氨基酸合成方法
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细胞内生物素水平高，谷氨酸不能通过细 胞膜 表面活性剂增加细胞膜通透性
青霉素影响细胞壁合成
10
三 控制旁路代谢
以事实说话
11
四 降低反馈作用物浓度
理论与实际的完美结合
12
一 消除终产物的反馈抑制与阻遏作用
13
六 促进ATP积累，以利于氨基酸的生成Βιβλιοθήκη α-酮戊二酸反馈抑制
谷氨酸
ATP
草酰乙酸 天冬氨酸 天冬氨酸激酶
原料廉价易得 生产条件温和
大部分氨基酸都以 发酵法进行生产
8
一
氨 基 酸 发 酵 的 代 谢 控 制
六
★氨基酸的工业合成
消除终产物的反馈抑制与阻遏作用
二
控制发酵环境条件
三
控制旁路代谢
四 降低反馈作用物浓度
五
控制细胞渗透性
促进ATP积累，以利于氨基酸的生成 9
★氨基酸的工业合成
控制细胞渗透性
氨基酸发酵必须考虑的重要因素
发酵过程中主要参数的检测
菌体浓度 限制性基质浓度
发酵动力学实验
建立微生物生长动力学模型
亚硫酸钠氧化法
生化反应器重要参数KLa的检测
动态法(溶氧电极法)
16
谷氨酸生产工艺流程
培养基的配制
上罐实消 冷却接种
32 ℃,pH7.0, OD=1.0
三角瓶培养
32 ℃,pH7.0, 18~24h
测定菌体密度，OD值不再上升时，
固体斜面培养
菌体分裂完成，约12h
发酵 发酵液
发酵过程参数的控制
发酵过程 参数测定
还原糖的测定 菌体形态观察 菌体浓度测定
谷氨酸的测定
OD值 pH
温度
搅拌速度、 DO值
pH7.0，流加尿素 调节（0.4～0.6％）
前期(0~12h) 33~35℃; 中后期(3~5h)36～38℃
通气比：1: (0.08~0.1) [100吨罐]
按照菌株的特性，直接发酵法可分为四类
5
★氨基酸的合成方法
五
添加中间为产什物么可的用发氮平酵衡描述?
以氨基酸的中间产物为原料，用微
生物转化相应的氨基酸，这样可以 避免氨基酸生物合成途径中的反馈 抑制作用。
➢丝氨酸 ➢色氨酸
➢蛋氨酸 ➢异亮氨酸
6
★氨基酸的工业合成
为什么
选择发酵法生产氨基酸
7
优点
★氨基酸的工业合成
氨基酸的合成
1
氨基酸的合成方法
酶法 抽提法 合成法 直接发酵法 添加中间产物的发酵
氨基酸的工业合成
发酵法生产氨基酸
2
★氨基酸的合成方法
一
酶 为什法么可用氮平衡描述?
应用完整菌体或自微生物细胞抽提 出酶类制造氨基酸
➢ 丙氨酸
➢ 色氨酸
蛋白酶分子结构图
➢ 天冬氨酸
➢ 5-羟基－色氨酸
➢ 酪氨酸
➢ 赖氨酸
➢ 多巴（二羟基苯丙氨酸）
3
★氨基酸的合成方法
二
抽抽 提提为什么法可法用氮平衡描述?
半胱氨酸、胱氨酸、酪氨酸的生
产由于没有其他适当方法，目前还是 用抽提法。
三
合
成为什么可用法氮平衡描述?
➢ 丙氨酸
➢ 丝氨酸
➢ 天冬酰胺
➢ 色氨酸
➢ 甘氨酸
➢ 苯丙氨酸
4
➢ 蛋氨酸
★氨基酸的合成方法
四
直 接 发为什酵么可法用氮平衡描述?
