氨基酸的发酵描述
氨基酸发酵生产工艺
氨基酸发酵生产工艺1. 概括氨基酸在药品、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年分别到谷氨酸棒状杆菌，日本采纳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，此后推进了氨基酸生产的大发展。
当前绝大部分应用发酵法或酶法生产，很少量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，常常是生物素缺点型，也有些是氨基酸缺点型。
还有采纳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％，其余约占15％。
外国谷氨酸采纳甘蔗糖蜜或淀粉水解糖为原料的强迫发酵工艺，产酸率13－15％，糖酸转变率 50－60％；国内采纳淀粉水解糖或甜菜糖蜜为原料生物素亚适当发酵工艺，产酸率10％，转变率60％。
菌种改进和新工艺开发，促使了中国氨基酸家产发展，应用于输液的18种氨基酸原料只有丝氨酸和色氨酸不可以工业化生产仍需入口外，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，医药用总产量超出4200吨。
2002年氨基酸制剂近1亿支（片/瓶）。
氨基酸原料生产公司约20多家，制剂生产公司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。
氨基酸生产工艺培育基制备水解淀粉、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，常采纳水解淀粉糖、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。
有机氮源还可供给生物素等微生物生长因子的根源。
碳氮比关于氨基酸发酵特别重要，调理适合的碳氮比。
无机盐是发酵必要的，磷有很重要的影响。
主要发酵参数控制三级发酵进行生产，主要参数控制以下。
氨基酸在发酵中的作用
氨基酸在发酵中的作用一、引言发酵是一种利用微生物代谢产物进行生物转化的过程，广泛应用于食品工业、饲料工业和生物制药等领域。
而氨基酸作为生物体内重要的有机物，也在发酵过程中发挥着重要的作用。
本文将从氨基酸在发酵中的作用机制、应用及前景等方面进行探讨。
二、氨基酸在发酵中的作用机制1.提供碳源和能源：氨基酸是微生物合成蛋白质的基本单元，可以被微生物利用作为碳源和能源。
在发酵过程中，微生物通过代谢氨基酸产生能量，并将其转化为所需的代谢产物。
2.调节酶活性：氨基酸可以作为酶的辅因子，调节酶的活性。
在发酵过程中，一些关键酶的活性会受到氨基酸的调节，从而影响代谢途径的进行。
3.调节细胞内pH值：氨基酸在细胞内可离子化，释放出氢离子或吸收氢离子，从而调节细胞内的pH值。
适宜的pH值对微生物的生长和代谢具有重要的影响，氨基酸可以在发酵过程中维持适宜的pH值，提高发酵效率。
4.提供氮源：氨基酸中的氨基团含有丰富的氮元素，可以作为微生物合成蛋白质和其他氮化合物的氮源。
发酵过程中，微生物利用氨基酸中的氨基团合成所需的氮化合物，促进代谢产物的合成。
三、氨基酸在发酵中的应用1.食品工业：氨基酸可以作为发酵食品中的营养添加剂，提供微生物生长所需的营养物质，促进发酵过程。
例如，在酱油、酱料和味精等食品的发酵中，氨基酸作为调味品添加剂，不仅能够提高食品的口感和风味，还能够增强食品的营养价值。
2.饲料工业：氨基酸作为饲料添加剂，可以提高动物的生长性能和免疫力。
在畜禽饲料中添加适量的氨基酸，有助于提高饲料的利用率，降低环境污染，达到绿色养殖的目的。
3.生物制药：氨基酸在生物制药中的应用十分广泛。
一方面，氨基酸可以作为生物药物的原料，通过发酵合成所需的蛋白质药物；另一方面，氨基酸也可以作为生物药物的稳定剂，保护药物的活性和稳定性，提高药物的疗效。
四、氨基酸在发酵中的前景随着生物技术的不断发展，发酵工艺在各个领域中的应用越来越广泛。
而氨基酸作为重要的发酵辅助剂，其应用前景也日益广阔。
氨基酸在发酵中的作用(一)
氨基酸在发酵中的作用(一)氨基酸在发酵中的作用导语氨基酸在发酵过程中扮演着重要的角色。
