氨基酸工艺学

绪论

一，什么是氨基酸发酵工业？

答：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,都是微生物的中间代谢产物,它的积累是建立于对微生物正常代谢的抑制。在脱氧核糖核酸(DNA)的分子水平上改变、控制微生物的代谢,使有用产物大量生成、积累。氨基酸发酵工业是利用微生物的生长和代谢活动,发酵生产氨基酸的现代工业.

第一章，淀粉水解糖的制备

二，氨基酸的生产方法

1.抽提法

2.化学合成法

3、生物法：.酶转化法，微生物发酵法

三，水解淀粉为葡萄糖的方法。

酸解法，酶酸法，酸酶法，双酶法。

1.酸解法

（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

3）水解工艺条件：

a.淀粉乳的浓度控制在18-22%。

b.盐酸的用量为干淀粉的0.6-0.7%，通常控制淀粉乳的pH值为1.5左右。

c.进料压力0.02-0.03MPa。

d.水解压力0.28-0.3 MPa。

e.水解终点检查采用无水乙醇检查无白色反应为止。

4）中和、脱色的工艺条件

淀粉水解后，在水解液中尚含有少量蛋白质等胶体物质，除去这些物质的方法：以Na2CO3调整水解液的pH值到这些杂质的等电点，约为4.8-5.0，这个过程称为中和。中和的温度控制在70-80℃。

糖液的脱色一般采用粉末活性炭脱色，具体工艺条件如下：

用量：为糖液的0.1-0.2%

温度：65-80℃

时间：30min

pH：4.8-5.0

5）过滤

2.酶酸法

原料→粉碎→调浆→液化→灭酶→过滤→调酸→糖化→中和→脱色→过滤→糖化液

α-淀粉酶的用量：10-12u/干淀粉。

3.双酶法

原料→粉碎→调浆→液化→灭酶→调整pH→糖化→灭酶→中和→过滤→糖化液α-淀粉酶的用量：10-12u/干淀粉。

糖化酶的用量：100-120 u/干淀粉。

α-淀粉酶

（1）生产菌

枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、米曲霉、黑曲霉、拟内孢霉等等。

（2）类型

常温和高温

固态粉末和液体

（3）作用方式

可以切断α-1，4糖苷键

不能切断α-1，6糖苷键

4）特性

热稳定性

60 ℃以下稳定

作用温度

60-70℃；90-110℃

pH稳定性

6.0-

7.0稳定，5.0以

下失活严重

糖化酶

（1）生产菌

黑曲霉。

（2）类型

固态粉末和液体

（3）作用方式

可以从非还原性末端切断

α-1，4糖苷键；

缓慢切断α-1，6糖苷键

4）特性

作用温度

40-65℃；最佳58-60℃

pH稳定性

3.0-5.5稳定

最适4.0-4.5

四，双酶法工艺特点

1）副产物少，糖液纯度高；

2）生产工艺条件温和；

3）淀粉浓度高，可以使用粗原料；

4）糖液质量高；

5）周期长，设备多。

五，双酶法制糖工艺。

双酶法生产葡萄糖工艺，是以作用专一的酶制剂作为催化剂，反应条件温和，复合分解反应较少，因此采用双酶法生产葡萄糖，提高了淀粉或大米等原料的转化率及糖浓度，改善了糖液质量，是目前最为理想的制糖方法。

六，淀粉的液化

淀粉的糊化（参看淀粉的性质）

液化的方法

（1）间歇液化法

85-90 ℃保温30-60min 。碘液检查合格（呈棕红色）。

经常使用中温酶

2）喷射液化法：喷射器形式：1，高压蒸汽喷射液化法2，低压蒸汽喷射液化法。 七，DE 值

表示淀粉水解程度或糖化程度。也称葡萄糖值。

八，DX 值

糖液中葡萄糖含量占干物质的百分率。

第二章 谷氨酸发酵机制

一，谷氨酸的生物合成途径

主要包括EMP 、HMP 、TCA 循环、乙醛酸循环、CO2固定反应。

二，生成谷氨酸的主要酶反应

谷氨酸脱氢酶(GHD)所催化的还原氨基化反应

转氨酶(AT)催化的转氨反应

谷氨酸合成酶(GS)催化的合成反应

(还原氨基化为主导性反应)

三,谷氨酸生物合成的理想途径

计算题会考葡萄糖生物合成谷氨酸：C6H12O6+NH3+1.5O2 →C6H9O4N+CO2+3H2O %100)(⨯⨯=）

糖液相对密度（）干物质浓度（还原糖浓度d DE ωρ%100)(⨯⨯=）糖液相对密度（）干物质浓度（葡萄糖浓度d DE ωρ

四，控制谷氨酸合成的重要措施

谷氨酸生产菌应具备的生化特点

1.α-酮戊二酸氧化能力微弱

2.谷氨酸脱氢酶活性强

3.细胞膜对谷氨酸的通透性强

第三章谷氨酸生产菌的特征，育种以及扩大培养

一，现有谷氨酸生产菌主要是棒状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆菌属中的细菌。

其中常用黄色短杆菌，棒状杆菌，。

二，谷氨酸棒状杆菌

为生物素营养缺陷型：没有生物素合成酶。

现有谷氨酸生产菌的主要特征：

细胞形态球形，短杆形、棒形；

革兰氏阳性菌，无鞭毛，无芽孢，不能运动；

需氧型微生物；

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、谷氨酸脱氢酶活性强；

具有向环境泄露谷氨酸的能力；

不分解利用谷氨酸，并能耐高谷氨酸，产谷氨酸8%以上；

能利用醋酸，不能利用石蜡。

还原型辅酶2（nadph2）进入呼吸链能力弱。

三，谷氨酸发酵的代谢控制育种

1）日常菌种工作2）选育耐高渗透压菌种3）选育不分解利用谷氨酸菌株4）选育细胞膜渗透性好的菌株5）选育强化CO2固定反应的菌株6）强化柠檬酸到α-酮戊二酸代谢菌株7）选育减弱乙醛酸循环的突变株8）解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶反馈调节9）强化能量代谢10）减弱HMP途径后段酶活性的突变株

第四章谷氨酸发酵过程控制

一，谷氨酸生产的影响

内因：具有一定生理特性的菌种。

外因：环境因素。

二，发酵培养基：1,、碳源：目前所发现的谷氨酸产生菌均不能利用淀粉,只能利用葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖等,有些菌种能够利用醋酸、乙醇、正烷烃等作碳源。

我国主要使用：玉米、大米、淀粉、糖蜜。

2、氮源：合理的碳氮比：100（15-30）。氮源的来源：无机氮源: