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L-精氨酸简介
在食品领域：
1、L-精氨酸是合成蛋白质和肌酸的重要原料,是人和动物体 内的半必需氨基酸。 2、L-精氨酸-L-谷氨酸盐可以作为忌钠患者的调味品； 3、L-精氨酸可以添加到运动饮料中 来提高运动员的耐力、 爆发力及快速反应能力 例：可口可乐公司推出的“阿格里乐” 运动饮料便是含0.02%精氨酸的饮品； 日本明治乳业生产的运动饮料也是含 0.02%精氨酸的饮料 4、以 L-精氨酸为原料制备的阳 离子表面活性剂具有抗菌性强， 毒性低等特点，是食品化妆品等的优良防腐剂
味之素和协和生产的药用级氨基酸约140,000元/吨。 国内 无菌级精氨酸的价格约为300,000元/吨。 如果一个年产 500吨 ～ 1000吨 L-精氨酸生产厂，最低限 度的产品毛利润约为 500 ～ 1,000万
生产法方法：
目前，L-精氨酸的制备方法有五种：直接发酵法、添 加前体发酵法、酶法、蛋白质水解提取法和化学合成 法 1、直接发酵法 借助微生物自身的合成能力，对菌株诱变处理，选 育出各种营养缺陷型及抗氨基酸结构类似物的变异株， 以解除代谢调节中的反馈抑制与阻遏，达到过量合成 某种氨基酸的目的 2、添加前体发酵法 除了使用葡萄糖做碳源、能源来发酵外，在添加 特异的的前提物质（如：精氨酰琥珀酸）
医药领域：
1、L-精氨酸是体内合成NO的前提物质，是血管舒张因子具有 抗粥样动脉硬化、调节血压的功能；
2、L-精氨酸是临床上复方氨基酸输
液的主要成分之一，广泛用于病毒性 肝炎的治疗，效果显著； 3、L-精氨酸还可以提高人体生长荷 尔蒙(HGH)延缓衰老 4、L-精氨酸对几个内分泌腺具有强 有力地促进激素分泌作用 5、L-精氨酸对肿瘤诱导及发生过程 的抑制作用（L-精氨酸可能是通过促进机体对肿瘤识别和抗肿 瘤的反应来发挥作用）
二、国内 1、1988 年，中科院微生物研究所的龚建华等以谷氨酸产生 菌钝齿棒状杆菌AS1.542 为出发菌株，经 NTG 多次逐级诱变， 获得了一株能够积累 L-精氨酸的菌株 971.1发酵培养 96h，产 酸最高达 34g/L 2、2005 年，钱和等以谷氨酸棒杆菌ATCC13861 为诱变出发 菌株，经紫外线和亚硝基胍逐级诱变处理和选育，获得一株能 够积累 L-精氨酸的菌株 UN100-12在以葡萄糖为碳源、以硫 酸铵为氮源的培养基中直接发酵 4d，产酸可达 16.6g/L，并 具有较好的遗传稳定性 3、2006 年，许正宏、窦文芳和陶文沂等钝齿棒状杆菌YD8 为出发菌株，通过选育脯氨酸结构类似物抗性突变株，采用亚 硝基胍诱变处理和选育，获得一株能够积累 L-精氨酸的菌株 YDM403，产酸水平可达 29.4g/L 4、目前我国 L-精氨酸产量在 30 g/L~4要大量积累精氨酸，需切断或减弱精氨酸进一步向下代谢的途径，使 使精氨酸不再被消耗，如选育不能以精氨酸为唯一碳源生长（即丧失 精氨酸分解能力）的突变株。
二、由突变菌株发酵生产精氨酸
用谷氨酸棒杆菌的突变株KY10577（Ile+ 、D-Sers、DArgr、ArgHxr、2-TAr ），由15%糖蜜（以葡萄糖计）积 累精氨酸25g/L。