本文将从以下几个方面介绍氨基酸在发酵中的作用。
1. 提供营养物质•氨基酸是构成细胞和蛋白质的基本组成部分，可以为发酵微生物提供必需的营养物质。
•发酵过程中，微生物会利用氨基酸构建细胞壁、合成酶和代谢产物等，从而促进发酵反应的进行。
2. 调节发酵反应•氨基酸在发酵过程中起到调节pH值和维持稳定温度的作用。
•氨基酸可以通过与酸碱物质反应，调节发酵液的酸碱度，提供适宜的环境条件。
•同时，某些氨基酸具有缓冲作用，能够稳定发酵液的温度，保证反应的均衡进行。
3. 促进物质转化•氨基酸对发酵微生物代谢途径中的多种物质转化具有促进作用。
•例如，氨基酸可以被分解为胺和酸，进而与其他物质反应，产生独特的香味、色泽和口感等特征。
4. 提高产量和质量•适量添加氨基酸可以提高发酵反应的产量和质量。
•氨基酸作为微生物的重要营养源，可以增加微生物的生长速度和代谢活性，从而提高产酸、产酶等发酵反应的效率。
5. 其他应用领域•氨基酸在发酵工业以外的领域也有广泛应用。
•在食品工业中，氨基酸可以增强食品的营养价值和口感。
•在药物生产中，氨基酸可以作为药物结构的组成部分，影响药物的活性和稳定性。
结语氨基酸在发酵过程中具有多重作用，既能为微生物提供营养物质，又能调节环境条件和促进物质转化。
在发酵工业和其他应用领域中，氨基酸的重要性不可忽视。
通过进一步的研究和应用，我们可以更好地利用氨基酸的功能，推动发酵工艺和产品的改进和创新。
6. 氨基酸的优化利用•随着科学技术的进步，氨基酸的优化利用在发酵工业中变得越来越重要。
•通过研究氨基酸的结构、功能和作用机制，可以精确地设计和调控发酵过程中的氨基酸供应和代谢途径。
•这样的优化利用可以提高发酵反应的产量、速度和效率，从而实现发酵工艺的可持续发展。
7. 氨基酸的未来发展•氨基酸作为一类重要的生物活性分子，在未来的发展中将发挥更多的潜力。
发酵法制氨基酸
发酵法制氨基酸
发酵法制氨基酸是一种利用微生物发酵的方法来生产氨基酸的过程。
以下是一个简单的发酵法制氨基酸的步骤：
1.选择菌株：选择具有生产所需氨基酸能力的菌株，可以通过诱变等方法获得。
2.培养基制备：根据所选菌株的生长需求，制备适合的培养基，通常包括碳源、氮源、无机盐等成分。
3.接种与发酵：将菌株接种到培养基中，在适当的温度和pH条件下进行发酵。
4.产物提取：发酵结束后，通过离心、萃取等方法收集菌体和发酵液，进一步提取所需的氨基酸。
5.精制与干燥：通过结晶、离子交换等方法对提取的氨基酸进行精制，并进行干燥得到最终产品。
发酵法制氨基酸的优点包括生产效率高、环境污染小等，但同时也存在一些挑战，如菌株选育困难、发酵过程控制要求高等。
目前，氨基酸的生产方法还有化学合成法、酶法、蛋白质水解提取法等。
氨基酸类药物的发酵生产—谷氨酸的发酵生产
生物素的来源：氨基酸生产上可以作为生物素来源的原料 有玉米浆、麸皮水解液、糖蜜及酵母水解液等，通常选取 几种混合使用。例如，许多工厂选择纯生物素、玉米浆、 糖蜜这三种物质来配制培养基。各种原料来源及加工工艺 不同，所含生物素的量不同。玉米浆含生物素500μg/kg， 麸皮含生物素300μg/kg，甘蔗糖蜜含生物素1500μg/kg。
操作简单 周期长，占地面积大。
直接常温等电点法工艺流程
发酵液
起晶中和点（pH4-4.5) 育晶（2h）
盐酸
菌体及细小的 谷氨酸晶体
等电点搅拌pH3-3.22 静置沉降4-6h 离心分离
成品
母液
干燥
湿谷氨酸晶体
2、离子交换法
可用阳离子交换树脂来提取吸附在树脂上的谷氨 酸阳离子，并可用热碱液洗脱下来，收集谷氨酸 洗脱流分，经冷却、加盐酸调pH 3.0～3.2进行结 晶，之后再用离心机分离即可得谷呈棒形或短杆形； 革兰氏阳性菌，无鞭毛，无芽孢；不能运动； 需氧性的微生物； 生物素缺陷型； 脲酶强阳性； 不分解淀粉、纤维素、油脂、酪蛋白、明胶等；
发酵中菌体发生明显形态变化，同时细胞膜渗透性改变； 二氧化碳固定反应酶系强； 异柠檬酸裂解酶活力欠缺或微弱，乙醛酸循环弱； α-酮戊二酸氧化能力微弱； 柠檬酸合成酶、乌头酸酶、异柠檬酸脱氢酶、谷氨酸脱氢酶活
