L一苏氨酸的生产方法及研究进展
苏氨酸生产工艺原理及其应用
连消系统
维持罐：使加热后的培养基在维持罐中保温一段时间，以达灭菌目的。维持8-10min。
四效浓缩糖：藉加热作用使部分水汽化，达到生产所需要的糖液浓度。
苏氨酸发酵基本原理
二 级
二级种子的扩大培养是为 了保证发酵所需的足够的 菌体数量。 菌体的生长四阶段，即适 应期、对数生长期、平衡 期和死亡期。 苏氨酸二级种子质量标准： △ OD:0.3、Rg2.0/1.0。 二级控制条件： T37℃、pH7.1、通风比1： 0.4v/v.min、接种量 0.01143% 、罐压08h0.08MPa 、 812h0.1MPa 、初定21m³ 。
苏氨酸基础知识
1. 目前本公司是以大肠杆菌基因工程菌进行纯种培养后利用物理分离的方式得到湿品 苏氨酸在经闪蒸烘干生产出成品L-苏氨酸。 2 . L-苏氨酸化学结构及理化性质
苏氨酸（包装成品）
苏氨酸生产工艺
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苏氨酸工艺生产流程及原理 苏氨酸工艺生产操作规程
苏氨酸工艺生产主要设备
苏氨酸总工艺路线
苏氨酸提取基本原理
干燥：指利用热能使湿物料中湿分(如水)汽化并排除，从而得到较干物料的过程。
烘 干
干燥目的：一便于产品包装贮存运输；二水分低产品性质稳定， 有较长的保质期。 加热空气经风道由主机底部进风口切向进入，在塔内形成高速旋转的气流；物 料由加料器均匀地加入主塔，易分散物料在气流的强烈冲击下迅速分散，同时与热 气流进行热交换而完成干燥任务；不易分散的物料在重力作用下自由下落，被主塔 底部的多层刀片粉碎并微粒化，直到旋转气流能够带动物料上升。
苏氨酸提取基本原理
结晶良好区域是在介稳区左下方， C’D’ 线和 AB 线之间 育晶的原理：当溶液中同时有大晶粒存在， 则微小晶粒溶解而大晶粒长大，直至
苏氨酸的生产工艺流程
苏氨酸的生产工艺流程苏氨酸是一种超级重要的氨基酸呢，今天咱们就来唠唠它的生产工艺流程。
一、发酵原料的准备。
苏氨酸的生产，原料那可得选好。
一般来说，会用到像葡萄糖、蔗糖这样的糖类物质，这就像是盖房子得先准备好砖头一样。
这些糖类可是微生物的美食，能让微生物吃饱了好干活，生产出咱们想要的苏氨酸。
除了糖类，还得有氮源，比如说氨水或者铵盐，这就像是给微生物补充蛋白质，让它们长得壮壮的。
另外，像磷酸盐、镁盐等各种矿物质也是不能少的，它们就像是维生素，虽然量不多，但是缺了可不行。
二、微生物的选择和培养。
说到微生物，那可就有趣了。
生产苏氨酸常用的微生物是大肠杆菌的一些特殊菌株。
这些小家伙可厉害啦，就像一个个小小的工厂，专门生产苏氨酸。
把选好的微生物放到事先准备好的培养基里，这个培养基就像是微生物的家，里面啥都有，能让它们舒舒服服地生长繁殖。
微生物在这个温暖又营养丰富的家里，就开始大量繁殖啦，它们繁殖得越多，生产苏氨酸的潜力就越大。
三、发酵过程。
发酵这个过程啊，就像是一场微生物的狂欢派对。
微生物在培养基里吃着糖，喝着氮源，享受着矿物质带来的营养，然后就开始工作啦。
它们会通过自身复杂的代谢系统，把原料转化成苏氨酸。
这个过程需要控制好温度、pH值和溶氧量等条件。
温度得刚刚好，就像我们人感觉最舒服的温度一样，不能太热也不能太冷，不然微生物就会罢工。
pH值也很关键，太酸或者太碱，微生物也受不了。
溶氧量就像是微生物呼吸的空气，得保证充足，这样它们才能干劲十足地生产苏氨酸。
在发酵过程中，微生物就像勤劳的小蜜蜂一样，不停地生产着苏氨酸，随着时间的推移，苏氨酸的浓度也在不断增加。
四、提取和纯化。
发酵完了之后，就到了把苏氨酸从发酵液里提取出来的时候啦。
这就像从沙子里淘金子一样。
首先要把发酵液进行过滤，把微生物的尸体和一些杂质去掉，得到相对干净的含有苏氨酸的溶液。
然后会用到一些化学方法，比如说离子交换树脂法。
这种方法就像是一个魔法棒，能把苏氨酸从溶液里吸附出来，而把其他的杂质留在溶液里。
苏氨酸生产工艺概述及要点
发酵科技通讯第３７卷苏氨酸生产工艺概述及要点蔡传康王东阳（山东菱花味精股份有限公司济宁２７２１００）关键词：苏氨酸生产要点１苏氨酸产品的当前生产现状Ｌ－苏氨酸是人体必需的８种氨基酸之一，在医药、食品和饲料等方面都得到了广泛的应用，据有关专家称，苏氨酸的用量应为赖氨酸的六分之—。
近几年来，其产量增加迅猛，每年以２０％的增幅递增，为提高饲料行业的产品品质，苏氨酸的添加量还会进一步增加。
目前，全世界主要的苏氨酸生产企业为日本味之素公司、德国德固赛公司、美国ＡＤＭ公司、日本协合发酵工业公司等。
这几大公司的产量占全球份额的９０％左右，产能达到１０万ｔ左右。
而国内苏氨酸的生产一直处于发展缓慢阶段，截止到２００７年初，国内生产厂家有３到４家，产能总计在１．５万ｔ到２万ｔ，高端的产品大部分依然依赖进口。
苏氨酸生产无论从技术指标、成本指标、产品质量来讲，国内生产水平与国外还有较大差距，产品价格也是高于国内价格，近两年，通过国内生产厂家的增多，苏氨酸生产日趋成熟，与国外的差距也越来越小。
２苏氨酸的生产工艺苏氨酸生产工艺在氨基酸生产中，相对简单，其工艺流程如下（简图）—３８—发酵科技通讯第３７卷第１期２００８年２月３苏氨酸生产的技术关键点（１）苏氨酸生产菌种国内采用大肠杆菌基因工程菌，将苏氨酸质粒整合到大肠杆菌染色体的操纵子上，构建新型的整合工程菌，在高密度发酵条件下，工程菌的细胞呼吸强度、能量代谢、最高菌密度和细胞干重，均明显优于对照菌株，重组菌生长状况及发酵指标均与空宿主菌基本一致且表达质粒能维持较好的稳定性。
改善了宿主在贫氧条件下的生长，且促进了重组蛋白的表达。
该工程菌具有良好的氧耐受力，是比较理想的高密度发酵生产苏氨酸的基因工程菌。
另外，苏氨酸发酵，菌种的质粒表达退化现象作为苏氨酸菌种的首要工作，生产中，菌种工作者，始终要监控菌种的产酸能力、转化率高低、发酵周期长短，根据各项技术指标的变化，对菌种采取有效的措施或另外更换菌种，确保生产的正常。
L_苏氨酸的生产工艺
图1L-苏氨酸结构式苏氨酸（Threonine ）是由W.C.Rose 1935年从纤维蛋白水解产物中分离和鉴定出来的一种氨基酸，因其结构类似苏糖，故将其命名为苏氨酸，现已证明它是最后被发现的必需氨基酸。
在动物体所需的8种必需氨基酸中,苏氨酸是仅次于蛋氨酸、赖氨酸、色氨酸的第4种氨基酸。
现已被广泛应用于食品工业、饲料工业及医疗等方面。
苏氨酸是主要的限制性氨基酸,缺乏苏氨酸会抑制免疫球蛋白及T 、B 淋巴细胞的产生，从而影响免疫功能，另外，动物还可表现出对肿瘤和疟原虫敏感。
近几年,全球苏氨酸市场以每年20%多的增长率高速增长，而未来苏氨酸的市场仍将增加。
因此对苏氨酸生产工艺的研究开发，有利于促进苏氨酸的产量的增长，从而促进其他相关产品的生产开发。
1苏氨酸的结构及理化性质1.1苏氨酸的化学结构苏氨酸的分子式为C 4H 9NO 3，结构式为CH 3-CH （OH ）-CH （NH 2）-COOH ，相对分子质量为119.18。
由结构式可见,苏氨酸分子中具有2个不对称碳原子,有4种异构体，但只有L-苏氨酸是天然存在并对机体有生理作用的一种氨基酸。
其化学结构式如图1所示：1.2苏氨酸的理化性质天然存在的L-苏氨酸为无色或微黄色晶体，无臭、微甜,可溶于水,20℃时溶解度为9g/100mL ，难溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂，熔点为253～257℃；D-苏氨酸为斜方晶体，是无色或白色结晶粉末，溶于水，不溶于有机溶剂，易被碱破坏，熔点229～230℃。
L-苏氨酸的解离常数为pKCOOH=2.15，pKNH 2=9.12，等电点pI （25℃）=5.64。