发酵法生产 L-精氨酸的研究进展
一、国外
1、1971 年，Masahiko Kisumi 选育的枯草芽孢杆菌的精氨 酸氧肟酸抗性(ArgHxR)突变株能积累 4.5g/L 的 L-精氨酸 2、1972 年，Nakayama以野生型谷氨酸棒杆菌 KY10025 为 出发菌，经 NTG 多次逐级诱变，选育了异亮氨酸缺陷、D-丝 氨酸敏感、D-精氨酸和 L-精氨酸氧肟酸盐双重抗性变异株， 可积累 L-精氨酸 19.6g/L 3、1988 年，Hirao 和 Nakano 等对 L-精氨酸产生菌嗜乙酸 棒状杆菌 MC-13 中分离出一株 L-精氨酸高产菌 SC-190。此 菌可稳定培养 250 小时，产酸为 60g/L 4、1991 年，Anima 等对谷氨酸棒杆菌进行 NTG 处理具有 D-丝氨酸敏感、D-精氨酸、精氨酸氧肟酸、6-氮尿嘧啶和乙基 半胱氨酸多重抗性的菌株，产酸66g/L，每升发酵液经离子交 换柱可获得 52.8g 精氨酸粗结晶 5、目前· · · · · · （没查到）
L精 氨 酸 的 生 物 合 成 及 代 谢 控 制
一、代谢控制育种策略
二、由突变菌株发酵生产 三、精氨酸的发酵过程调控 四、精氨酸的分离提取
1、乙酰谷氨酸合成酶；2、N乙酰谷氨酸激酶；3、N-乙酰谷 氨酸半醛脱氢酶；4、N-乙酰鸟 氨酸-δ-氨基转移酶；5、N-乙酰 谷氨酸-乙酰鸟氨酸乙酰基转移 酶；6、鸟氨酸氨甲酰基转移酶； 7、精氨琥珀酸合成酶；8、精 氨酰琥珀酸酶
谷氨酸棒杆菌精氨酸生产菌和精氨酸生物合成调节机制的解除 酶活性（相对值） 酶2的反馈抑 L-Arg产 菌株 遗传特性 酶2 酶4 酶5 酶6 制敏感性 量/(g/L) KY10025 1.0 1.0 1.0 一 敏感性 0.0 KY10150 Ile一 一 一 1.0 一 0.0 DSS-8 D-Sers 19.9 4.6 4.1 11.5 敏感性 1.5 KY10479 D-Argr 19.1 一 一 一 抗性 6.8 KY10480 ArgHxr 18.2 一 一 抗性 16.6 KY10508 Ile+ 18.2 一 一 一 抗性 19.9 KY10577 2-Tar 18.7 7.0 6.9 19.3 抗性 25.0
一、精氨酸发酵的代谢控制育种策略
1、解除菌体自身的反馈抑制
精氨酸的生物合成受自身的反馈抑制和反馈阻遏，采用抗反馈调节 突变株来解除该反馈调节，使精氨酸得以积累。选育营养缺陷的回复 突变株也可以解除该反馈调节，如选育有N-乙酰谷胺酸激酶缺陷的回 复突变株。
2、增加前体物的合成
由代谢图可知，谷氨酸是精氨酸的生物合成的前体，因此，选育氟 乙酸、氟柠檬酸、重氮丝氨酸、酮基丙二酸、缬氨霉素等敏感突变株， 可以增加精氨酸前体的合成，从而有利于精氨酸产量的提高。
发酵成本：2,9000元/吨 （包含主要原料：葡萄糖，玉米桨 等）； 动力成本： 1,2000元/吨 （包括水、电、汽等）； 后提取成本：2,000元/吨 ； 例：食品级L-精氨酸（最低端的产品）成本在50,000元/吨 以内。
目前国内市场上的由毛发水解法生产精氨酸销售价格约为 61,000元/吨，在2008年食品级L-精氨酸价格曾经为80,000 元/吨。
在食品领域：
1、L-精氨酸是合成蛋白质和肌酸的重要原料,是人和动物体 内的半必需氨基酸。 2、L-精氨酸-L-谷氨酸盐可以作为忌钠患者的调味品； 3、L-精氨酸可以添加到运动饮料中 来提高运动员的耐力、 爆发力及快速反应能力 例：可口可乐公司推出的“阿格里乐” 运动饮料便是含0.02%精氨酸的饮品； 日本明治乳业生产的运动饮料也是含 0.02%精氨酸的饮料 4、以 L-精氨酸为原料制备的阳 离子表面活性剂具有抗菌性强， 毒性低等特点，是食品化妆品等的优良防腐剂
味之素和协和生产的药用级氨基酸约140,000元/吨。 国内 无菌级精氨酸的价格约为300,000元/吨。 如果一个年产 500吨 ～ 1000吨 L-精氨酸生产厂，最低限 度的产品毛利润约为 500 ～ 1,000万
生产法方法：
目前，L-精氨酸的制备方法有五种：直接发酵法、添 加前体发酵法、酶法、蛋白质水解提取法和化学合成 法 1、直接发酵法 借助微生物自身的合成能力，对菌株诱变处理，选 育出各种营养缺陷型及抗氨基酸结构类似物的变异株， 以解除代谢调节中的反馈抑制与阻遏，达到过量合成 某种氨基酸的目的 2、添加前体发酵法 除了使用葡萄糖做碳源、能源来发酵外，在添加 特异的的前提物质（如：精氨酰琥珀酸）
医药领域：
1、L-精氨酸是体内合成NO的前提物质，是血管舒张因子具有 抗粥样动脉硬化、调节血压的功能；
2、L-精氨酸是临床上复方氨基酸输
液的主要成分之一，广泛用于病毒性 肝炎的治疗，效果显著； 3、L-精氨酸还可以提高人体生长荷 尔蒙(HGH)延缓衰老 4、L-精氨酸对几个内分泌腺具有强 有力地促进激素分泌作用 5、L-精氨酸对肿瘤诱导及发生过程 的抑制作用（L-精氨酸可能是通过促进机体对肿瘤识别和抗肿 瘤的反应来发挥作用）
二、国内 1、1988 年，中科院微生物研究所的龚建华等以谷氨酸产生 菌钝齿棒状杆菌AS1.542 为出发菌株，经 NTG 多次逐级诱变， 获得了一株能够积累 L-精氨酸的菌株 971.1发酵培养 96h，产 酸最高达 34g/L 2、2005 年，钱和等以谷氨酸棒杆菌ATCC13861 为诱变出发 菌株，经紫外线和亚硝基胍逐级诱变处理和选育，获得一株能 够积累 L-精氨酸的菌株 UN100-12在以葡萄糖为碳源、以硫 酸铵为氮源的培养基中直接发酵 4d，产酸可达 16.6g/L，并 具有较好的遗传稳定性 3、2006 年，许正宏、窦文芳和陶文沂等钝齿棒状杆菌YD8 为出发菌株，通过选育脯氨酸结构类似物抗性突变株，采用亚 硝基胍诱变处理和选育，获得一株能够积累 L-精氨酸的菌株 YDM403，产酸水平可达 29.4g/L 4、目前我国 L-精氨酸产量在 30 g/L~4要大量积累精氨酸，需切断或减弱精氨酸进一步向下代谢的途径，使 使精氨酸不再被消耗，如选育不能以精氨酸为唯一碳源生长（即丧失 精氨酸分解能力）的突变株。
二、由突变菌株发酵生产精氨酸
用谷氨酸棒杆菌的突变株KY10577（Ile+ 、D-Sers、DArgr、ArgHxr、2-TAr ），由15%糖蜜（以葡萄糖计）积 累精氨酸25g/L。
发酵法生产 L-精氨酸的研究进展