有机氮丰富有利于长菌，因此谷氨酸发酵前期要 求一定量的有机氮，通常在基础培养基中加入适 量的有机氮，在发酵过程中流加尿素、液氨或氨 水来补充无机氮。
（3）无机盐
磷酸盐 ：工业生产上可用K2HPO4·3H2O、KH2PO4、 Na2HPO4·12H2O、NaH2PO4·2H2O等磷酸盐，也可用磷酸。 过高：代谢转向合成缬氨酸。 过低：菌体生长缓慢。
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。
氨基酸生产工艺
氨基酸生产工艺概述氨基酸是构成蛋白质的基本单位，在生物体内起到重要的作用。
由于其具有广泛的应用价值，氨基酸的生产工艺也受到了广泛关注。
本文将介绍氨基酸的生产工艺，包括原料选择、发酵过程、提取工艺等。
原料选择氨基酸的生产原料主要是碳源、氮源和矿物盐等。
碳源可以是葡萄糖、甘油等，氮源可以是玉米粉、大豆蛋白等，矿物盐则提供了生长所需的微量元素。
选择合适的原料是保证氨基酸生产质量和产量的关键。
发酵过程氨基酸的生产主要通过微生物发酵的方式进行。
常用的微生物包括大肠杆菌、酵母等。
发酵过程中，需要控制温度、pH值、氧气供应等因素，以保证微生物的生长和产酸效果。
一般情况下，发酵时间较长，需要一定的搅拌和通气设备。
提取工艺经过发酵后，氨基酸存在于发酵液中，需要进行提取和纯化工艺。
常用的提取工艺包括酸提法、蒸馏法等。
酸提法是将发酵液酸化，使氨基酸在低pH条件下沉淀，经过过滤、洗涤、干燥等步骤得到纯化的氨基酸产品。
蒸馏法则通过升温使气态氨基酸凝结，再经过冷凝、收集等步骤得到纯化的氨基酸产品。
质量控制在氨基酸生产过程中，质量控制是至关重要的一环。
主要的质量控制包括微生物培养的液体状态监控，原料的质量检验和控制，发酵过程的参数控制，以及提取工艺的操作控制等。
通过建立完善的质量控制体系，可以保证氨基酸产品的质量稳定。
应用领域氨基酸在食品添加剂、养殖业、医药健康等领域有着广泛的应用。
作为食品添加剂，氨基酸可以增加食品的口感和营养价值；在养殖业中，氨基酸可以作为动物的蛋白质补充剂，提高养殖效益；在医药健康领域，氨基酸可以用于合成药物和保健品等。
因此，氨基酸的生产工艺对于促进相关产业的发展具有重要意义。
结论氨基酸的生产工艺涉及到原料选择、发酵过程、提取工艺等多个方面。
通过合理选择原料、控制发酵条件和提取工艺，可以获得高质量的氨基酸产品。
同时，建立完善的质量控制体系，也是确保氨基酸产品质量稳定的关键。
随着相关产业的发展，氨基酸的应用前景将更加广阔。
黄豆发酵氨基酸技术
黄豆发酵氨基酸技术
嘿，朋友们！今天咱就来唠唠黄豆发酵氨基酸这档子事儿。
咱都知道，黄豆那可是好东西啊，小小的一颗黄豆，蕴含着大大的能量呢！那把黄豆变成氨基酸，就像是一场奇妙的魔法。
你想想看，就好像是黄豆们要去参加一场大变身的派对。
它们跳进发酵的大池子里，在合适的温度和环境下，开始了神奇的变化之旅。
这发酵的过程可不能马虎，得像照顾宝贝似的。
温度高了不行，低了也不行，得刚刚好，不然这黄豆可就闹脾气啦！这就跟咱人似的，得在舒服的环境里才能好好表现呀。
然后呢，时间一点点过去，黄豆们就慢慢地发生了变化。
这变化可神奇了，就像是丑小鸭变成白天鹅一样。
原本普通的黄豆，经过这一遭，就摇身一变，成了有着神奇魔力的氨基酸。
你说这氨基酸有啥用呢？那用处可大了去啦！它可以用来做肥料，让那些花草树木长得更壮更漂亮，就像是给它们吃了营养大餐一样。
咱平常种地的时候，要是用上这黄豆发酵出来的氨基酸肥料，那庄稼不得长得蹭蹭的呀！就跟那小树苗见了阳光雨露似的，一个劲儿地往上窜。
而且啊，这氨基酸还能在其他好多地方派上用场呢。
咱生活中的好多东西说不定都有它的功劳呢。
你说这黄豆发酵氨基酸的技术是不是很有意思？咱可得好好研究研究，把这技术掌握得透透的。
这样一来，咱就能更好地利用黄豆，让它们发挥出更大的价值。
这不就是咱老祖宗说的，变废为宝嘛！咱可不能小看了这小小的黄豆，它里面藏着的可是大大的智慧和财富呢。
所以啊，朋友们，别小瞧了这黄豆发酵氨基酸的事儿，这里面的门道可多着呢！咱得用心去琢磨，去尝试，才能真正领略到其中的奇妙之处呀！这就好比是打开了一扇通往新世界的大门，里面有着无尽的惊喜和可能等着咱呢！。
发酵工程 15-2氨基酸发酵
3、谷氨酸发酵培养基的配制
