氨基酸工艺学.ppt
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氨基酸发酵生产工艺学n2ppt课件
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(2)浓度过大:促进菌体生长,谷氨酸产量低。因为: a.乙醛酸循环活跃,-酮戊二酸生成量减少。 b.转氨酶活力增强,谷氨酸转变成其它氨基酸。
(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 ℃。
(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》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
谷氨酸的生产工艺ppt课件

从上图可以看出,GA产生菌必须具备以下条件: 1.α—KGA脱氢酶酶活性微弱或丧失 这是菌体生成并积累α—KGA的关键,从上图可以看出, α—KGA是菌体进行TCA循环的中间性产物,很快在α—KGA 脱氢酶的作用下氧化脱羧生成琥珀酸辅酶A,在正常的微生 物体内他的浓度很低,也就是说,由α—KGA进行还原氨基 化生成GA的可能性很少。只有当体内α—KGA脱氢酶活性很 低时,TCA循环才能够停止,α—KGA才得以积累。
第14页,共69页
四、培养基
碳源;
氮源; 碳氮比; 磷酸盐; 金属离子和无机盐。
第15页,共69页
碳源
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,然后经过中和、脱色再 投放到发酵罐; 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炭、 树脂吸附和亚硝酸法吸附或破坏生物素。
积累并非是当初设想的由于特异代谢途径导 致,而是: 代谢调节控制; 细胞膜通透性的特异调节; 发酵条件的适合。
第6页,共69页
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 果糖-1,6-二磷酸 6-磷酸葡萄糖酸
5-磷酸核糖
NAD+
NADH2
⑨
3-磷酸甘油醛 丙酮酸 CO2
② ③
乳酸
乙酰辅酶A
磷酸烯醇式 丙酮酸羧化酶 柠檬酸 顺乌头酸
第18页,共69页
氮源
作用: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% (30%~80%)的氮源被用于合成谷氨酸,另外 15%(3%~5%)用于合成菌体; 大多数氨基酸产生菌都不能分泌胞外水解蛋白 酶,因此常用的有机氮源有玉米浆、豆饼、毛发、 棉籽饼、麸皮等蛋白质原料的水解液; 有机氮源也是氨基酸发酵中重要的生长因子来 源,对氨基酸合成途经具有调控作用。
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四、培养基
碳源;
氮源; 碳氮比; 磷酸盐; 金属离子和无机盐。
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碳源
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,然后经过中和、脱色再 投放到发酵罐; 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炭、 树脂吸附和亚硝酸法吸附或破坏生物素。
积累并非是当初设想的由于特异代谢途径导 致,而是: 代谢调节控制; 细胞膜通透性的特异调节; 发酵条件的适合。
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葡萄糖
6-磷酸葡萄糖 6-磷酸果糖 果糖-1,6-二磷酸 6-磷酸葡萄糖酸
5-磷酸核糖
NAD+
NADH2
⑨
3-磷酸甘油醛 丙酮酸 CO2
② ③
乳酸
乙酰辅酶A
磷酸烯醇式 丙酮酸羧化酶 柠檬酸 顺乌头酸
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氮源
作用: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% (30%~80%)的氮源被用于合成谷氨酸,另外 15%(3%~5%)用于合成菌体; 大多数氨基酸产生菌都不能分泌胞外水解蛋白 酶,因此常用的有机氮源有玉米浆、豆饼、毛发、 棉籽饼、麸皮等蛋白质原料的水解液; 有机氮源也是氨基酸发酵中重要的生长因子来 源,对氨基酸合成途经具有调控作用。