2苏氨酸生产工艺类型及特点目前，L-苏氨酸的制备方法主要有生物合成法、化学合成法和蛋白质水解法三种。
然而，在工业化生产中，化学合成法和蛋白质水解法由于存在一些缺陷已经基本不被使用。
生物合成法则因生产成本低、资源节约、环境污染小等优点逐渐成为工业化生产L-苏氨酸的主要方式。
L_苏氨酸的生产方法及研究进展
第28卷第5期河南工业大学学报(自然科学版)Vo.l 28,N o .52007年10月Journa l o fH enan Un iversity of Techno l o gy(N atural Sc i e nce Edition)O c.t 2007收稿日期:2007 06 05基金项目:国家863项目(2006AA02Z216)作者简介:黄金(1979 ),男,安徽利辛县人,博士研究生,主要从事代谢调控方面的研究.*通讯作者文章编号:1673 2383(2007)05 0088 05L-苏氨酸的生产方法及研究进展黄 金,徐庆阳,陈 宁*(天津科技大学天津市工业微生物重点实验室,天津300222)摘要:介绍了L-苏氨酸的理化性质、用途、生产方法,重点介绍了发酵法生产L-苏氨酸的生产现状.依据代谢调控理论综述了L-苏氨酸生物合成调控机制及研究实例,并对L -苏氨酸市场前景进行了展望.关键词:L-苏氨酸;生产方法;研究进展中图分类号:TS201 2 文献标识码:A0 L-苏氨酸的理化性质苏氨酸(Threon i n e)化学名称为 -氨基- -羟基丁酸,1935年由W.C .Rose 在纤维蛋白水解物中分离和鉴定出来.1936年,M eger 对它的空间结构进行了研究,因结构与苏糖相似,故将其命名为苏氨酸[1].苏氨酸有4种异构体,天然存在并对机体有生理作用的是L-苏氨酸[2].其化学结构式为:图1 L-苏氨酸结构式分子式为C 4H 9NO 3,相对分子质量为119.12,熔点为255~256 ,比旋光度[ ]20D=-25.0~-29.0 (5m ol/L H C l),白色晶体或结晶性粉末微甜;解离常数p K COO H =2.15,p K N H2=9.12,等电点p I(25 )=5.64,溶解度为20g /100m L 水(25 ),不溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂.1 L-苏氨酸的应用在人体和动物所需的8种必需氨基酸中,苏氨酸是仅次于蛋氨酸、赖氨酸、色氨酸的第4种氨基酸[3-6].苏氨酸在人的生长发育中发挥越来越重要的作用,被广泛应用于食品工业、饲料工业、以及医疗等方面.在食品方面,由于当前食品加工度高、生产量大、保存期长、流通领域广,营养素容易受到破坏和损失,需要加以补充.因此,食品强化剂在食品工业中的重要性日益突出,氨基酸类强化剂在食品强化剂生产中占有重要的地位.苏氨酸与葡萄糖共热可产生焦香味,有增香作用.一般与其他氨基酸合并用于强化谷物,有时也用于糕点、婴儿食品、牛奶中,起抗氧化作用[7].在饲料添加剂方面,苏氨酸和赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸一起列为4大饲料添加剂,主要用于未成年仔猪和家禽等.苏氨酸是畜禽饲料中的重要元素,在畜禽饲料中添加苏氨酸,能提高饲料蛋白质的生物学价值,平衡各种氨基酸,促进蛋白质沉积,降低动物氨的排泄,减轻环境污染,改善饲养条件.在医药工业方面苏氨酸应用也十分广泛,其铁盐可作抗贫血药,可用于配置氨基酸输液和综合氨基酸制剂,同时其自身还具有促进人体发育和抗脂肪肝的药用疗效,也是制造高效抗生素单酰胺菌素的中间体,以及用于生化研究.在临床上苏氨酸还具有提高免疫的功能:苏氨酸有促进骨髓T 淋巴细胞前体分化发育成为成熟T 淋巴细第5期黄 金等:L-苏氨酸的生产方法及研究进展89胞的作用.苏氨酸是谷蛋白中第二限制性氨基酸,它的分子结构中含有羟基,对人体皮肤有保湿作用.在膜蛋白中苏氨酸的羟基能与寡糖链结合,对保护细胞膜起重要作用.此外,苏氨酸代谢生成甘氨酸,提供一碳单位.另外,苏氨酸是11种、14种、17种、18种、20种氨基酸大输液的主要成分之一.氨基酸大输液常用于手术前后、创伤、烧伤、骨折、营养不良、慢性消耗性疾病等的辅助治疗,在临床方面有着广泛的应用.2 L-苏氨酸生产方法研究进展L-苏氨酸的生产方法有蛋白质水解法[8]、化学合成法[9]和直接发酵法[10].蛋白质水解法和化学合成法因其存在种种弊端,工业化生产已经基本不再使用.直接发酵法以其生产成本低、资源节约、环境污染小等优点逐渐成为工业化生产L -苏氨酸的主要方式.2.1 蛋白质水解提取法苏氨酸主要以L 型存在于血粉、角蹄、玉米麸质粉、棉籽饼、丝胶等天然蛋白质中,可将上述蛋白质经水洗、搅碎、干燥、酸解得水解液经浓缩得浓缩液,用活性炭脱色、上柱,接收液作纸层析,收集苏氨酸部分.但该方法存在不少问题,操作复杂,需处理大量洗脱液,最主要的是苏氨酸在这些蛋白质中含量较低,尤其是提取目标氨基酸时,其他氨基酸作为废料处理掉,造成资源的浪费.2.2 化学合成法苏氨酸的化学合成路线,主要有巴豆酸法、乙酰乙酸乙酯法、甘氨酸铜法及不对称环氧化法等,其中路线较短、收率较高、具有较高工业价值的方法是甘氨酸铜法.2.2.1 巴豆酸合成法巴豆酸在乙醇中进行汞化反应,再经溴化、脱汞、氨化得DL-苏氨酸.该法反应条件缓和、产率也不低,但步骤较繁、溶剂成本高,加之含汞废液处理困难等,使其利用价值不大.2.2.2 乙酰乙酸乙酯合成法将乙酰乙酸乙酯氨化、还原,即可得DL-苏氨酸,该路线反应条件要求高,且产率低.2.2.3 甘氨酸铜合成法甘氨酸由于与Cu 2+络合,生成螯合物,从而增强了 氢的酸性,更利于其与乙醛缩合,最终脱去铜,生成DL-苏氨酸.Cu 2+起到了催化剂的作用.也有用五水硫酸铜或氯化铜与甘氨酸和乙醛来制备的.Aune 则采用中间体双(2,5-二甲基-4-恶唑烷羧酸酯)二水合铜,与甘氨酸反应合成DL-苏氨酸.这样,可以较大地提高产率.但成本也大大增加了.通常,采用廉价的Cu(OH )2CO 3和CuC l 2为催化剂.合成路线如图2.图2 甘氨酸铜合成路线2.2.4 不对称环氧化法不对称环氧化法,具有选择性高的优点,但由于其反应过程复杂,原料成本太高,难以实现工业化生产.该法以C H 2C HC H (OH )C H 3为原料,双键经环氧化后,与phCONCO 反应,生成五元杂环化合物,再酸化开环,生成DL-苏氨酸.2.2.5 非水相反应合成以苯为溶剂,将氰基乙酸丁酯与乙醛,在30~35 搅拌反应6h ,经过滤,酸化滤液,可得88%的苏氨酸.上述几种方法,各有优劣,其中甘氨酸铜合成法得到普遍使用.该法成本低,合成路线短,产率高(以甘氨酸计,可达80%以上).但铜盐的回收再利用,离子交换脱铜过程繁杂、且洗脱液不易浓缩.2.3 微生物发酵法直接发酵法是借助于微生物具有合成自身所需要的氨基酸的能力,通过对特定微生物的诱变处理,选育出营养缺陷型或结构类似物抗性菌株,以解除代谢调控中的反馈抑制和反馈阻遏,从而达到过量积累某种氨基酸的目的[11].随着基因工程技术的发展、工业微生物生物化学信息的增多、特别是工业生物载体系统的成功构建,从上世纪70年代末起前苏联研究者开始用基因工程技术构建苏氨酸菌种[6],为优良的L -苏氨酸生产菌株的筛选和产酸水平的提高提供了可靠的技术保障,使微生物直接发酵法生产L -苏氨酸成为一种廉价的工业化生产方法.90 河南工业大学学报(自然科学版)第28卷2.4 L -苏氨酸代谢调控育种研究2.4.1 L-苏氨酸合成及调控机制由L-天冬氨酸为起点产生L-苏氨酸和L -异亮氨酸的生物合成途径如图3所示.图3 L-苏氨酸生物合成途径及调控机制 整个合成途径中含有两大节点,即由L-丁氨醛酸合成L-赖氨酸或高丝氨酸以及由高丝氨酸合成L-甲硫氨酸或L-苏氨酸直至L-异亮氨酸.