1）培养基 2）发酵培养基中生物素的控制 亚适量。
3）发酵培养基中的氮源
谷氨酸分子中氮含量占9.5%，所以培养基中必须提供 相对充足的氮源。 谷氨酸产生菌的生长和产物合成时期需维持在pH7.07.2，而且培养基中铵离子浓度又不宜太高，因此，不 宜采用硫酸铵、氯化铵等生理酸性铵盐。
2、L-谷氨酸发酵原料的预处理
已知所有谷氨酸产生菌都不能直接利用淀粉或糊 精，而只能以葡萄糖等作为碳源。所用的山芋淀 粉、玉米淀粉、大米或木薯淀粉都需先进行水解， 制成葡萄糖。 1）酸法制水解糖液 2）酶法制水解糖液
3）糖蜜原料：甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜中都含有丰富 的生物素，不宜直接作为谷氨酸发酵的碳源，发 酵前必须进行预处理，去除生物素或将其破坏。
生理活性和化学特性。 主要应用领域是食品、饲料、化妆品、医药， 也用作化学工业的中间体。据估计全世界每年 氨基酸市场为40－50亿美元，其中35%用于食
品、50%用于饲料和15%用于医药和化妆品。
1、食品领域
氨基酸大多无味，但它们是自然芳香的前体 谷氨酸钠（味精）是所有氨基酸中最大生产品种， 全世界年产量达100万吨（中国大陆约为60万吨）。
法育成的菌株，进行发酵生产（L-羟脯氨酸）。
谷氨酸发酵
1957年日本率先采用微生物发酵法生产谷氨酸，
被誉为现代发酵工业的重大创举，使发酵工业
进行代谢控制发酵的阶段。目前全国有近50家
工厂生产味精，年产量约为60万吨，居世界首 位。
一、菌种
现在经过鉴定和命名的谷氨酸生产菌很多，主
要是棒杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆菌 属中的细菌。 它们有很多相似点：革兰氏阳性；不形成芽孢； 没有鞭毛，不能运动；都需要生物素作为生长
氨基酸在发酵中的用途
氨基酸在发酵中的用途氨基酸是构成蛋白质的基本单元，也是分解蛋白质的产物，广泛应用于发酵工业中。
氨基酸的应用范围包括调味品、膳食营养补充剂、医药、化妆品等。
本文将重点介绍氨基酸在发酵中的用途。
首先，氨基酸在微生物发酵中作为重要的营养源，其存在与否对微生物代谢产物的种类和质量均有重要影响。
在发酵生产过程中，氨基酸是细胞生长和代谢的基础，通过抗原质和营养质学的联合制约，可有效避免营养不足或过剩而引起的细胞生长、代谢异常等。
其次，氨基酸在制备调味品中具有重要作用。
目前，氨基酸类调味品已成为日常生活中不可或缺的调味品种类。
其中，谷氨酸钠、天冬酰胺酸和色氨酸等氨基酸受到广泛应用。
通过合理的配比及添加适当的微量元素，氨基酸可以使调味品产生特有的鲜味、咸味、香味、甜味等多种味觉感受，丰富了产品味道，并在保持食品原有的口感的同时，有效地降低了产品中的钠、脂肪等有害元素含量。
再次，氨基酸在膳食营养补充剂中是不可或缺的。
随着人们对健康意识的日益增强，膳食营养补充剂的市场需求也逐年增加。
氨基酸作为蛋白质的重要组成部分，在营养补充剂中具有优良的补充功能。
通过添加各种氨基酸，可以有效地补充人体由于营养不良、疾病等原因所失去的蛋白质。
同时，氨基酸还可作为运动营养补充剂，可以显着提高运动员的肌肉质量、促进肾脏排泄代谢废物的功能，并能增强身体的抵抗力。
最后，氨基酸在制药、化妆品等领域具有广泛用途。
作为生物催化剂，氨基酸可用于制备高效、低剂量的药品，如β-内酰胺类抗生素等。
另外，氨基酸还可作为化妆品中的重要配料，具有增强皮肤抵抗力、促进细胞新陈代谢等功效。
综上所述，氨基酸是发酵生产的重要原料之一，也是膳食补充剂、调味品和化妆品等领域的重要组成部分。
其在不同领域中的应用都有独特的优势和功能，对于提高产品品质、满足人们营养需要、开发新的养生产品等方面均具有重要作用。
因此，有关部门应加强对氨基酸的研究，不断创新，提高其应用的深度和广度。
第9章氨基酸发酵
化妆品生产中，胱氨酸用于护发素，丝氨 酸用于面霜中；谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸 与脂肪酸形成的表面活性剂，具有清洗、 抗菌等功能，用于护肤品、洗发剂中。 在农业中，苯丙氨酸和丙氨酸可用于治疗 苹果疮痂病；甘氨酸可制成除草剂。赖氨 酸、蛋氨酸添加在饲料中，能加速家畜、 家禽的生长，改善肉的质量。