第4章氨基酸发酵生产工艺
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• ⑵酶法转化工艺
利用酶的离体专一性反应,催化底物生产有活性 的氨基酸。
D-氨基酸和DL-氨基酸的手性拆分 工艺简便、转化率高、副产物少、容易精制。 占总量的10%左右
• ⑶全化学合成生产工艺
不受氨基酸品种的限制,理论上可生产天然氨基 酸和非天然氨基酸。
产物是DL-型外消旋体,必须拆分才得单一对映 体。
• 组成蛋白质的氨基酸有20种,多数为L-型,也是 人体能吸收利用的活性形式
• 初级代谢产物 • 根据R基团的化学结构不同,分为:15种脂肪族的, 2种芳香族的,2种杂环的,以及1种亚基氨基酸。 • 根据R基团的极性,分为:12种极性与8种非极性 • 根据酸碱性,分为:2种酸性的,3种碱性的,以及 15种中性氨基酸。 • 根据人体生理生化过程能否合成,分为:(8+2)种必 需和10种非必需氨基酸 • 应用:药品、食品、饲料、化工等
4.1.2 氨基酸的理化性质
• 无色晶体,熔点200~300℃,一般溶于水、稀酸 稀碱,不溶于乙醚、氯仿等有机溶剂,常用乙醇 沉淀氨基酸。 • 除甘氨酸外,有旋光性,测定比旋度可鉴定氨基 酸的纯度。 • 芳香族氨基酸在紫外有吸收峰,可用于鉴别、合 成、定性和定量分析中。
• 氨基酸是弱的两性电解质,在酸性环境,带正电荷; 碱性环境,带负电荷;净电荷为0时的pH值为等电 点pI。由于静电作用,等电点时,溶解度最小,容 易沉定,可用于氨基酸的制备。
氨基酸
分子量
甘氨酸
75.07
丙氨酸
89.10
缬氨酸
117.15
亮氨酸
131.18
异亮氨酸
131.18
丝氨酸
105.09
苏氨酸
119.12
半胱氨酸
大专生物化学课件(新)-氨基酸的性质和制备
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定性鉴别溶液中是否含有某种氨基
酸/样品是不是某种氨基酸
利用某些氨基酸的特殊反应、特殊性质, 如:
脯氨酸,羟脯氨酸与茚三酮反应呈黄色 酪氨酸,色氨酸,苯丙氨酸在280nm左右有光吸 收 其他化学反应
1. 米伦反应:酪氨酸与米伦试剂(硝酸汞溶于含有少量亚硝酸的 硝酸中)反应即生成白色沉淀,加热后变成红色。含有酪氨酸 的蛋白质也有此反应; 2. 坂口反应:在碱性溶液中,胍基与含有萘酚及次溴酸盐的试 剂反应,生成红色物质。这是对于精氨酸专一性较强、灵敏度
会产生吸引作用。
国外膜分离工艺已应用于乳制品工业。采用反渗 透浓缩乳清,使用超滤法从乳清中制备浓缩蛋白质, 使用微米膜分离乳清中的蛋白质,去除脱脂乳中的 细菌,使用纳滤膜去除乳清中的矿物质。近些年, 又开始研究膜过滤分离蛋白质、肽和氨基酸的可行 性。在人体的新陈代谢过程中存在大量生物膜渗透 现象。研究氨基酸的膜分离不仅可以找出有效的生 物分离技术,而且有助于加深对这些新陈代谢过程 的了解。
(4)特殊试剂沉淀法 :采用某些有机或无机试 剂与相应氨基酸形成不溶性衍生物的分离方法。
精氨酸与苯甲醛生成沉淀,盐酸去除苯甲醛
是最早应用于混合氨基酸分离的方法之一。某些氨基酸可以 与一些有机化合物或无机化合物结合,形成结晶性衍生物沉 淀,达到与其它氨基酸分离的目的,但是,特殊沉淀法的沉 淀剂回收困难,排放废液中参杂有沉淀剂,加重了污染,残 留在氨基酸产品中的沉淀剂还会影响纯度。
紫外吸收光谱性质
构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区
都没有光吸收,但在远紫外区 (<220nm)均有光吸收。
在近紫外区(220-300nm)只有酪氨酸、
苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力
《氨基酸工艺学》3 氨基酸生产菌选育

顺乌头酸酶 柠檬酸合成酶 异柠檬酸脱氢酶 酮戊二酸脱氢酶 异柠檬酸裂解酶
谷氨酸,苏氨酸
途径 基因
酶
氨基酸
氮同 作用
化
gdhA gltAB
glnA
谷氨酸脱氢酶 谷氨酰胺酮戊二酸转氨酶 谷氨酸 谷氨酰胺合成酶
运输 gluABC 谷氨酸吸收 D
热力学 cytB unc
细胞色素B H+-ATP酶亚基
谷氨酸
3.1.3.2 大肠杆菌基因组研究进展
大肠杆菌MG1655基 因组计划起始于20世 纪90年代初,现在已 经公开发表 (GenBank No: NC_000913) 。
大肠杆菌基因组的染色体为环状,包含4639221个碱基对, GC含量为50.8%。
将基因操作技术用于大肠杆菌的研究始于20世纪70年代,至 今已有40年多的历史。