前一节点两条途径的代谢流的流向由高丝氨酸脱氢酶(H D)和二氢吡啶二羧酸合成酶对其共同底物丁醛氨酸的相对亲和性控制.这两个酶的编码基因分别为ho m 和dapA.在正常情况下,HD 的第五亲和性以及转化率是其竞争对手二氢吡啶二羧酸合成酶的25倍,因此碳源主要流向苏氨酸-甲硫氨酸生物合成途径.但当生产菌细胞内L-苏氨酸大量积累时,由于HD 对L-苏氨酸的变构抑制作用极为敏感,从而导致丁氨醛酸优先合成赖氨酸[12-15].L-苏氨酸的代谢调控机制中二氨基庚二酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸及异亮氨酸中的碳原子都来源于天冬氨酸.其共同途径的第一步是由3种不同的门冬氨酸激酶所催化的.天冬氨酸激酶I 能被苏氨酸抑制,它的合成被苏氨酸及异亮氨酸所阻遏.天冬氨酸激酶II 的合成则被甲硫氨酸所阻遏.而赖氨酸则能抑制天冬氨酸激酶!的活性,并且阻遏其合成.从丁氨醛酸到高丝氨酸的则由两种不同的高丝氨酸脱氢酶所催化的,高丝氨酸脱氢酶I 的合成可被苏氨酸及异亮氨酸阻遏,其中苏氨酸又能抑制其活性;而高丝氨酸脱氢酶I 的合成由甲硫氨酸所阻遏[16-17].2.4.2 育种实例20世纪50年代日本的志村、植村两位教授采用添加前体物的方法发酵生产苏氨酸.国外从60年代就开始有直接发酵法生产L-苏氨酸的报道.70年代末苏联的研究者们用基因工程菌规模生产L-苏氨酸.国内从1982年才开始有L -苏氨酸产生菌选育的报道,黄和容等报道了以钝齿棒杆菌(C orynebacteri u m crenatum )为出发菌株选育苏氨酸产生菌,产量为13g /L ;1986年檀耀辉等报道以乳糖发酵短杆菌(B revibacterium lacto fer m entum )出发选育出一株L-苏氨酸产生菌,在适宜条件下发酵72h 可产酸16g /L ;1990年沈阳药学院的常尊学等用亚硝基胍(NTG )和紫外线(UV )诱变处理黄色短杆菌获得一株苏氨酸高产菌株ME7(AHV rAEC rM et E th s),在含有葡萄糖10%的培养基中发酵48h 可积累L -苏氨酸17.9g /L.2000年韩国K.-H.Song H.-H.Lee 等构建一耐高盐浓度菌株H S528在5L 罐发酵产酸可达74g /L .2002年华东理工大学沈琼构建苏氨酸基因工程菌E.coli V NBk B -3507发酵48h 产酸52.7g /L .2005年广东肇庆星湖生物科技公司的王焕章、吴新等人利用大肠杆菌K12通过同源重组缺失苏氨酸脱氨酶基因,筛选L-Ile 营养缺失菌株,导入苏氨酸操纵子质粒,获得基因工程菌E.coliTHR 6,发酵32h 产酸可达75g /L .2006年韩国的M an -H yo ,H ong -W eon Lee 等利用蛋氨酸缺陷菌大肠杆菌MT201,添加生物素和蛋氨酸发酵33h 产酸可达80.2g /L .3 L-苏氨酸市场概况及展望苏氨酸为一种重要的氨基酸,主要用于医药、食品强化剂、饲料添加剂等方面.近年来,国内外市场对苏氨酸的需求逐年强劲增长,国际市场年增长率达到20%多.我国市场多年来对苏氨酸的需求平衡,近几年市场开始升温.国内生产不能满足市场需求,每年都需大批进口.预计今后国内外市场对苏氨酸的需求量还将以较大比率上升,短期内国内市场供需矛盾无法根本解决,仍需进口.因此,开发苏氨酸市场前景看好.最近几年,全球苏氨酸市场以每年20%多的增长率高速增长,亚洲、北美等地区的需求快速增长.需求的旺盛拉动了生产,1993年,全世界苏氨产量为4000,t 1996年为5000,t 1999年猛增至2.5万,t 2001年达3万,t 2002年达4万,t 目前约为5万,t 比10年前增长了10倍左右.全世界主要的苏氨酸生产企业为日本味之素公司、德国德固赛公司、美国AD M 公司、日本协合发酵工业公司等.这几大公司的产量占全球份额的90%左右.其中,日本味之素公司是世界上最大的苏氨酸生产企业,多年来该公第5期黄 金等:L-苏氨酸的生产方法及研究进展91司生产的苏氨酸占据全球市场60%以上的份额.日本协合发酵工业公司和美国AD M公司分别拥有1万t和5000t的苏氨酸生产规模.近年来,这两大企业密切合作,拟共同投资生产苏氨酸等氨基酸产品.此外,韩国希杰公司、Che il三星印尼公司等也生产苏氨酸.由于市场持续热销,各公司都有意扩大苏氨酸的产能,以满足市场需求.未来的苏氨酸市场仍有多个增长点,发展空间广阔.首先,在饲料添加剂方面的用量将持续大量增加.近10多年来,我国饲料工业产量平均年增幅达到2位数.现在全国饲料年产量已超过亿吨,成为世界第二大饲料生产国.预计到2010年,我国各种饲料添加剂的产量将达300万,t市场对苏氨酸的需求量将达到6万~8万.t其次是医药及其他领域.氨基酸大输液一直是临床用量很大的品种,苏氨酸是其主要成分之一.近年来多种氨基酸饮料正在欧美、日韩等发达国家流行,今后将向我国等发展中国家扩展.氨基酸在化妆品特别是中高档化妆品中的用量也在增多.此外,多种氨基酸片剂及口服液等保健产品现已在我国市场上崭露头角,∀瑞年#、∀万基#∀金日#等品牌的多种氨基酸保健品市场销售状况良好.各种营养食品对氨基酸的需求也在增加.参考文献:[1] 贾冬舒.苏氨酸市场现状及发展前景[J].饲料广角,2006(1):28 29.[2] 蒋莹.氨基酸的应用[M] 上海:世界图书出版公司,1999.[3] 冯美卿,瞿超进.L-苏氨酸制备方法评述[J].河北工业科技,1999,16(4):15 18.[4] Debabov V G.The threonine story[J].AdvB ioche m Eng B iotechno,l2003,79:113 136.[5] Leuchtenberger W.Am i n o acids:Techn ica lproducti o n and use[M]//Roehr M.B iotechno.l VC H,W e i n he i m,1996:465 502[6] Debabov.M ethod for preparing stra i n s w hichproduce a m i n oac i d s:U.S.A,4278765[P].1981 07 14.[7] 焦瑞身.微生物工程[M].北京:化学工业出版社,2003:16 17.[8] 常尊学,李福德.L-苏氨酸产生菌选育的研究[J].沈阳药学院学报,1990,7(3):185 188.[9] Y a m ada.Process for produc i n g L-threonineby fer m entati o n w ith Prettger.i U.S.A:5342766[P] 1994 08 30.[10]K ra m er R.Geneti c and physi o l o g ica l approaches f o r production o f a m i n o acid[J].J B i otechno,l1996,45:1 21.[11]Furuka w a S,O zaki A,Ko tan i Y,et a.lB reedi n g of L-threonine hyper producer o fE scherichia co li K12[J].B ioc h i m B i o physRes Co mmun,1988,18:788 795.