第9章氨基酸发酵谷氨来自酸制味
精
的
工
艺
流
第9章氨基酸发酵
（2）味精生产工艺控制：
①中和：将谷氨酸加水溶解，用碳酸钠或 氢氧化钠中和。 应使谷氨酸一钠(单钠盐)生成量最大，中和 时，应先加谷氨酸后加碱，开启搅拌，温 度控制在65℃左右(低于70℃)，中和液浓度 21°Bé~24°Bé，pH 5.6~6.8，控制pH不 超过7，否则形成二钠盐。
第9章氨基酸发酵
（3）赖氨酸的精制 粗品50℃搅拌溶于去离子水，活性炭60℃ 保温脱色1h，趁热过滤，滤液冷却后5℃结 晶2天。 滤取结晶真空干燥或热风干燥，即得赖氨 酸盐酸盐成品。
第9章氨基酸发酵
9.3 其他氨基酸的发酵生产
1．苏氨酸发酵 用于饲料工业、保健食品和医药工业。目前 年产量约5万吨。 主要生产企业为日本味之素公司、德国德固 赛公司、美同ADM公司、日本协和发酵工业 公司等。它们的产量占全球份额的90％左右。 其中，日本味之素公司占据全球市场60％以 上的份额。 制备方法有化学合成法、发酵法和蛋白质水 解三种方法，其中以发酵法最为先进。 由微生物发酵生成的苏氨酸都是L-苏氨酸。
第9章氨基酸发酵
②培养基中苏氨酸、蛋氨酸的控制：赖氨 酸生产菌都是高丝氨酸缺陷型，苏氨酸和 蛋氨酸是赖氨酸生产菌的生长因子，在发 酵过程中，如果培养基中两者含量丰富， 就会只长菌，而不产或少产赖氨酸，所以 在发酵时，将苏氨酸和蛋氨酸控制在亚适 量，以提高赖氨酸产量。
氨基酸发酵
此外，还可利用添加前体物和酶转 化法生产氨基酸。特别是遗传工程技术的应 用，在获得或改造氨基酸发酵微生物高产菌 株方面，出现了可喜的进展。
例如,L－赖氨酸的生产菌株多采用高 丝氨酸缺陷型突变株，而精氨酸缺陷型突变株 往往产生鸟氨酸或瓜氨酸等；
②调节突变株。采用调节突变株发酵生产氨基 酸是成功的工艺之一，因为这类突变株一旦对 氨基酸结构类似物具备了抗性之后，其正常代 谢调节机制即被解除，因缺陷型与抗反馈调节多重突变株。 采用这类多重突变株对提高某些氨基酸 的发酵产率有明显的效果。例如，生产L －精氨酸、L－色氨酸、L－苯丙氨酸、 L－酪氨酸、L－白氨酸和L－苏氨酸等 就常采用多重突变株。
1、谷氨酸发酵：
L-谷氨酸发酵微生物的优良菌株多 在棒状杆菌属、微杆菌属、节杆菌属和短杆菌 属中。具有下述共同特性：①细胞形态为短杆 至棒状；②无鞭毛，不运动；③不形成芽孢； ④革兰氏阳性；⑤要求生物素（利用石蜡为碳 源的要求硫胺素）;⑥在通气培养条件下产生 大量L－谷氨酸。此外，其他细菌、放线菌和 真菌中的一些属种也有产L－谷氨酸的菌株， 但产酸率较低。
流程：
菌种 斜面 摇晃种子 种子罐
淀粉 水 盐酸
水 解
过 滤
中 和
淀粉 水解 糖
配 料
发 酵
空气
空压机
过滤器
2、赖氨酸发酵：
赖氨酸生产最早是从水解大豆蛋白开始的 ，1952年日本味之素公司用水解大豆等蛋白 质的方法第一次成功地进行了赖氨酸商品化 生产，并开始大量出售L—赖氨酸。 1952年日本中山等人以谷氨酸棒杆菌为 出发菌株，经诱变获得了赖氨酸生产菌，并 将其用于生产。
至今为止，所用的赖氨酸生产菌多 数为谷氨酸产生菌的变异株，其赖氨酸合成 途径都是经过DAP(二氨基庚二酸)途径，在 此途径中关键酶天冬氨酸激酶受赖氨酸和苏 氨酸的协同反馈抑制，即只有在苏氨酸和赖 氨酸同时存在时，才能对天门冬氨酸激酶起 抑制作用。故选育高丝氨酸营养缺陷型菌株， 使苏氨酸和赖氨酸对天门冬氨酸激酶的协同 反馈抑制，这样赖氨酸就会大量积累下来。
氨基酸的微生物发酵与工业应用
氨基酸的微生物发酵与工业应用氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位，也是人体和其他生物体重要的营养物质。
如今，氨基酸的微生物发酵和工业应用已经成为一项具有广泛应用前景的领域。
本文将重点介绍氨基酸的微生物发酵过程以及其在食品、饲料、医药、肥料和化工等工业领域的应用。
氨基酸的微生物发酵是利用微生物通过生物合成的方式来生产氨基酸。
微生物发酵的优点在于能够高效地合成所需氨基酸，并且酶的多样性使得合成的产品具有更高的纯度和活性。
