。
酶本身是蛋白质，引起糖液过滤困难。
另外要求设备较多。
6、简述谷氨酸发酵制糖工艺对淀粉质原料及最终产品（淀粉糖）的质量要求。
①严格控制淀粉质量：对霉烂、变质的淀粉，一定要经过再精制处理后使用，否则会严重影响谷氨酸发酵。
（因霉变淀粉一般酸度比较高，甚至存在一定数量的抑制物，有残留毒素，将会影响谷氨酸产生菌的的正常生长和产物积累。
）②根据发酵粗糖浓度的要求，正确控制淀粉乳浓度高低（既要使糖液浓度符合发酵要求，又尽可能降低粉浆浓度，以提高糖液纯度。
）③糖液中不含糊精④糖液要清，色泽要浅，保持一定透光率⑤糖液要新鲜⑥若淀粉中蛋白质含量高，当糖液中和过滤时除去不彻底，培养基中含蛋白质及其水解产物时，会使发酵液产生大量气泡，造成逃液和污染杂菌的危险，而且给后道的谷氨酸分离提取带来影响。
⑦水解糖液得质指标：色泽：浅黄、杏黄色、透明液体糊精反应：无还原糖含量：18%左右DE值：90%以上透光率：60%以上PH:4.6~4.87、谷氨酸发酵菌中生成谷氨酸的主要酶反应及其主导反应。
（1）谷氨酸脱氢酶催化的还原氨基化反应（2）转氨酶催化的转氨反应（3）谷氨酸合成酶的催化反应(课本P35）6、谷氨酸生物合成的理想途径及其理论糖酸转化率。
（课本P36）7、简述乙醛酸循环在谷氨酸发酵中的作用及其控制。
（课本P38）8、谷氨酸发酵的主要菌种。
棒杆菌属、短杆菌属、小杆菌属、节杆菌属9、谷氨酸生物合成的调节机制及其高产菌株的育种策略。
谷氨酸生物合成的调节机制：（P39）高产菌株的育种策略:（1）日常菌种工作：①定期分纯。
②小剂量诱变刺激③高产菌制作安瓿管（2）选育耐高渗透压菌种（3）选育不分解利用谷氨酸的突变株（4）选育细胞膜渗透性好的突变株（5）选育强化CO2固定反应的突变株（6）选育减弱乙醛酸循环的突变株（7）选育强化三羧酸循环中从柠檬酸到α-酮戊二酸代谢的突变株（8）选育解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶反馈调节的突变株（9）选育强化能量代谢的突变株（10）选育减弱HMP途径后段酶活性的突变株10、简述糖蜜原料强制谷氨酸发酵工艺原理。
谷氨酸发酵主要是以糖蜜为发酵原料，采用大种量、添加青霉素低糖流加工艺。
（1）表面活性剂：使用生物素过量的甜菜糖蜜发酵谷氨酸时，通过添加表面活性剂（如吐温-60）或是高级饱和脂肪酸（C16~18）及其亲水聚醇酯类，都能清除渗透障碍物，使胞内的谷氨酸浓度不能积累到引起反馈调节的浓度，谷氨酸就会在细胞内继续不断的优先合成，又不断地透过细胞膜分泌于发酵培养基中，得以积累。
（2）青霉素：在发酵对数生长期早期，添加青霉素能抑制菌体细胞壁的合成，主要可抑制糖肽转化酶，影响细胞壁肽聚糖的生物合成，形成不完整的细胞壁，进而导致不完整的细胞膜，除去阻碍谷氨酸向外渗透的障碍物，使谷氨酸得以大量积累。
11、谷氨酸温度敏感突变株发酵生产谷氨酸的机理及优点。
12、低糖流加高糖谷氨酸发酵工艺的优点。
13、谷氨酸污染噬菌体及杂菌后的挽救措施。
14、谷氨酸等电点提取法与离子交换法的基本原理15、单柱法、双柱法提取谷氨酸的概念及其优缺点。
16、简述谷氨酸发酵液的综合利用。
17、味精的化学名称及其等电点。
18、谷氨酸制味精为何要除铁？除铁的主要方法及其原理。
19、谷氨酸中和液脱色的方法与原理。
20、简述影响味精结晶质量和速度的主要因素。
21、味精结晶操作分哪几个过程。
22、简述味精结晶末道母液的主要回收方法。
23、简述细胞的经济性、细胞经济系数、竞争型经济细胞、导向型经济细胞的含义。
24、简述酶反馈抑制和反馈阻遏的主要类型。
25、氨基酸生物合成的调节机制有哪几种。
26、简述氨基酸高产菌株的育种策略，并以例说明。
29、简述L-赖氨酸、L-蛋氨酸、L-异亮氨酸、L-苏氨酸、L-色氨酸高产菌株的育种策略及其主要出发菌株。