[12]Ji n-H o Lee,Dong-Eun Lee,Bheong-UkLee,et a.l G lobal analyses o f transcr-ipto m es and proteom es o f a parent strain and anL-threonine-overproducing m utant stra i n[J].Jour nal of Bacteriology,2003,185:54425451.[13]Y ang-H oon K I M,Ji n-Seung PARK,Jae-Yong C HO,et a.l Proteo m ic response ana l y sis of a threon i n e-overpr oduci n g m utan tof E scherich ia co li[J].B i o che m J,2004,381:823 829.[14]Cohen G N.The co mm on pathw ay to l y si n e,m e t h ionine,and threon i n e.Am ino acids:B iosynt h esi s and genetic regu lation[M].Addison-Qesley Publish i n g Co,I nc,1983. [15]W illia m E,K arsten,Ja m es R.Purification o faspartase and aspartok i n ase-ho m oserine dehydrogenase I fro m Escherichia coli by dye-li g and chr o m atograpgy[J].Analytical B i oche m istry,1985,147:336 341.[16]M ark JM,Tho m as J S.Starvation for d ifferen tnutr i e n ts i n escher ic h ia co li resu lts i n d ifferentia lm odu lation o f rpoS levels and stab ility[J].Journa l of Bacteriology,2005,187:434 442[17]Y en-Fang K eng,Ronald E.Spec ific ity o f aspartok i n ase III fro m E scherich ia coli and anexa m i n ation of i m portant ca talytic residues[J].Archives o f B ioche m istry and B iophysics,1996,335(1):73 81.92河南工业大学学报(自然科学版)第28卷T HE METHODS AND STUDY EVOL UT I ON OFL-T HREON I NE P RODUCT I ONHUANG Ji n,XU Q i n g yang,C H E N N i n g(S chool of B ioeng i n eering,T i a njin Un i v ersit y of Science&T echnology,K ey Laboratoryo f IndustrialM icrob iology,T i a njin300222,China)Abst ract:The physicoche m ica l properties,utilization and production o f L-threon i n e w ere introduced.The producti o n m ethods,especially m icr obia l fer m entation m ethod,w ere d iscussed.Based on developm ent o f in ter national and do m estic studies,the L-threonine b i o synthesis exa m ples and m etabo lic regulation m echan is m w ere i n troduced.M oreover,the m arket perspective of L-threonine w as pr ospected.K ey w ords:L threon i n e;pr oducti o n m et h ods;study evo l u tion(上接第87页)BI OLOG I CAL RESEARCH ON CON J UGATED LI NOLE I C ACI DISO M ERASE OF M ICROORGAN IS M SWANG H ong j u n,CAO Ji a n,WANG Yu j u n,DONG L,i X I A NG L i x i n,Z HANG Lin (Colle g e of B iologicalE ngineering,H enan University of T echnology,Zhengzhou450052,Ch i n a)Abst ract:Am ong all o f the CLA iso m ers,c9,t11-18∃2and t10,c12-18∃2iso m ersw ere consi d ered to be t h e t w o w ith m any i m portant physiological activities,such as anticarci n ogen ic activity,antiather ogen i c acti v i ty,as we ll as the ab ility to reduce body-w eigh,t enhance g r ow th pro m oti o n and reduce the catabo lic effects o f i m m une sti m ulation,and thus sho w ed a w ide fie l d of applicati o n i n m edic i n e,food,healt h care and cos m etic i n dustry.So m e m i c roor gan is m s could produce con j u gated li n o le i c acid i s o m erase(EC5.2.1.5),wh ich cou l d catalyze t h e c he m ica l reaction o f li n o le ic ac i d(LA)to e ither or both of the t w o CLA iso m ers w ith the above physi o log ica l activ ities.Therefore,the production o f con j u gated li n ole ic ac i d through b iolog ical m ethod w as considered to be the develop i n g trend i n the f u ture,so con j u gated lino leic ac i d iso m erase has been attracting t h e attention o fm any researchers in and abroad.H o w ever,distribution of th is enzy m e i n species,the ir evo lu ti o nary relati o