常用的菌种包括大肠杆菌、赤链球菌、酵母菌等。
微生物发酵的过程包括发酵菌的选育、培养基的优化、发酵条件的控制等步骤。
氨基酸的微生物发酵在食品工业中有着广泛的应用。
例如，谷氨酸和赖氨酸是增强食品鲜味的重要氨基酸，通过微生物发酵生产谷氨酸和赖氨酸的方法已经成为食品调味品的重要来源。
此外，微生物发酵还可以生产出天然氨基酸，用于食品保健品的制造，满足人们对高营养食品的需求。
在饲料工业中，氨基酸的微生物发酵也发挥着重要的作用。
提高畜禽的饲料效果和生产效益是养殖业的关键目标之一。
通过微生物发酵生产氨基酸可以提高饲料的蛋白质含量，改善饲料的营养结构，并提高动物对饲料的消化利用率。
此外，氨基酸作为饲料添加剂，也能够改善畜禽生长性能，提高养殖效益。
氨基酸的微生物发酵在医药工业中具有广泛的应用前景。
一些重要的氨基酸，如纳豆酸和天门冬氨酸，具有抗肿瘤、抗病毒、抗氧化等功效，可以用于药物的研发和生产。
通过微生物发酵合成这些氨基酸，可以提高产量和纯度，降低成本，有助于药物的开发和推广。
此外，一些氨基酸还可以用于生物材料的制备，如合成生物降解材料、生物医用材料等，有助于推动医药领域的科技创新与发展。
氨基酸的微生物发酵在肥料工业中也具有一定的应用。
无论是化学肥料还是有机肥料，氮元素都是必不可少的营养元素。
通过微生物发酵合成氨基酸可以获得高氮含量的有机肥料，提高肥料的养分利用率，降低环境污染的风险。
此外，一些氨基酸还可以用于土壤改良和作物生长调控，促进植物生长和产量的提高。
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℃
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。
氨基酸发酵生产工艺学
Jiaxing university
Jiaxing university
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
Jiaxing university
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
——
——
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。
Jiaxing university
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。
Jiaxing university
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。
发酵法生产氨基酸的基本过程
发酵法生产氨基酸的基本过程嘿，咱今儿就来讲讲发酵法生产氨基酸的基本过程。
这可真是个神奇又有趣的事儿啊！你想啊，就像咱蒸馒头得先准备好面粉、酵母啥的，发酵法生产氨基酸也有一系列的步骤呢。
首先呢，得有合适的菌种。
这菌种就好比是一支特别厉害的队伍，它们得能打硬仗，能在特定的环境里好好干活。
就像咱足球队里的那些主力队员，得有真本事才行。
没有好的菌种，那可就像没了将军的军队，还怎么打胜仗啊，对吧？然后呢，就是给这些菌种准备一个舒服的“家”，也就是培养基啦。
这培养基里得有各种营养成分，让菌种能吃得饱饱的，有力气干活。
这就跟咱人一样，得吃好喝好才有精力做事儿嘛。
接下来，菌种就在这个“家”里开始生长繁殖啦。
它们会越来越多，越来越壮大，就好像春天里的小草，呼呼地长起来了。
在这个过程中，可不能马虎大意。
得时刻关注着各种条件，温度啦、酸碱度啦、氧气含量啦等等。
温度不合适，菌种可能就不高兴了，不干活啦；酸碱度不对，它们可能就闹脾气啦。
这就好比咱人，太热了会烦躁，太冷了会哆嗦，环境得适宜才行呀。
等菌种们长得差不多了，就到了关键的时刻啦——发酵。
这就像是一场激烈的比赛，菌种们全力以赴，生产出我们想要的氨基酸。
这时候，就好像农民伯伯盼着庄稼丰收一样，我们也盼着能有多多的氨基酸产生。
发酵完成后，还得把氨基酸从那些乱七八糟的东西里分离出来。
这可不是个容易的事儿，就跟在一堆沙子里找金子似的，得有耐心，还得有好的方法。
你说这发酵法生产氨基酸是不是很有意思？从小小的菌种开始，经过一系列的过程，最后变成了对我们有用的氨基酸。