途径 基因
回 补 途 ppc
径
pyc
酶
磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 丙酮酸羧化酶
氨基酸
谷氨酸,苏氨酸 赖氨酸
乙
CoA 谢
酰 代
pdhA dtsRl dtjR2
accBC
aco
TCA 循 环
gltA ifd
odhA
icl
丙酮酸脱氢酶 脂肪酸合成相关酶 dtsRl同源蛋白 乙酰CoA羧化酶亚基B、C
谷氨酸,赖氨酸
(7) 选育能提高谷氨酸通透性的菌株
选育生物素缺陷型菌株
选育油酸缺陷型菌株
选育甘油缺陷型菌株
选育温度敏感型菌株 选育细胞壁不完整的菌株
✓ 如:VP类衍生物抗性、溶菌酶敏感型、二氨基庚二酸缺陷型、 乙酸缺陷型、棕榈酰谷氨酸敏感型突变株等,都能增强谷氨 酸的通透性。
3.2.1.5 精氨酸产生菌的代谢控制育种策略
氨基酸生产工艺课件(PPT 55页)
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2.1 用野生株的方法
• 这是从自然界获得的分离菌株进行发酵 生产的一种方法。
• 典型的例子就是谷氨酸发酵。 • 改变培养条件的发酵转换法中,有变化铵
离子浓度、磷酸浓度,使谷氨酸转向谷 氨酰胺和缬氨酸发酵
2.2 用营养缺陷变异株的方法
• 这一方法是诱变出菌体内氨基酸生物合 成某步反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。
• 日本在美国、法国等建立了合资的氨基 酸生产厂家,生产氨基酸和天冬甜精等衍 生物。
• 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。
二肽甜味剂(α-天冬酰苯丙氨酸甲酯),此产 品1981年获FDA批准,现在每年产量已达 数万吨。
• 2.饲料工业: • 甲硫氨酸等必需氨基酸可用于制造动物饲料 • 3.医药工业:
• 多种复合氨基酸制剂可通过输液治疗营养或代 谢失调
• 苯丙氨酸与氮芥子气合成的苯丙氨酸氮芥子气 对骨髓肿瘤治疗有效,且副作用低。
第二节 氨基酸生产工艺
• 氨基酸是构成蛋白成分
• 目前世界上可用发酵法生产氨基酸有20 多种。
氨基酸
• α 碳原子分别以共价键连接氢原子、羧基 和氨基及侧链。侧链不同,氨基酸的性 质不同。
氨基酸的用途
• 1.食品工业: • 强化食品(赖氨酸,苏氨酸,色氨酸于小
麦中) • 增鲜剂:谷氨酸单钠和天冬氨酸 • 苯丙氨酸与天冬氨酸可用于制造低热量
《氨基酸工艺学》6 氨基酸发酵过程控制
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➢用响应面分析法来优化氨基酸发酵培养基,已 取得比较好的成果。
(六)响应面分析法
➢发酵培养基优化的步骤: ①所有影响因子的确认; ②影响因子的筛选,以确定各个因子的影响程度; ③根据影响因子和优化的要求,选择优化策略; ④实验结果的数学或统计分析,确定其最佳条件; ⑤最佳条件的验证。
(六)响应面分析法
钾盐比菌体生长需要的钾盐高。
➢菌体生长需要钾盐量约为0.1 g/L,氨基酸生产需 要钾盐量为0.2~1.0 g/L。
(三)无机盐
(4)微量元素: ➢微生物需要量非常少但又不可完全没有的元素称
为微量元素。
➢如锰是某些酶的激活剂,羧化反应需要锰,一般 配比为2 mg/L。铁是细胞色素氧化酶、过氧化 氢酶的组成部分,也是一些酶的激活剂,配比为 2 mg/L。
(六)相容性溶质
➢相容性溶质概念: 微生物通过在胞内积累有限的几种小分子溶质,如 糖醇、有机碱和氨基酸等以提高细胞内水活度,使 细胞的体积和膨压达到正常水平,并避免细胞内所 有物质浓度的升高,这类溶质的高浓度积累可使细 胞内外渗透压达到平衡,并且不妨碍细胞正常的代 谢活动,因而被称为“相容性溶质”。
(三)无机盐
元素 磷
硫 镁 钙 钠 钾
化合物形成(常用)
生理功能
KH2PO4,K2HPO4
核酸、核蛋白、磷酸、辅酶及ATP等高 能分子的成分,作为缓冲系统调节培养
基pH
含硫氨基酸(半胱氨酸、甲硫氨酸等)、 (NH4)2SO4,MgSO4 维生素的成分,谷胱甘肽可调节胞内氧
化还原电位
MgSO4
己糖磷酸化酶、异柠檬酸脱氢酶、核酸 聚合酶等活性中心组分
(六)相容性溶质
➢甜菜碱是在甜菜糖蜜中发现的季铵型生物碱,具 有维持和调节细胞渗透压、保护酶以及参与甲基 化反应等重要功能。
(六)响应面分析法
➢发酵培养基优化的步骤: ①所有影响因子的确认; ②影响因子的筛选,以确定各个因子的影响程度; ③根据影响因子和优化的要求,选择优化策略; ④实验结果的数学或统计分析,确定其最佳条件; ⑤最佳条件的验证。