一、国外
1、1971 年，Masahiko Kisumi 选育的枯草芽孢杆菌的精氨 酸氧肟酸抗性(ArgHxR)突变株能积累 4.5g/L 的 L-精氨酸 2、1972 年，Nakayama以野生型谷氨酸棒杆菌 KY10025 为 出发菌，经 NTG 多次逐级诱变，选育了异亮氨酸缺陷、D-丝 氨酸敏感、D-精氨酸和 L-精氨酸氧肟酸盐双重抗性变异株， 可积累 L-精氨酸 19.6g/L 3、1988 年，Hirao 和 Nakano 等对 L-精氨酸产生菌嗜乙酸 棒状杆菌 MC-13 中分离出一株 L-精氨酸高产菌 SC-190。此 菌可稳定培养 250 小时，产酸为 60g/L 4、1991 年，Anima 等对谷氨酸棒杆菌进行 NTG 处理具有 D-丝氨酸敏感、D-精氨酸、精氨酸氧肟酸、6-氮尿嘧啶和乙基 半胱氨酸多重抗性的菌株，产酸66g/L，每升发酵液经离子交 换柱可获得 52.8g 精氨酸粗结晶 5、目前· · · · · · （没查到）
L精 氨 酸 的 生 物 合 成 及 代 谢 控 制
一、代谢控制育种策略
二、由突变菌株发酵生产 三、精氨酸的发酵过程调控 四、精氨酸的分离提取
1、乙酰谷氨酸合成酶；2、N乙酰谷氨酸激酶；3、N-乙酰谷 氨酸半醛脱氢酶；4、N-乙酰鸟 氨酸-δ-氨基转移酶；5、N-乙酰 谷氨酸-乙酰鸟氨酸乙酰基转移 酶；6、鸟氨酸氨甲酰基转移酶； 7、精氨琥珀酸合成酶；8、精 氨酰琥珀酸酶
谷氨酸棒杆菌精氨酸生产菌和精氨酸生物合成调节机制的解除 酶活性（相对值） 酶2的反馈抑 L-Arg产 菌株 遗传特性 酶2 酶4 酶5 酶6 制敏感性 量/(g/L) KY10025 1.0 1.0 1.0 一 敏感性 0.0 KY10150 Ile一 一 一 1.0 一 0.0 DSS-8 D-Sers 19.9 4.6 4.1 11.5 敏感性 1.5 KY10479 D-Argr 19.1 一 一 一 抗性 6.8 KY10480 ArgHxr 18.2 一 一 抗性 16.6 KY10508 Ile+ 18.2 一 一 一 抗性 19.9 KY10577 2-Tar 18.7 7.0 6.9 19.3 抗性 25.0
一、精氨酸发酵的代谢控制育种策略
1、解除菌体自身的反馈抑制
精氨酸的生物合成受自身的反馈抑制和反馈阻遏，采用抗反馈调节 突变株来解除该反馈调节，使精氨酸得以积累。选育营养缺陷的回复 突变株也可以解除该反馈调节，如选育有N-乙酰谷胺酸激酶缺陷的回 复突变株。
2、增加前体物的合成
由代谢图可知，谷氨酸是精氨酸的生物合成的前体，因此，选育氟 乙酸、氟柠檬酸、重氮丝氨酸、酮基丙二酸、缬氨霉素等敏感突变株， 可以增加精氨酸前体的合成，从而有利于精氨酸产量的提高。
发酵成本：2,9000元/吨 （包含主要原料：葡萄糖，玉米桨 等）； 动力成本： 1,2000元/吨 （包括水、电、汽等）； 后提取成本：2,000元/吨 ； 例：食品级L-精氨酸（最低端的产品）成本在50,000元/吨 以内。
目前国内市场上的由毛发水解法生产精氨酸销售价格约为 61,000元/吨，在2008年食品级L-精氨酸价格曾经为80,000 元/吨。