17
18
γ-谷氨酰磷酸
ADP
天冬氨酰磷酸
赖氨酸
蛋氨酸
谷氨酸半缩醛
天冬氨酸半缩醛
苏氨酸
Δ1-吡咯啉-5-羧酸
高丝氨酸
苏氨酸脱水酶 α-酮基丁酸
脯氨酸
缺失
黄色短杆菌（异亮氨酸缺陷型）的脯氨酸发酵机制 异亮氨酸
14
理论转化为生产力
谷氨酸生产的工艺流程
15
微生物生长动力学模型的建立 培养基的配制与灭菌
菌种的扩大培养
青霉素影响细胞壁合成
10
三 控制旁路代谢
以事实说话
11
四 降低反馈作用物浓度
理论与实际的完美结合
12
一 消除终产物的反馈抑制与阻遏作用
13
六 促进ATP积累，以利于氨基酸的生成Βιβλιοθήκη α-酮戊二酸反馈抑制
谷氨酸
ATP
草酰乙酸 天冬氨酸 天冬氨酸激酶
原料廉价易得 生产条件温和
大部分氨基酸都以 发酵法进行生产
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一
氨 基 酸 发 酵 的 代 谢 控 制
六
★氨基酸的工业合成
消除终产物的反馈抑制与阻遏作用
二
控制发酵环境条件
三
控制旁路代谢
四 降低反馈作用物浓度
五
控制细胞渗透性
促进ATP积累，以利于氨基酸的生成 9
★氨基酸的工业合成
控制细胞渗透性
氨基酸发酵必须考虑的重要因素
发酵过程中主要参数的检测
菌体浓度 限制性基质浓度
发酵动力学实验
建立微生物生长动力学模型
亚硫酸钠氧化法
生化反应器重要参数KLa的检测
动态法(溶氧电极法)
16
谷氨酸生产工艺流程
培养基的配制
上罐实消 冷却接种
32 ℃,pH7.0, OD=1.0
三角瓶培养
32 ℃,pH7.0, 18~24h
测定菌体密度，OD值不再上升时，
固体斜面培养
菌体分裂完成，约12h
发酵 发酵液
发酵过程参数的控制
发酵过程 参数测定
还原糖的测定 菌体形态观察 菌体浓度测定
谷氨酸的测定
OD值 pH
温度
搅拌速度、 DO值
pH7.0，流加尿素 调节（0.4～0.6％）
前期(0~12h) 33~35℃; 中后期(3~5h)36～38℃
通气比：1: (0.08~0.1) [100吨罐]
按照菌株的特性，直接发酵法可分为四类
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★氨基酸的合成方法
五
添加中间为产什物么可的用发氮平酵衡描述?
以氨基酸的中间产物为原料，用微
生物转化相应的氨基酸，这样可以 避免氨基酸生物合成途径中的反馈 抑制作用。
➢丝氨酸 ➢色氨酸
➢蛋氨酸 ➢异亮氨酸
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★氨基酸的工业合成
为什么
选择发酵法生产氨基酸
7
优点
★氨基酸的工业合成
氨基酸的合成
1
氨基酸的合成方法
酶法 抽提法 合成法 直接发酵法 添加中间产物的发酵
氨基酸的工业合成
发酵法生产氨基酸
2
★氨基酸的合成方法
一
酶 为什法么可用氮平衡描述?
应用完整菌体或自微生物细胞抽提 出酶类制造氨基酸
➢ 丙氨酸
➢ 色氨酸
蛋白酶分子结构图
➢ 天冬氨酸
➢ 5-羟基－色氨酸
➢ 酪氨酸
➢ 赖氨酸
➢ 多巴（二羟基苯丙氨酸）
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★氨基酸的合成方法
二
抽抽 提提为什么法可法用氮平衡描述?
半胱氨酸、胱氨酸、酪氨酸的生
产由于没有其他适当方法，目前还是 用抽提法。
三
合
成为什么可用法氮平衡描述?
➢ 丙氨酸
➢ 丝氨酸
➢ 天冬酰胺
➢ 色氨酸
➢ 甘氨酸
➢ 苯丙氨酸
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➢ 蛋氨酸
★氨基酸的合成方法
四
直 接 发为什酵么可法用氮平衡描述?
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γ-谷氨酰磷酸
ADP
天冬氨酰磷酸
赖氨酸
蛋氨酸
谷氨酸半缩醛
天冬氨酸半缩醛
苏氨酸
Δ1-吡咯啉-5-羧酸
高丝氨酸
苏氨酸脱水酶 α-酮基丁酸
脯氨酸
缺失
黄色短杆菌（异亮氨酸缺陷型）的脯氨酸发酵机制 异亮氨酸
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理论转化为生产力
谷氨酸生产的工艺流程
15
微生物生长动力学模型的建立 培养基的配制与灭菌
菌种的扩大培养