这就像一个魔法一样，把普通的东西变成了宝贝。
咱生活中的好多东西都离不开氨基酸呢，像吃的、用的、药啊啥的。
要是没有发酵法生产氨基酸，那得少了多少好东西呀！所以说，这个过程虽然看起来挺复杂，但真的超级重要。
总之呢，发酵法生产氨基酸可不是一件简单的事儿，需要很多人的努力和智慧。
但正是因为有了这个神奇的过程，我们的生活才变得更加丰富多彩啦！你说是不是？。
氨基酸的发酵
11.2 谷氨酸的 发酵生产
现在发酵法或酶法生产氨基酸已有20多 种，已经成为氨基酸生产的主要方法。在各种 氨基酸的生产中，以谷氨酸的发酵规模、产量 最大。
11.2.1 谷氨酸生产原料
一、谷氨酸生产原料
谷氨酸生产原料有碳源、氮源、无机盐 和生长因子等。 1. 碳源
工业上谷氨酸发酵采用的碳源一般都是 淀粉原料，如玉米、小麦、甘薯、大米等， 其中甘薯和淀粉活动不可缺少的 物质。其中磷酸盐在谷氨酸发酵非常重要，它 是谷氨酸发酵过程中必须的，但浓度不能过高， 否则会转向缬氨酸发酵。
4. 生长因子
糖质为碳源的谷氨酸生产菌几乎都是生物 素缺陷型，以生物素为生长因子。在发酵过程 中“亚适量”生物素有利于积累谷氨酸。实际 生产中通过添加玉米浆、麸皮水解液、糖蜜等 作为生长因子的来源，来满足谷氨酸生产菌必 须的生长因子。
淀粉
酸
糊精或 糖化酶 葡萄糖 低聚糖
优点： （1）酸液化速度快，且用量少。 （2）对液化液的要求不高。 （3）可采用较高的淀粉乳浓度，以 提高生产效率。
（2） 酶酸水解法
淀粉乳
α -淀粉酶 过滤、除杂
淀粉液
酸 水解
葡萄糖
优点： （1）能采用粗原料淀粉。 （2）淀粉浓度较酸法高，生产较易控制。 （3）水解时间短，糖液色泽浅。 （4）酸水解pH值稍高，可减少淀粉水解副反 应的发生。
酸（催化剂）
淀粉
葡萄糖
高温高压
优点： （1）生产简易，对设备要求简单。 （2）水解时间短。 （3）设备生产能力比较大。 缺点： （1）要求有耐腐蚀、耐高温高压的设备。 （2）副反应的发生，造成葡萄糖的损失而使 淀粉的转化率降低。 （3）淀粉颗粒大小不均造成水解不彻底。 （4）淀粉乳浓度也不宜过高。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2、酶解法（双酶水解法）
是用淀粉酶将淀粉水解为葡萄糖。此法 分为两步：
淀粉液 a-淀粉酶 水解
糊精及 糖化酶 低聚糖 水解 葡萄糖
液化（增加淀粉 的可溶性） Nhomakorabea糖化
优点：
（1）酶水解反应条件较温和，不需要耐腐蚀、 耐高温、高压的设备。 （2）酶专一性强，水解副反应少，水解糖液 纯度高，淀粉的转化率高。 （3）可在较高的淀粉乳液浓度下水解。 （4）糖液颜色浅、较纯净、无苦味、质量高， 有利于精制。
造氨基酸。
4、化学合成法 利用有机合成和化学工程的技术生产和
制备氨基酸
5、添加前体发酵法 又称微生物转化法。
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。所以现在生产氨基酸的方法 多为微生物发酵法。
四、氨基酸工业的发展现状和动态
我国氨基酸工业是从20世纪60年代开始 起步的，先后开展了蛋白质水解提取法、化 学合成法、发酵法和酶法生产氨基酸的研究。
目前生产氨基酸的大国为日本和德国。
日本的味之素、协和发酵及德国的德固 沙是世界氨基酸生产的三巨头。
国内生产氨基酸的厂家主要是天津氨基 酸公司、湖北八峰氨基酸公司，但目前无论 生产规模及产品质量还难于与国外抗衡。
在80年代中后期，我国从日本的味之素、 协和发酵以技贸合作的方式引进输液制剂的 制造技术和仿造产品，1991年销售量为二千 万瓶，1996年达六千万瓶，主要厂家有无锡 华瑞、北京费森尤斯、昆明康普莱特，但生 产原料都依赖进口。
2. 氮源
氮源是合成菌体蛋白质、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％的氮源被用于合成谷氨酸，另外15％用于 合成菌体。
一般发酵工业碳氮比为100 :（0.2～2.0）， 谷氨酸发酵的碳氮比为100 :（15～21）。目 前生产上多采用尿素或氨水作为氮源，进行分 批流加 。