(六)响应面分析法
钾盐比菌体生长需要的钾盐高。
➢菌体生长需要钾盐量约为0.1 g/L,氨基酸生产需 要钾盐量为0.2~1.0 g/L。
(三)无机盐
(4)微量元素: ➢微生物需要量非常少但又不可完全没有的元素称
为微量元素。
➢如锰是某些酶的激活剂,羧化反应需要锰,一般 配比为2 mg/L。铁是细胞色素氧化酶、过氧化 氢酶的组成部分,也是一些酶的激活剂,配比为 2 mg/L。
(六)相容性溶质
➢相容性溶质概念: 微生物通过在胞内积累有限的几种小分子溶质,如 糖醇、有机碱和氨基酸等以提高细胞内水活度,使 细胞的体积和膨压达到正常水平,并避免细胞内所 有物质浓度的升高,这类溶质的高浓度积累可使细 胞内外渗透压达到平衡,并且不妨碍细胞正常的代 谢活动,因而被称为“相容性溶质”。
(三)无机盐
元素 磷
硫 镁 钙 钠 钾
化合物形成(常用)
生理功能
KH2PO4,K2HPO4
核酸、核蛋白、磷酸、辅酶及ATP等高 能分子的成分,作为缓冲系统调节培养
基pH
含硫氨基酸(半胱氨酸、甲硫氨酸等)、 (NH4)2SO4,MgSO4 维生素的成分,谷胱甘肽可调节胞内氧
化还原电位
MgSO4
己糖磷酸化酶、异柠檬酸脱氢酶、核酸 聚合酶等活性中心组分
(六)相容性溶质
➢甜菜碱是在甜菜糖蜜中发现的季铵型生物碱,具 有维持和调节细胞渗透压、保护酶以及参与甲基 化反应等重要功能。
天津科技大学氨基酸发酵工艺学
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第四章 谷氨酸发酵控制 第三节 pH值对谷氨酸发酵的影响
一、 pH值对谷氨酸发酵的影响 二、发酵过程pH 值的变化及控制
第四章 谷氨酸发酵控制 第四节 供氧对谷氨酸发酵的影响
一、溶解氧与谷氨酸的需氧量 二、供氧对谷氨酸发酵的影响 三、供氧与其他发酵工艺条件的关系 四、氧对发酵影响的微生物生理学考察
S9114 华南理工大学 FD415 上海复旦大学 TG961 天津科技大学
第三章 谷氨酸生产菌的特征、育种及扩大培养
第三节 谷氨酸生产菌在发酵过程中的形态变化
一、种子的菌体形态
斜面和一、二级种子培养在不同培养条件下,细胞形态基本相似。斜面培养的 菌体较细小,一、二级种子比斜面菌体大而粗壮,革兰氏染色深。多为短杆至棒杆状, 有的微呈弯曲状,两端钝圆,无分枝;细胞排列呈单个、成对及"V"字形,有栅状或不规 则聚块;分裂的细胞大小为0.7~0.9*1.0~3.4um。由于生物素充足,繁殖的菌体细胞 均为谷氨酸非积累型细胞。
第一章 淀粉水解糖的制备 第二节 淀粉水解糖的制备方法
一、淀粉水解糖的生产意义和水解糖的质量要求 二、淀粉水解的方法及其比较
1、酸解法 2、酶酸法 3、酸酶法 4、双酶法
第一章 淀粉水解糖的制备
第三节 双酶法制糖工艺
淀粉双酶法制糖工艺主要包括:淀粉的液化和糖化两个步骤。 液化是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。糖化是用糖化酶将液化产物进一步彻底水解成葡萄糖 的过程。
各种微生物在一定条件下,都有一个最适的生长温度范围。 谷氨酸产生菌的最适生长温度为30~40℃,产生谷氨酸的最适 为35~37℃。若温度过高,菌体容易衰老。生产上表现为OD值 增长慢,pH值高,耗糖慢,发酵周期长,谷氨酸生成少。应及时降 温,采用小通风,流加尿素以少量多次;必要是时可补加玉米浆,以 促进生长。适当提高温度可加快发酵速率。
氨基酸生产1

25.1 概述
¡ 氨基酸的应用
¡ 农业
¡ 特殊的氨基酸农药如N-月桂酰-L-异戊 氨酸,能防治稻瘟病,又能提高稻米 的蛋白质含量。氨基酸烷基酯及N-长 链酰基氨基酸能提高农作物对病害的 抵抗力,具有和一般杀虫剂一样的效 果。
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氨基酸生产1
25.1 概述
25.1.2氨基酸的生产方法
1、发酵法 (1)直接发酵
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氨基酸生产1
25.2 氨基酸发酵的代谢控制 3、控制旁路代谢
例如:L-异亮氨酸的生物合成 可由L-苏氨酸改为D-苏氨酸途径, 即采用旁路代谢。
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氨基酸生产1
25.2 氨基酸发酵的代谢控制
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氨基酸生产1