nship,its biological functi o n i n v ivo,acti v e cen ter and catalytic m echan is m etc haven%t been re vealed by now,effective expressi n g o f reco mb i n ed conjugated li n o l e ic ac i d iso m erase using genetic eng i n eering technique also re m ains to be a prob le m.Progress achieved i n the field o fb iolog ical study of con j u ga ted li n o leic acid iso m eras i n recent years,such as distribution o f conjugated li n ole ic acid iso m erase,bio l o g ica l function, proposed cata l y tic m echanis m,clon i n g and expression o f the gene w ere summ erized in t h is paper,pri m ary a nalysis o f the kno wn sequences of the enzy m e using b i o infor m atics m ethod were also put for w ard.K eywords:Con j u gated lino leic aci d iso m erase;bio l o g ical function;gene clon i n g and expressi n g;sequence a nalysis。
国家标准饲料添加剂L-苏氨酸
国家标准《饲料添加剂L-苏氨酸》报批稿编制说明一、标准制定背景及任务来源1、标准制定背景苏氨酸（α-氨基-β-羟基丁酸）是一种羟基氨基酸，由McCoy等在1935年从纤维蛋白水解产物中分离和鉴定出，因其结构类似苏糖，故命名为苏氨酸。
苏氨酸有四种异构体，天然存在的是L-苏氨酸。
苏氨酸是最后被发现的畜禽必需氨基酸，属于生糖氨基酸，是一种含极性侧链的氨基酸。
苏氨酸的主要生理功能包括：（1）用于平衡氨基酸，促进机体蛋白质合成和沉积；（2）调节脂肪代谢，促进磷脂合成和脂肪酸氧化；（3）促进采食，提高采食量；（4）免疫作用，苏氨酸缺乏会抑制免疫球蛋白和T、B淋巴细胞的产生。
动物体内不能合成苏氨酸，必须由食物供给。
苏氨酸通常是猪饲料中的第二或第三限制性氨基酸，是家禽饲料的第三或第四限制性氨基酸，随着赖氨酸、蛋氨酸合成品在配合饲料中的广泛应用，它逐渐成为影响畜禽生产性能的主要限制性因素，尤其是在低蛋白日粮中添加赖氨酸后，苏氨酸成为生长猪的第一限制性氨基酸。
如果苏氨酸缺乏可导致畜禽采食量降低、生长受阻、饲料利用率下降、免疫功能受限等症状。
在配合饲料中加入L-苏氨酸，具有如下的特点：（1）可以调整饲料的氨基酸平衡，促进禽畜生长；（2）可改善肉质；（3）可改善氨基酸消化率低的饲料的营养价值；（4）可降低饲料原料成本。
因此，在欧盟国家（主要是德国、比利时、丹麦等）和美洲等国家，苏氨酸已被广泛地应用于饲料行业。
畜牧业使用苏氨酸已获得显著效果。
妊娠母猪对苏氨酸的需要量较高，苏氨酸对母猪免疫球蛋白的合成有重要影响，它是维持妊娠母猪血浆免疫球蛋白IgG 浓度的第一限制性氨基酸。
而且苏氨酸在妊娠母猪的体液免疫中起主导作用。
采食苏氨酸缺乏日粮的仔猪，其肠道重量和杯状细胞数量均显著降低，且这种肠道损伤无法通过肠外苏氨酸营养的补充得到恢复。
在畜禽饲料中添加苏氨酸，可以显著提高畜禽的生产性能，降低饲料成本。
表1、表2和表3分别列举了猪、蛋鸡和肉鸡对苏氨酸的需要量。
苏氨酸在动物生产中的研究进展
摘
要： 针 对苏氨酸的化 学结构 、 理化性质 、 生产工 艺、 生物 学功 能、 作 用机 理及其在动物 生产 中的应 用作一综
述， 并展 望 了其应 用前景 。
关键词 ： 苏氨 酸 ； 动物生产 ； 生 产 性 能
苏 氨酸 （ Ｔ ｈ ｒ ｅ ｏ ｎ ｉ ｎ ｅ ） 是从 纤 维蛋 白水解 产 物 中 Ｃ Ｈ ｆ Ｏ Ｈ１ 一 Ｃ Ｈ ｆ Ｎ Ｈ２ ） 一 Ｃ Ｏ Ｏ Ｈ，相 对 分 子 质 量 为 分 离 和鉴定 出来 的一种 氨基 酸 ，因其 结构 类 似 苏 １ １ ９ ． １ ８ 。苏氨 酸分 子 中有 两个 不对 称碳 原子 ， 共有 但 只有 Ｌ 一 苏 氨酸 是 天然存 在 并 对机 糖 而命 名 为苏 氨酸 ， 是最 后 被发 现 的必需 氨 基酸 。 ４种 异 构体 ，
理论意义和巨大的潜在价值。色氨酸营养 的研究
色氨酸对营养代谢 的作用主要通过 以下几方 对节约蛋 白资源和减少环境污染有重要意义 ， 同 面实现 ：色氨酸可转化为促进畜禽生长的尼克酰 时也有助于进一步揭示理想蛋白的生物学基础。
胺并预防尼克酰胺缺乏症 的出现 ；色氨酸对脂肪
２ ４
中，化学合成法和蛋 白质水解法因为存在一些缺 和 ０ ． ３ ％ 水平 的苏氨酸均可显著提高蛋鸡产蛋率 、 陷已不再被使用。 生物合成法则因生产成本低 、 资 饲料利用率和蛋壳质量 ，并能促进蛋白质在鸡蛋 源节约和环境污染小等优点逐渐成为工业化生产 中的沉积 ， 其中， 添加 ０ ． ２ ％水平苏氨酸的效果要 Ｌ 一 苏氨酸的主要方法。生物合成法包括直接发酵 优于常规蛋 白组 ； 赖翔等研究发现 ， 在仔猪 日粮中 法 和 酶转化 法 两种 。 酶 转化 法 的优点 是专 一性 高 、 添加 一定 水 平 的苏氨 酸 能在 一定 程度 上减 轻 伪 狂 产品单一及易于精制 ， 近年来很受重视 。 但酶法生 犬 病 毒 （ Ｐ Ｒ Ｖ） 引起 的仔 猪 料 重 比的 上 升 趋 势 ， 并 产Ｌ 一 苏氨酸的报道并不多。 直接发酵法生产 Ｌ 一 苏 有提高仔猪十二指肠绒毛高度 的趋势 ，还能缓解 氨酸 ，通常采用短杆菌属细菌的 仅 一 氨基一 Ｂ 一 羟基 Ｐ Ｒ Ｖ诱导的免疫应激产生 的肠道形态学病变 ； 韩 戊酸 （ Ａ Ｈ Ｖ）和 Ｓ 一 （ ２ 一 氨基 乙基 ） 一 Ｌ 一 半 胱 氨 酸 国全等研 究 发现 ，补充 苏氨 酸对感 染 Ｐ Ｒ Ｖ 的 （ Ａ Ｅ Ｃ ） 双重抗性变异株 ， 其对 菌种 的生 产能力 和 Ｉ Ｐ Ｅ Ｃ — Ｊ ２ 细胞 先天 性 免疫 功能 具有 分子 表 达水 平 发酵设备及发酵条件要求都较高。解晓鹏从土壤 的 调控 作用 ，总体上 能 够抑 制 Ｉ Ｌ 一 １ Ｂ 、 Ｔ Ｎ Ｆ — Ｏ ｔ 、 中筛选出 ３ 株产生 Ｌ 一 苏氨酸的谷氨酸棒杆菌 ， 经 Ｔ Ｇ Ｆ 一 １ ３ １基 因表 达 ，加 强 Ｉ Ｌ 一 ６ 、 Ｉ Ｌ 一 １ ５基 因表达 ， 处理后连续传代 ， 具有 良好的遗传稳定性 ， 在未经 但影 响具有时间效应 ； Ｊ ｔ ｋ ￣ ， ｂ ， 王建红等研究表 明， 优化 的摇瓶发 酵条件下发酵 ７ ２ ｈ可产生 Ｌ 一 苏氨 扣除氨基酸平衡 日粮 中 ３ ０ ％水平的苏氨酸会显著 酸Ｏ ． ３ １ ｇ ／ Ｌ 。 降低犊牛的生产性能 ，并会显著降低犊牛血清中
L-苏氨酸高产菌的选育
L-苏氨酸高产菌的选育L-苏氨酸高产菌的选育引言L-苏氨酸是一种重要的氨基酸，广泛应用于食品、饲料、医药和化妆品等领域。
为了满足市场需求，高产菌的选育成为提高L-苏氨酸生产的关键。
本文将介绍L-苏氨酸高产菌的选育步骤、方法及应用前景。
一、菌种的筛选筛选过程通常包括资源获取、筛选条件的确定和菌种纯化。
1. 资源获取L-苏氨酸高产菌可从自然环境中获得，也可从已有菌种中获得。
通过分离特定环境样品中的微生物，筛选出能产生L-苏氨酸的潜在菌株。
2. 筛选条件的确定菌种筛选时需要确定合适的条件，如温度、pH值、营养成分等。
通常以L-苏氨酸产量作为评价指标，通过逐步调节不同条件，筛选出最佳产量的菌株。
3. 菌种纯化从活培养物中筛选出产量高的菌株后，需要进行纯化。
常用的方法包括传代培养、菌种生成菌落、孢子形成等，以获得纯净的菌株。
二、基因工程改良基因工程技术可通过改变菌株的遗传背景来提高L-苏氨酸的产量。
常用的基因工程改良方法有基因克隆、基因敲入和基因敲除等。
1. 基因克隆基因克隆是将目标基因从高产菌株中克隆出来，并在低产株中进行表达。
通过比较两者的产量差异，确定目标基因是否能够提高L-苏氨酸的产量。
2. 基因敲入基因敲入是将目标基因导入菌株中，使其在菌株中表达。
常用的方法有转基因技术和化学合成技术等。
这些方法使得菌株从无法产生L-苏氨酸到可以高产L-苏氨酸。
3. 基因敲除基因敲除是通过诱导菌株发生基因突变或通过CRISPR/Cas9技术来删除特定基因。
通过删除抑制L-苏氨酸生产的基因，可以提高菌株的产量。
三、应用前景L-苏氨酸广泛应用于食品、饲料、医药和化妆品等领域。
随着生物技术的不断发展，L-苏氨酸高产菌的选育对于满足市场需求具有重要意义。
1. 食品领域L-苏氨酸可作为增味剂广泛应用于各种食品中。
高产菌的选育可以提高生产效率，降低生产成本，为食品行业提供更加可靠的供应。
2. 饲料领域L-苏氨酸在动物饲料中可作为氨基酸添加剂，能够提高动物的饲料转化率和生长速度。
江南大学科技成果——L-苏氨酸的微生物高效生产方法
江南大学科技成果——L-苏氨酸的微生物高效生产方法项目简介L-苏氨酸在食品、饲料、医药和化妆品等领域的用量呈长期稳定增长趋势，尤其在饲料添加剂中增长最为迅速。
以添加了L-苏氨酸的低蛋白配方饲料作为家禽日粮，不但可以缓解天然蛋白的匮乏，减少动物氨的排放，还能提高家禽的生产性能。
而在医药领域，L-苏氨酸除了用于氨基酸输液之外，随着人类保健意识的提高，各类氨基酸保健饮品涌现市场，L-苏氨酸是必不可少的配方成分。
L-苏氨酸有望取代色氨酸，成为继赖氨酸和甲硫氨酸之后第三大发展最迅速的氨基酸。
因此L-苏氨酸产业迫切需要提高产量，降低成本，以满足市场需求。
本实验室以谷氨酸棒状杆菌为出发菌株，通过代谢工程技术手段进行基因敲除和敲入，对关键基因进行了测序、蛋白结构解析及定向改造，以达到“开源节流”，即增强L-苏氨酸合成路径代谢流，抑制或阻断旁路途径代谢流，最终提高L-苏氨酸产率近20倍，具有较好的应用前景。
本项目获得国家“863”、“973”计划及国家自然科学基金支持。
创新要点首次对谷氨酸棒状杆菌L-苏氨酸合成相关基因开展系统分析、蛋白结构建模及分子改造，并获得了一系列遗传稳定的高产菌株，发酵操作操作方便，纯化工艺简单，项目投资少。
效益分析本技术在不增加发酵培养基、发酵动力成本的前提下，提高L-苏氨酸产率近20倍，且降低了杂酸比例、降低了分离成本、提高了葡萄糖转化率，因此在总投资降低情况下，可显著提高L-苏氨酸产量。
授权专利一种大肠杆菌-棒状杆菌穿梭型诱导表达载体pDXW-8及其构建方法，200910233618.1；一种大肠杆菌-棒状杆菌穿梭组成型表达载体及其构建方法，200910260991.6；一种棒状杆菌启动子探测载体及其构建方法和应用，201010108464.6；一种改造的sacB基因及其衍生的整合型载体，201110302090.6；一种棒状杆菌基因连续敲除系统及其构建方法和应用，103409446A。
苏氨酸的生产工艺
苏氨酸的生产工艺
苏氨酸是一种重要的氨基酸，广泛应用于食品、医药、化妆品等领域。
以下是苏氨酸的生产工艺。
1. 苏氨酸的生产主要采用微生物发酵的方法。
首先选择适宜的微生物菌株，如泛菌属、窄丽菌属、谷氨酰胺细菌等。
经过筛选后，选出高效、稳定的菌株作为生产菌株。
2. 生产菌株的培养。
将选好的菌种接入培养基中，经过适当的培养条件，如温度、pH、营养物质等进行培养，使菌株得到良好的生长。
3. 发酵过程。
将培养好的菌株接入发酵罐中，加入发酵基质，包括碳源、氮源、矿物盐等。
通过控制适宜的发酵条件，如温度、通气、pH等，菌株进行大量生长繁殖，产生苏氨酸。
4. 苏氨酸提取。
发酵完成后，通过离心等操作，将菌体与发酵液分离。
然后采用溶剂法、树脂吸附法、离子交换法等提取技术，从发酵液中提取出苏氨酸。
5. 苏氨酸的纯化。
经过提取得到的苏氨酸仍然含有其他杂质，需要进行进一步的纯化处理。
可通过逆流色谱、溶剂结晶、薄层层析等方法分离纯化苏氨酸。
6. 苏氨酸的干燥。
纯化后的苏氨酸为湿糊状或液体状，需要进行干燥处理。
常用的干燥方法有喷雾干燥、真空干燥等，将苏氨酸转化为粉末状。
7. 苏氨酸的包装和贮存。
经过干燥后的苏氨酸进行包装，一般采用密封包装，并存放在干燥、阴凉的地方，避免阳光直射。
以上是苏氨酸的生产工艺，通过微生物发酵、提取纯化等步骤，可获得高纯度的苏氨酸产品。
同时，控制整个生产过程中的条件和质量，可以提高苏氨酸的产量和质量，满足工业和消费者的需求。
苏氨酸生产工艺
苏氨酸生产工艺苏氨酸是一种重要的氨基酸，能够用于家禽、猪、牛等畜禽的生产中以改善生产效果。
苏氨酸的生产过程复杂，要求工艺技术先进，设备精良，操作技术熟练。
本文将介绍苏氨酸的生产工艺、反应步骤及实验条件。
一、苏氨酸生产原理苏氨酸的生产原理是在亚甲基四氢叶酸的催化下，焦磷酸和谷氨酰胺反应生成苏氨酸，产生的废物为脲和二氧化碳。
二、苏氨酸生产反应步骤焦磷酸和谷氨酰胺在亚甲基四氢叶酸催化下发生反应，生成苏氨酸，反应方程式如下：焦磷酸 + 谷氨酰胺 + N^10-亚甲基-THF → 苏氨酸 + 二氧化碳 + 尿素该反应是一个典型的非均相反应，需要在酸性环境中进行催化，同时在反应体系中引入硫酸铵和硫酸钠等杂质，可通过适当的分离和纯化工艺，得到纯度较高的苏氨酸产物。
三、苏氨酸生产工艺1、原材料准备苏氨酸的主要原材料为焦磷酸和谷氨酰胺。
为保证反应的顺利进行，在选择原材料的时候需要注意以下几点：（1）选择纯度高、质量稳定的原材料；（2）对焦磷酸进行干燥处理，以去除其中的水分；（3）将谷氨酰胺溶于水中，并在溶液中加入适量的酸性调节剂，以保证反应的酸性环境。
2、反应条件控制苏氨酸的生产反应需要在一定的条件下进行，包括反应温度、反应时间、酸碱度等。
其中，反应温度和反应时间是影响反应结果的关键因素。
（1）反应温度在选择反应温度时，需要考虑到两个方面的因素：一方面是温度过高会导致反应速率过快，同时也会加剧反应产物中杂质的生成，从而影响苏氨酸的纯度；另一方面是温度过低会导致反应速率过慢，从而影响苏氨酸的产量。
根据实验数据，苏氨酸的反应温度一般控制在50-80℃之间，其中较为理想的温度为65℃。
（2）反应时间苏氨酸反应时间的长短也会对苏氨酸的产量和纯度产生影响。
同时，在反应时间过长的情况下，反应产物中可能会产生大量的杂质，从而影响苏氨酸的纯度。
一般情况下，苏氨酸的反应时间控制在6-8小时之间，这样可以保证反应的充分进行，并达到较为理想的反应产物纯度和产量。
发酵法L-苏氨酸生产研究
发酵法L-苏氨酸生产研究摘要L-苏氨酸是一种重要的工业原料,它作为食品及饲料添加剂广泛应用于饲料、保健食品和医药工业。
本文介绍了发酵法生产L-苏氨酸的详细工艺,并对工艺流程的进行了的介绍,同时也对生产成本进行了分析。
本文对于L-苏氨酸发酵生产有很好的指导作用。
关键词L-苏氨酸;发酵;流程;成本1 苏氨酸市场需求情况L-苏氨酸是人体必需的氨基酸之一,人体自身不能合成,必需从食物中摄取,它作为食品及饲料添加剂广泛应用于饲料、保健食品和医药工业。
近年来,苏氨酸生产增长迅速;使用植物型饲料,成畜必须添加赖氨酸和苏氨酸。
目前全世界苏氨酸的需求量不应低于8万t/年,缺口较大,且每年将以10%~12%的速度递增。
在医药方面,苏氨酸是氨基酸大输液的主要成分之一。
常用于手术前后、创伤、烧伤、骨折、营养不良、慢性消耗性疾病等的辅助治疗,是临床用量很大的品种。
发酵法生产苏氨酸,其优点是可利用廉价的葡萄糖原料直接生产产品,菌种特性专一,发酵液中几乎不含其它氨基酸,提纯后产品质量好,成本低,易于大规模生产。
选择具有国际先进水平高产酸、高转化率基因工程菌种,生产苏氨酸,不但附加值更高,而且能够发挥氨基酸发酵企业自身的优势,改变氨基酸发酵企业产品单一,利润较薄的状况。
2 发酵法L-苏氨酸生产工艺情况以淀粉为原料,经液化、糖化制得高质量糖液,既而经苏氨酸基因工程菌通过种子罐、发酵罐发酵、发酵结束的苏氨酸发酵液膜过滤后的清液经脱色、浓缩、结晶、干燥、包装得到L-苏氨酸产品;膜过滤后的滤渣经浓缩、喷雾造粒、筛分、干燥、包装得L-苏氨酸菌体饲料蛋白产品。
苏氨酸发酵菌种可采用国外具有世界领先水平高产酸、高转化率菌种。
3 发酵法L-苏氨酸技术特点发酵法L-苏氨酸生产可采用国内外发展成熟的先进技术,使L-苏氨酸生产工艺达到更高水平。
1)制糖可采用美国高效喷射液化技术和复合酶糖化技术,提高淀粉—糖的转化率和DE值,降低生产成本;2)发酵可采用先进的培养基连消技术,高精度空气膜滤技术,采用高糖流加技术,全面采用自控技术,严格控制发酵参数在理论范围,确保发酵指标;3)可采用先进的膜分离技术,去除发酵液中L-苏氨酸菌体及部分蛋白质,以利提高提取收得率和L-苏氨酸质量,同时L-苏氨酸菌体及蛋白生产L-苏氨酸菌体饲料蛋白产品,有利于降低生产成本;4)普遍采用热偶联、二次蒸汽多次利用、用蒸汽泵进行真空冷却、高压蒸汽拖动空压机组、水多次利用、中水回用等节能措施,省汽省电省水。
L-苏氨酸的生产工艺
株 。其 对菌 种 的生 产能 力和 发酵设 备及 发酵条 件要
求 都较 高 ，因而生 产往 往受 到限制 。
２２ 化 学合成 法 ．
苏 氨酸 的化学 合成路 线根 据原料 的不 同可 分为
巴豆酸法 、乙酰 乙酸 乙酯 法 、不 对称 环氧 化法 及甘
天 然存 在 的 Ｌ 苏 氨 酸 为 无 色 或 微 黄 色 晶 体 ， 一
Ｌ 一苏 氨 酸 的 生 产 工 艺
冯 烁
（南京 农 业 大 学 动物 医学 院 ，南 京 ２０９ ） １０ ５
摘
要 ：文 章 介 绍 了 苏氨 酸 的理 化 性 质 ，重 点介 绍 了 苏氨 酸 的 不 同生 产 ３ 艺特 点 、 工 艺 流程 ，影 响 生 产 工 艺 －
的 因素 ，并 展 望 了苏氨 酸 的 市场 前 景 。
无臭 、微 甜 ，可溶 于水 ，难溶 于 乙醇 、乙醚 、氯仿 等 有 机 溶 剂 ，２ 【 溶 解度 为 ９ｇ １０ｍ ～ ０ｃ ＝时 ・０ Ｌ ，熔
的 ８种必需 氨基 酸 中 ，苏氨 酸仅 次于蛋 氨酸 、赖 氨 酸 和色氨 酸 。在 畜禽饲料 中添加苏 氨酸 能提 高饲料 蛋 白质 的生 物学 价值 ，平 衡各 种氨基 酸 ，促进 蛋 白
道 并不 多 。直 接 发 酵法 生 产 Ｌ 苏 氨酸 ，通 常采 用 一 短 杆 菌属 细 菌 的 一 基 一 氨 羟基 戊 酸 （ Ｖ） Ｓ ＡＨ 和 一
（ － 基 乙 基 ） Ｌ 半 胱 氨 酸 （ Ｅ 双 重 抗 性 变 异 ２氨 一一 Ａ Ｃ）
苏 氨 酸 的 分 子 式 为 ＣＨＮ 。Ｏ ，结 构 式 为 Ｃ ， Ｈ一
反应 条 件缓 和 、产率 高 ，缺 点是 步骤 繁琐 、溶 剂成
产L-苏氨酸谷氨酸棒状杆菌选育及工程菌的构建
目录Contents
L-苏氨酸的生产方法
菌种获得——从土壤分 离:产L苏氨酸野生菌
菌种诱变——ARTP诱变方式筛(le/MetT)营养缺陷型高 产菌株
01
L-苏氨酸的生产方法
01.L-苏氨酸的生产方法
20%
YOUR TLITLE
15%
YOUR TLITLE
48%
YOUR TLITLE
03
菌种诱变
ARTP诱变方式筛(le/MetT)营养缺陷型高产菌株
03.菌种诱变——ARTP诱变方式筛(le/MetT)营养缺陷型高产菌株
YOUR TLITLE
54%
76%
YOUR TLITLE
YOUR TLITLE
01.实验方
YOUR TLITLE
03.突变株的筛
05.结果分析
法
选
YOUR
TLITLE
02.培养方法及发酵相关
参数测定
04.遗传稳定性的验
证
03.菌种诱变——ARTP诱变方式筛(le/MetT)营养缺陷型高产菌株
实验方法
培养
发酵相关测 定
谷氨酸棒杆 菌 ARTP 诱
变
突变株的筛 选
突变株的初 筛复筛
遗传稳定性 的验证
03.菌种诱变——培养方法及发酵相关参数测定
斜面液化培养
28%
发酵培养
01 样品采集
按照土样采集标准方法
取样溶无菌生理盐水，稀释法稀释，稀释后涂布于含 有苏氨酸结构类似物（苏氨酸结构类似物 α-氨基-β-羟基戍 酸）的细菌选择性培养基中培养观察菌落形态，从平板上 挑取菌落周围变为黄色的菌株，进行平板菌落划线分离纯 化，转入斜面保藏和进行初筛分析。
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。・ － ， 醛释 成 －－ － 一 乙 酸合 酶
‘－・・・－－ Ｌ 亮 酸 －－・・－－一 － 氨 －・・・－－ 异
一 ： 限遏 ・一 ， ： ・ 抑制
图 ３ Ｌ一苏氛酸生物合成途径及调控机制
整个合成途径中含有两大节点 ， 即由 Ｌ一 丁 氨醛酸合成 Ｌ 赖氨酸或高丝氨酸以及由高丝氨 一 酸合成 Ｌ一甲硫氨酸或 Ｌ 苏氨酸直至 Ｌ 异亮 一 一 氨酸． 前一节点两条途径的代谢流的流向由高丝 氨酸脱氢酶（ Ｄ 和二氢毗喧二梭酸合成酶对其 Ｈ ） 共同底物丁醛氨酸的相对亲和性控制． 这两个酶
２０ ０７年 １ ０月
第２ 卷第５ ８ 期
河南工业大学学报（ 然科学版） 自
Ｊｕ ａ ｏ Ｈ ｎｎＵ ｉ ｒｔ ｆ Ｔｃｎｌ Ｎ ｔ ｌ ｃ ｎｅＥ ｉｏ ） ｏｒ ｌ ｅａ ｎ ｅ ｉ ｎ ｆ ｖｓ ｙｏ ｅｈｏ 盯（ ａ ｒ ｓｉ ｃ ｄ ｉ ｏ ｕ ａ ｅ ｔｎ
Ｖ ｌ２ ， ｏ５ ｏ．８ Ｎ ．
巴豆酸在乙醇中进行汞化反应 ， 再经澳化、 脱 汞、 氨化得 Ｄ 一 Ｌ 苏氨酸． 该法反应条件缓和、 产率 也不低， 但步骤较繁、 溶剂成本高， 加之含汞废液 处理困难等， 使其利用价值不大．
２ ２ ２ 乙配 乙酸 乙醋合 成法 。．
处理， 选育出营养缺陷型或结构类似物抗性菌株，
以解除代谢调控中的反馈抑制和反馈阻遏 ， 从而
１． 酬Ｌ２０ 年韩国 Ｋ Ｈ Ｓｎ Ｈ Ｈ Ｌｅ ７９ ． ０ ０ 一 ．ｏｇ 一 ． ｅ 等构建一耐高盐浓度菌株 Ｈ ５８ Ｌ ｓ２ 在Ｓ 罐发酵产 酸可达７ 岁Ｌ２０ 年华东理工大学沈琼构建苏 ４ ．２ ０ 氨酸基因１程菌 君 。ｉ 朋 妞 一 ５７ ．ｏｖ ｌ ３０ 发酵４ ｓｈ 产酸５． 『Ｌ２０ 年广东肇庆星湖生物科技公 ２７ ．０ ５
２ ２ １ 巴豆酸合成 法 ．．
于其反应过程复杂， 原料成本太高， 难以实现工业 化生产． 该法以 Ｃ ＺＨ Ｈ ｏ ） Ｈ 为原料， ＨＣ Ｃ （ Ｈ Ｃ ３ 双 键经环氧化后， ｐＣ Ｎ Ｏ反应， 与 ｈＯ Ｃ 生成五元杂环
化合物， 再酸化开环， 生成 Ｄ 一 Ｌ 苏氨酸． ２２５ 非水相反应合成 ．． 以苯为溶剂， 将氰基乙酸丁醋与乙醛， ３ 在０ 一 ℃搅拌反应 ６ｈ 经过滤， ５ ３ ， 酸化滤液， 可得 ８％的苏氨酸． 上述几种方法， 各有优劣， 其中甘 氨酸铜合成法得到普遍使用． 该法成本低， 合成路 线短， 产率高（ 以甘氨酸计， ８％以上）但铜 可达 ０ ． 盐的回收再利用 ， 离子交换脱铜过程繁杂、 且洗脱 液不易浓缩． ２３ 微生物发酵法 ． 直接发酵法是借助于微生物具有合成 自身所 需要的氨基酸的能力 ， 通过对特定微生物的诱变
达到过量积累 某种氨基酸的目 川。 的〔
随着基因工程技术的发展、 工业微生物生物 化学信息的增多、 特别是工业生物载体系统的成
将乙酸乙酸乙酷氨化、 还原， 即可得 Ｄ 苏 Ｌ一 氨酸， 该路线反应条件要求高， 且产率低．
２ ２ ３ 甘氛 酸铜合成 法 ．。
功构建， 从上世纪７ 年代末起前苏联研究者开始 ０
命名为苏氨酸川． 苏氨酸有４ 种异构体， 天然存在 并对机体有生理作用的是Ｌ 苏氨酸［． 一 ］ ｚ 其化学
结构式为 ：
Ｃ 一Ｃ － Ｈ一 Ｃ （ 玩 Ｈ Ｃ Ｏ） Ｈ ｌ
ＮＨ：
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Ｈ
Ｎ ， Ｈ
图 Ｉ Ｌ一苏氛酸结构 式
品、 奶中， 抗氧 作 ’ 牛 起 化 用〔 〕 ．
氨酸缺陷菌大肠杆菌 Ｍ １添加生物素和蛋氨 代０ ，
育苏氨酸产生菌， 产量为 １ 岁Ｌ １８ 年檀耀辉 ３ ；６ ９
等 报道以 糖发酵短杆菌（二ｉ ｔ ｍｌ ｏ卜 乳 Ｂ ｂｅ ａ ｆ ｃ ｕ ｔ ａ ｉ ｃ ｒ ｅ
赖氨酸
ｒ－ － 一 天 酸 酶 －・－ ・－－ 冬氨 激
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卜 丁氮醛酸脱被醉
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１ 彭减 奈 藻腮孟
ｍ ｔ ） 发选育出一株 Ｌ 苏氨酸产生菌， ｎ ｅ ｍ出 ｕ 一 在适 宜条件下发酵７ ｈ ２ 可产酸１ ９Ｌ１ ０ ６ ／； ９ 年沈阳药 ９ 学院的常尊学等用亚硝基肌 （ Ｔ ） Ｎ Ｇ 和紫外线 （ Ｖ 诱变处理黄色短杆菌获得一株苏氨酸高产 Ｕ） 菌株 Ｍ ７ Ａ ＶＡ ＣＭ ｔ ｔ ） 在含有葡萄糖 Ｅ （ Ｈ ｒＥ ‘ｅＥ
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Ｚ Ｌ 苏氨酸生产方法研究进展 一
Ｌ 苏氨酸的生产方法有蛋白质水解法［、 一 ］ ８ 化学合成法ｔ和直接发酵法〔 ． ］ ， ’ 蛋白质水解法和 “ １
化学合成法因其存在种种弊端， 工业化生产已经 基本不再使用． 直接发酵法以其生产成本低、 资源 节约、 环境污染小等优点逐渐成为工业化生产 Ｌ
一 苏氨酸的主要方式． ２１ 蛋白质水解提取法 苏氨酸主要以 Ｌ型存在于血粉、 角蹄、 玉米
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用基因工程技术构建苏氨酸菌种［， ］ ６ 为优良的Ｌ
一 苏氨酸生产菌株的筛选和产酸水平的提高提供 了可靠的技术保障， 使微生物直接发酵法生产 Ｌ 一 苏氨酸成为一种廉价的工业化生产方法．
甘氨酸由于与ｃ，络合， ｕ’ 生成鳌合物， 从而 增强了 ａ氢的酸性， 更利于其与乙醛缩合， 最终 脱去铜， 生成Ｄ 一 Ｌ 苏氨酸．ｕ＋ ｃＺ起到了催化剂的
万方数据
第 ５期
黄 金等： 苏氛酸的生产方法及研 究进展 Ｌ－
胞的作用． 苏氨酸是谷蛋白中第二限制性氨基酸， 它的分子结构中含有经基， 对人体皮肤有保湿作 用． 在膜蛋白中苏氨酸的经基能与寡糖链结合， 对 保护细胞膜起重要作用． 此外， 苏氨酸代谢生成甘 氨酸， 提供一碳单位．
作用． 也有用五水硫酸铜或氯化铜与甘氨酸和乙
Ｉ Ｌ一 苏氨酸的应用
在人体和动物所需的 ８ 种必需氨基酸中， 苏 氨酸是仅次于蛋氨酸、 赖氨酸、 色氨酸的第 ４ 种氨
基酸〔‘ 苏氨酸在人的生长发育中发挥越来越 ３１ 一．
重要的作用， 被广泛应用于食品工业、 饲料工业、 以及医疗等方面． 在食品方面， 由于当前食品加工度高、 生产量 大、 保存期长、 流通领域广， 营养素容易受到破坏 和损失， 需要加以补充． 因此 ， 食品强化剂在食品 工业中的重要性 日益突出， 氨基酸类强化剂在食 品强化剂生产中占有重要的地位． 苏氨酸与葡萄 糖共热可产生焦香味， 有增香作用一 般与其他氨 基酸合并用于强化谷物， 有时也用于糕点、 婴儿食
℃）不溶于乙醇、 ， 乙醚、 氯仿等有机溶剂．
收稿日期： ７ 拓 ２ 代 刃５ ０ 鑫金项目： 国家 ８３ 目（０ Ａ ０２ １） ６ 项 ２０ Ａ ２ ６ ６
作者简介： 黄金（９ 一 ， 安徽利辛县人， １７ 》男， ９ 博士研究生， 主要从
事代谢调控方面的研究．
． 讯作 者 通
在饲料添加剂方面， 苏氨酸和赖氨酸、 蛋氨 酸、 色氨酸一起列为４ 大饲料添加剂， 主要用于未 成年仔猪和家禽等． 苏氨酸是畜禽饲料中的重要 元素， 在畜禽饲料中添加苏氨酸， 能提高饲料蛋白 质的生物学价值， 平衡各种氨基酸， 促进蛋白质沉 积， 降低动物氨的排泄， 减轻环境污染， 改善饲养 条件． 在医药工业方面苏氨酸应用也十分广泛， 其 铁盐可作抗贫血药， 可用于配置氨基酸输液和综 合氨基酸制剂， 同时其 自身还具有促进人体发育 和抗脂肪肝的药用疗效， 也是制造高效抗生素单 酞胺菌素的中间体， 及用于生化研究． 以 在临床上 苏氨酸还具有提高免疫的功能： 苏氨酸有促进骨 髓 Ｔ淋巴细胞前体分化发育成为成熟 Ｔ淋巴细
分子式为ＣＨＮ ， ４，ｏ ， 相对分子质量为１ ． ， １１ ９２
熔点为２ 一 ５ ℃， 旋光度〔 １ ５ ２ ６ 比 。 誉二一 ． － ５ ２０
一 ９０（ ｏ ＬＨ ， ２， ｓｍ ／ ａ） 白色晶体或结晶性粉末 ｌ
微甜； 解离常数夕ｃ， ２１沪 ， ９１ 等电 Ｋ。 ＝ ， Ｋ。二 ． 。 ５ ２， 点尸（５ 二 ． ， １ ℃） ５６ 溶解度为２ 岁ｌ ｍ 水（５ ２ ４ ０ ｏ Ｌ ２ ｏ
醛来制备的． ｕｅ Ａ 则采用中间体双（ ， 一 ｎ ２５ 二甲基 一一 ４ 恶哇烷梭酸醋） 二水合铜， 与甘氨酸反应合
另外， 苏氨酸是 １ 种、 种、 种、 种、 １ １ ４ １ １ ２ ７ ８ ０
种氨基酸大输液的主要成分之一 氨基酸大输液 常用于手术前后、 创伤、 烧伤、 骨折、 营养不良、 慢 性消耗性疾病等的辅助治疗， 在临床方面有着广
司的王焕章、 吴新等人利用大肠杆菌 Ｋ ２ １ 通过同 源重组缺失苏氨酸脱氨酶基因， 筛选 Ｌ Ｉ 营养 一 ｅ ｌ 缺失菌株， 导入苏氨酸操纵子质粒， 获得基因工程 菌 Ｅ ｃｌＴ Ｒ ， ３ 产酸可达 ７ ／Ｌ２０ ．ｏ Ｈ ６发酵 ２ｈ ｉ ５ｇ ，０６
年韩国的 Ｍ ｎ ＨｏＨｎ 一 ｅ Ｌｅ ａ 一 ｙ，ｏｇ Ｗ ｏ ｅ 等利用蛋 ｎ
市场前景进行 了展望． 关键词： 一苏氛酸； Ｌ 生产方法； 研究进展 中图分类号：Ｓ０ ． Ｔ２ ２ １ 文献标识码 ： Ａ
Ｏ Ｌ 苏氨酸的理化性质 一
苏氨酸（ｈ ｏ ｎ 化学名称为 。一 ｒ ｉ ） Ｔｅ ｅ ｎ 氨基 一 ｐ 一 经基丁酸， ３ 年由Ｗ． ． ｏ 在纤维蛋白水 １５ ９ ＣＲ ｅ ｓ 解物中 分离和鉴定出来，９６ Ｍ ｅ对它的 １ 年， ｅ ３ ｇ ｒ 空间结构进行了研究， 因结构与苏糖相似， 故将其
ｏｃ． ０ ７ ｔ２ ０
文章编号： ７一３３２０ ）５ ８刁５ １ ３ ８（０７０刁０８ ６
Ｌ一 苏氨酸的生产方法及研究进展
黄 金， 宁 徐庆阳， 陈
（ 天津科技大学 天津市工业微生物重． 点实验室， 天津 ３０２ ） ０２２
摘要： 介绍了Ｌ 苏氛酸的理化性质、 一 用途、 生产方法， 重点介绍了发酵法生产 Ｌ 一苏氛酸的生 产现状． 依据代谢调控理论综述了Ｌ 一苏氛酸生物合成调控机制及研究实例， 并对 Ｌ 一苏氛酸