3. 无机盐
无机盐是微生物维持生命活动不可缺少的 物质。其中磷酸盐在谷氨酸发酵非常重要，它 是谷氨酸发酵过程中必须的，但浓度不能过高， 否则会转向缬氨酸发酵。
4. 生长因子
糖质为碳源的谷氨酸生产菌几乎都是生物 素缺陷型，以生物素为生长因子。在发酵过程 中“亚适量”生物素有利于积累谷氨酸。实际 生产中通过添加玉米浆、麸皮水解液、糖蜜等 作为生长因子的来源，来满足谷氨酸生产菌必 须的生长因子。
三、氨基酸的生产方法
1、蛋白质水解提取法 将蛋白质经酸碱水解后，再经分离纯化获
得各种氨基酸。
2、直接发酵法 所谓氨基酸发酵,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。
20种基本氨基酸中有18种能用这种方法 生产，其中产量最大的是谷氨酸。
3、酶法 利用微生物细胞或微生物产生的酶来制
酸（催化剂）
淀粉
葡萄糖
高温高压
优点： （1）生产简易，对设备要求简单。 （2）水解时间短。 （3）设备生产能力比较大。
缺点： （1）要求有耐腐蚀、耐高温高压的设备。 （2）副反应的发生，造成葡萄糖的损失而使 淀粉的转化率降低。 （3）淀粉颗粒大小不均造成水解不彻底。 （4）淀粉乳浓度也不宜过高。
二、淀粉水解糖的制备
淀粉是由葡萄糖组成的生物大分子，大多 数的微生物都不能直接利用，生产中都要求将 淀粉进行糖化，制备成淀粉水解糖使用。
在淀粉水解糖液中，主要糖分是葡萄糖， 另外尚有数量不等的麦芽糖以其他一些二糖、 低聚糖等糖类少量。
淀粉水解糖的制备方法有下列4种：
1、酸解法（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。
甘蔗糖厂的副产物 甜菜糖厂的副产物
第11章 氨基酸发酵
11.1 概述
一、氨基酸的种类 氨基酸是组成蛋白质的基本单位，通常由
5种元素组成，即C、H、O、N、S。在自然界 中，已发现组成蛋白质的氨基酸有20多种，而 这20多种氨基酸都是羧酸分子中α-C上的一个 氢被氨基所取代而成的化合物，故称α-氨基酸。
二、氨基酸的应用
1、在医药工业中的应用 2、在食品工业中的应用 3、在饲料工业中的应用 4、在农业中的应用 5、在化学工业中的应用
缺点：
（1）酶水解反应时间较长，一般从投 料到糖化完毕需2～3天时间。
（2）要求设备较多。 （3）需要具备有专门培养酶的条件。 （4）糖液过滤困难。
3、酸酶结合法
酸酶结合水解法是集酸法和酶法制 糖的优点而采用的结合生产工艺。根据淀 粉原料性质又可分为酸酶水解法和酶酸水 解法。
（1） 酸酶水解法
一、谷氨酸生产原料
谷氨酸生产原料有碳源、氮源、无机盐 和生长因子等。 1. 碳源
工业上谷氨酸发酵采用的碳源一般都是 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，然后再投放到发酵 罐。
此外也可用糖蜜原料作为碳源，如甘蔗 糖蜜、甜菜糖蜜。糖蜜因富含生物素，在发 酵前需要经活性碳或树脂吸附法和亚硝酸法 吸附或破坏生物素。
淀粉
酸
糊精或 低聚糖
糖化酶
葡萄糖
优点： （1）酸液化速度快，且用量少。 （2）对液化液的要求不高。 （3）可采用较高的淀粉乳浓度，以
提高生产效率。
（2） 酶酸水解法
淀粉乳 α-淀粉酶 淀粉液
过滤、除杂
酸 葡萄糖
水解
优点：
（1）能采用粗原料淀粉。
（2）淀粉浓度较酸法高，生产较易控制。
（3）水解时间短，糖液色泽浅。
（4）酸水解pH值稍高，可减少淀粉水解副反 应的发生。
采用不同的水解制糖工艺，各有其优 点和不足。
从水解糖液的质量及降低糖耗，提高 原料利用率方面考虑，双酶法最好，其次 是酸酶法，最差的是酶酸法、酸法。
从淀粉水解整个过程所需的时间来说， 则酸法时间最短，双酶法时间最长。
三、糖蜜原料的处理
1、糖蜜的来源与特点
到2000年，世界氨基酸产值达45亿美元， 占生物技术市场的7%，国内的氨基酸产值可 达40亿元，占全国发酵产业总产值的12%。
11.2 谷氨酸的 发酵生产
现在发酵法或酶法生产氨基酸已有20多 种，已经成为氨基酸生产的主要方法。在各种 氨基酸的生产中，以谷氨酸的发酵规模、产量 最大。
11.2.1 谷氨酸生产原料