25.2 氨基酸发酵的代谢控制 4、降低反馈作用物的浓度
¡ 不可缺少的营养性添加剂,一般生长 期添加赖氨酸,产蛋期添加蛋氨酸, 饲料配制时必需计算氨基酸平衡。
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氨基酸生产1
25.1 概述
¡ 氨基酸的应用
¡ 化学工业
¡ 十二烷基谷氨酸钠肥皂-无皮肤刺激洗 涤剂
¡ 焦谷氨酸钠-润肤剂 ¡ 聚谷氨酸人造革、人造纤维和涂料
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氨基酸生产1
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氨基酸生产1
25.2.1 氨基酸生物合成的调节机制
¡ 在途径分支点处优先合成的调节机制如下 图,在分支点后,其中的一个终产物E优 先合成,优先合成的关键酶,即催化 C→D反应的酶受E的反馈控制,催化 A→B共用酶受第二个终产物G的反馈控制。 首先,E比G优先合成,E过剩时,反馈抑 制C→D反应的酶,转换为合成G。G过剩 时,催化A→B反应的酶,就会为G所控制。 假如人为让特定氨基酸如G过剩,就会因E 的合成不足而影响细菌生长。
氨基酸工艺学课件

1936年美国人开始从甜菜废液制取味精。
1957年日本发酵法生产味精。
编辑版ppt
15
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
编辑版ppt
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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6
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。
编辑版ppt
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。
编辑版ppt
8
根据化学结构 1、 脂肪族氨基酸:丙、缬、亮、异亮、
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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绪论
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绪论
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பைடு நூலகம்
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绪论
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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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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、
氨基酸发酵PPT课件

.
25
9.2 赖氨酸的发酵生产来自赖氨酸是一种必需氨基酸,可以促进儿童 发育,增强体质,补充适量L-赖氨酸,可 大大提高蛋白质的利用率,L-赖氨酸被广 泛用于食品强化剂、饲料添加剂及医疗保 健、滋补饮料等方面,是一个具有广泛市 场的氨基酸产品。
目前全世界产量已达10万吨,而且还呈上 升趋势,其中日本占世界产量的60%,我 国赖氨酸生产水平还有待提高。
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。
.
40
目前作为苏氨酸直接发酵生产菌主要有大肠 杆菌、粘质沙雷氏杆菌和短杆菌三类。
L-苏氨酸发酵均采用基因工程菌生产,产酸 约在8%~10%,对糖转化率25%~30%,提 取收率85%。
.
3
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。
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4
从20世纪初期,氨基酸实现工业化生产以 来,氨基酸生产大体有蛋内质水解法、化学 合成法、微生物发酵法和酶法四种生产方法。
所以多选铵型强酸性阳离子交换树脂。
.
35
.
36
①树脂的处理过程:
732# 阳离 子树脂
水洗
1mol/L 的 NaOH处理
水洗至 pH6.0
1Mol/L 的 HCl处理
水洗至 pH8.0
1Mol/L 的 氨水处理
水洗至 pH8.0
铵型树 脂(待用)
谷氨酸的发酵工艺PPT课件

第16页/共58页
三、谷氨酸合成途径
1.谷氨酸合成的方式
(1)氨基转移作用
-酮戊二酸 + 氨基酸
谷氨酸 + -酮酸
(2)还原氨基化作用
-酮戊二酸 + NH4+ + NADPH2 谷氨酸+ NADPH + H2O
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2、谷氨酸合成途径
谷氨酸的生物合成过程中的几个途 径 主 要 有 :
发酵液的pH影响微生物的生长和代谢途径。 • 发酵前期如果pH偏低,则菌体生长旺盛,长菌而不产酸;
如果pH偏高,则菌体生长缓慢,发酵时间拉长。在发酵前 期将pH值控制在7.5~8.0左右较为合适。 • 而在发酵中、后期将pH值控制在7.0~7.6左右对提高谷氨 酸产量有利。
第35页/共58页
(3) 通风
氨 基 酸 发 酵 是(典中间型代的谢产代物)谢 控 制 发 酵 , 它 的 积 累 是 建
立在对微生物正常代谢的抑制上。
关键:能否打破微生物的正常代谢调节,人为 的控制发酵。
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一、谷氨酸生产原料及其处理
谷氨酸的作用:
(1)合成人体代谢所需的其他氨基酸。 (2)降低血液中氨中毒作用。 (3)参与脑蛋白代谢和糖代谢。
(1)糖酵解途径(EMP途径) (2)磷酸己糖途径(HMP途径) (3)三羧酸循环途径(TCA循环) (4)乙醛酸循环途径(DCA循环) (5)伍德-沃克反应(CO2固定反应) (6)α-酮戊二酸的还原氨基化反应
这6条途径之间是相互联系和相互制约的,如图所示:
第18页/共58页
过谷 程氨 中酸 的的 几生 个物 途合 径成
第3页/共58页
味精 主要内容: 的发酵工艺
三、谷氨酸合成途径
1.谷氨酸合成的方式
(1)氨基转移作用
-酮戊二酸 + 氨基酸
谷氨酸 + -酮酸
(2)还原氨基化作用
-酮戊二酸 + NH4+ + NADPH2 谷氨酸+ NADPH + H2O
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2、谷氨酸合成途径
谷氨酸的生物合成过程中的几个途 径 主 要 有 :
发酵液的pH影响微生物的生长和代谢途径。 • 发酵前期如果pH偏低,则菌体生长旺盛,长菌而不产酸;
如果pH偏高,则菌体生长缓慢,发酵时间拉长。在发酵前 期将pH值控制在7.5~8.0左右较为合适。 • 而在发酵中、后期将pH值控制在7.0~7.6左右对提高谷氨 酸产量有利。
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(3) 通风
氨 基 酸 发 酵 是(典中间型代的谢产代物)谢 控 制 发 酵 , 它 的 积 累 是 建
立在对微生物正常代谢的抑制上。
关键:能否打破微生物的正常代谢调节,人为 的控制发酵。
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一、谷氨酸生产原料及其处理
谷氨酸的作用:
(1)合成人体代谢所需的其他氨基酸。 (2)降低血液中氨中毒作用。 (3)参与脑蛋白代谢和糖代谢。
(1)糖酵解途径(EMP途径) (2)磷酸己糖途径(HMP途径) (3)三羧酸循环途径(TCA循环) (4)乙醛酸循环途径(DCA循环) (5)伍德-沃克反应(CO2固定反应) (6)α-酮戊二酸的还原氨基化反应
这6条途径之间是相互联系和相互制约的,如图所示:
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过谷 程氨 中酸 的的 几生 个物 途合 径成
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味精 主要内容: 的发酵工艺
《谷氨酸提取》PPT课件

除了温度和溶液的pH对谷氨酸的溶解度有影响外,溶液中杂质也影 响其溶解度。如谷氨酸发酵液中含有的残糖、其它氨基酸、菌体、胶体物 质等,都将影响谷氨酸的溶解度。
当发酵液中有其它氨基酸存在时,会导致谷氨酸的溶解度增加。这种 现象在提取谷氨酸时严重影响谷氨酸的收率。另外,发酵液中碳水化合物水 解物的存在,也会使谷氨酸的溶解度有所增加。
6.2 谷氨酸发酵液的性质
6.2.1 谷氨酸的性质
6.2.1.1 谷氨酸的主要物理性质 谷氨酸结晶为无色正四面体晶体,相对分子质量为147.13,相
对密度为1.538 (20℃),熔点为202~203℃,在2mol/L HCl中的比旋光度 为[α]D20=+31.8°(HCl浓度为10%)。
谷氨酸的两性解离及等电点
β-型谷氨酸结晶为粉状或针状、鳞片状结晶,晶粒微细、纯度低、难 沉降,结晶时常与发酵液中胶体物质粘结,悬浮在母液中或搅拌轴周围,不易 沉淀分离,故称为轻质谷氨酸(轻质麸酸)。因此在操作中要控制结晶条件, 避免β-型结晶析出。
⑵ 影响谷氨酸结晶的主要因素
影响谷氨酸结晶的因素很多。发酵液的纯度和中和结晶操作条件是影 响谷氨酸结晶的主要因素。如发酵液中谷氨酸含量、温度、残糖、菌体以及 是否染菌(尤其是否染噬菌体);中和时的加酸速率、搅拌、加晶种与否、晶 种质量等,对谷氨酸的结晶及收率都有很大影响。
表6-1 溶液的酸碱性与谷氨酸离子状态的关系
酸性
谷氨酸 COOH
离子 存在 形式
CHNH3+ CH2 CH2 COOH
表示符号 GA+
等电点
COO- CHNH3+ CH2 CH2 COOH
GA±
中性
COO- CHNH3+ CH2 CH2 COO-
《氨基酸工艺学》8 氨基酸生产指标的检测

当一束平行的单色光通过溶液时,溶液的吸光度 (A) 与溶 液的浓度 (C) 和厚度 (b) 的乘积成正比
A=bC
当固定溶液层厚度b即选择同样的1cm比色杯时,吸光 度A与溶液的浓度成线性关系
1、分光光度法
方法:①利用吸收光谱曲线确定最大吸收峰
吸收光谱曲线——横坐 标;纵坐标A。
最大吸收波长——max 。 同种物质,C不同,但
➢ 不可用手拿比色杯的光学面,禁止用毛刷等物摩擦比色杯 的光滑面。
➢ 用完比色杯后应立即用自来水冲洗,再用蒸馏水洗净。 ➢ 仪器使用前要预热30min,连续使用时间不应超过2h,每次
使用后需要间歇半小时以上才能再用。 ➢ 每套分光光度计的比色杯及比色杯槽不能随意更换。
1、分光光度法
➢ 测量项目:OD是optical delnsity(光密度)的 缩写
1、分光光度法
➢ 注意事项:分光光度计
➢ 分光光度计的测定值在吸光度0.20~0.80范围内(透光度为 20%~65%)误差较小,超出此范围,相对误差均会增大。
➢ 分光光度计必须放置在固定而且不受振动的仪器台上,不 能随意搬动,严防振动、潮湿和强光直射。
➢ 比色杯盛液量以杯容积2/3左右为宜,若不慎将溶液流到比 色杯的外表面,必须先用滤纸吸干,再用擦镜纸或绸布擦 净;移动比色杯槽要轻,以防溶液溅出,腐蚀机件。
2、滴定法
方法
➢ 滴定方法: 滴定时,应使滴定管尖嘴部分插入锥形瓶口(或烧杯口)下1--2cm处,• 滴定速度不能太快,以每秒3-4滴为宜,切不可成液柱流下,•边滴边摇。 向同一方向作圆周旋转而不应前后振动,因那样会溅出溶液。临近终 点时,应1滴或半滴地加入,并用洗瓶吹入少量冲洗锥形瓶内壁,•使附 着的溶液全部流下。然后摇动锥形瓶,观察终点是否已达到。如终点 未到,继续滴定,直至准确到达终点为止。
A=bC
当固定溶液层厚度b即选择同样的1cm比色杯时,吸光 度A与溶液的浓度成线性关系
1、分光光度法
方法:①利用吸收光谱曲线确定最大吸收峰
吸收光谱曲线——横坐 标;纵坐标A。
最大吸收波长——max 。 同种物质,C不同,但
➢ 不可用手拿比色杯的光学面,禁止用毛刷等物摩擦比色杯 的光滑面。
➢ 用完比色杯后应立即用自来水冲洗,再用蒸馏水洗净。 ➢ 仪器使用前要预热30min,连续使用时间不应超过2h,每次
使用后需要间歇半小时以上才能再用。 ➢ 每套分光光度计的比色杯及比色杯槽不能随意更换。
1、分光光度法
➢ 测量项目:OD是optical delnsity(光密度)的 缩写
1、分光光度法
➢ 注意事项:分光光度计
➢ 分光光度计的测定值在吸光度0.20~0.80范围内(透光度为 20%~65%)误差较小,超出此范围,相对误差均会增大。
➢ 分光光度计必须放置在固定而且不受振动的仪器台上,不 能随意搬动,严防振动、潮湿和强光直射。
➢ 比色杯盛液量以杯容积2/3左右为宜,若不慎将溶液流到比 色杯的外表面,必须先用滤纸吸干,再用擦镜纸或绸布擦 净;移动比色杯槽要轻,以防溶液溅出,腐蚀机件。
2、滴定法
方法
➢ 滴定方法: 滴定时,应使滴定管尖嘴部分插入锥形瓶口(或烧杯口)下1--2cm处,• 滴定速度不能太快,以每秒3-4滴为宜,切不可成液柱流下,•边滴边摇。 向同一方向作圆周旋转而不应前后振动,因那样会溅出溶液。临近终 点时,应1滴或半滴地加入,并用洗瓶吹入少量冲洗锥形瓶内壁,•使附 着的溶液全部流下。然后摇动锥形瓶,观察终点是否已达到。如终点 未到,继续滴定,直至准确到达终点为止。
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②提高食品营养价值,强化食品
评价蛋白质营养价值的指标,看食物中蛋白质的量 (含量)和质(氨基酸之间的构成比例)。
3.3 农业 饲料用Lys,添加0.2%,鸡每年生蛋250个,猪120天长 只至180斤,鸡56天长3.5斤。
3.4 工业
聚Glu,可降解塑料,环境友好材料。
• 纤维素、半纤维素是待开发的能源。
1.1.6 分子生物学时代
• 随着微生物遗传学、基因工程、细胞工程
等学科的发展,使人们有可能按照意志设 计新的生命体。生物技术将成为21世纪的 十大科技之一。
• 例如胰岛素、干扰素、细胞白介素、促红
细胞生长素等。
1.2 氨基酸发酵的特点
• 1.2.1 代谢控制发酵(又称新型发酵)
Hale Waihona Puke 1.2.2 氨基酸发酵为好气性发酵 1.2.3 菌种:细菌
2 氨基酸的发展史及其动向
• 2.1 氨基酸生产的发展史
(1)提取法
1820年有人在实验室水解蛋白制取氨基酸。 1866年立好生利用H2SO4从小麦面筋制取Glu(名称来源于
此)。 1908年从海带中提取了Glu,并制取了味之素(味精,吴蕴初, Monosodium Glutamate ,MSG)。 1910年日本人开始利用小麦面筋工业化制取味精。 1936年美国人开始从Stiffen molasses(废糖蜜)制取味精。
氨基酸工艺学
绪论 淀粉水解糖的制备 谷氨酸产生菌及其扩大培养 谷氨酸发酵机制 谷氨酸发酵控制 噬菌体与杂菌的污染与防治 谷氨酸的提取 谷氨酸制味精
第一章 绪论
• 1 概述 • 2 氨基酸的发展史及其动向 • 3 氨基酸的应用
1 概述
• 1.1 微生物发酵的发展史
1.1.1 自然发酵
• 大曲制备 • 白酒 • 黄酒 • 酱油 •醋 • 酱类 • 泡菜
• 1957年日本人木下祝郎,发现了谷氨酸棒
杆菌,随后谷氨酸发酵成功,氨基酸、核 苷酸发酵兴起。这一类属于在DNA分子水 平上,通过遗传学或其其它生物化学的手 段,人为地改变、控制微生物代谢,使有 用产物大量生成、积累的发酵。
1.1.5 发酵原料的转变
• 非粮食原料的转变。随着利用石油低碳化
合物进行发酵的菌种发现,使其生产SCP (simple cell protein)。
1.1.2 纯种发酵
• 酒精发酵 • 丙酮丁醇发酵 • 乳酸发酵 • 柠檬酸发酵(表面培养)
1.1.3 深层通风发酵
• 1941(二次世界大战),青霉素生产 • 1943年美英科学家和工程师把化工行业的
通风搅拌技术引入发酵行业,设计了带有 通风搅拌装置和通入无菌空气的密闭发酵 罐。
1.1.4 代谢控制发酵
(2)酶法转化法 (3)发酵法 (4)合成法和石油发酵法。
• 2.2 我国氨基酸生产的发展情况
• 我国起始于1923(上海天厨),1932沈阳
味精厂,当时年产量200-300T(提取法)。
• 我国发酵法生产味精起始于1964年,2000
年80万T ,2005年接近100万T。
• 2.3 氨基酸生产的发展方向
(1)菌种: (2)生产控制最佳化: (3)产品多样化:
3 氨基酸的应用
• 3.1 医药
①Glu治疗肝昏迷。 ② 氨基酸大输液。
• 3.2 食品
①调味品 味精,稀释3000倍,鲜味,阈值0.03%。 但个别人对味精有过敏反应,进食20min左右发病,2h
后恢复。国外称为“烹调综合症”或“中国餐馆症” 。 Gly:蔗糖的0.8倍。 Asp-phe甲酯(阿斯巴甜),蔗糖的150倍。