氨基酸生产工艺课件

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1、第十章初级代谢产物本章主要内容第一节、氨基酸生产工艺第二节、有机酸生产工艺第三节、有机溶剂生产工艺第四节、核苷类物质生产工艺第五节、维生素生产工艺第六节、再生能源第一节氨基酸生产工艺一、氨基酸简介二、发酵法生产氨基酸三、谷氨酸发酵机制及工艺一、氨基酸简介氨基酸发酵氨基酸：合成法、抽提法氨基酸工业起源于日本1909年面筋酸水解生产谷氨酸1956年由发酵法生产谷氨酸我国氨基酸发酵工业1964年上海投产赖氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苏氨酸等12种氨基酸一.氨基酸的用途（一）食品工业甜味剂：甘氨酸、丙氨酸酸味剂：天门冬氨酸、谷氨酸等鲜味剂：天门冬氨酸钠、谷氨酸钠等甘氨酸：可用

2、于清凉饮料赖氨酸：加强食品、饲料天冬甜肽（Aspartom）：L-Asp和L-phe合成美国Searle公司30年前低热量营养性甜味剂口感近似蔗糖，甜度为蔗糖的25~30倍，热量仅为蔗糖的1/160，全球总销量已1.5万吨阿丽泰(Alitame)：由天冬氨酸与丙氨酸合成甜味更纯正，耐热性更好，最适用于面包、饼干、蛋糕等焙烤食品聚赖氨酸：食品保鲜剂、肉类、家禽、海产、面包饼干和各种谷物食品的防腐保鲜；高级吸水性聚合物：婴儿尿片等产品日本年产已达1千多吨聚谷氨酸：绿色塑料食品包装到一次性餐具和其它各种工业用途它在自然界中可迅速降解不环境污染日本已开发成功并有产品上市（二）医

3、药工业1.氨基酸混合液：高营养液2.治疗用：1）肝脏治疗：精氨酸、鸟氨酸、瓜氨酸、谷氨酸、天冬氨酸用以降低血氨异亮氨酸、亮氨酸等纠正血浆氨基酸失衡蛋氨酸、胱氨酸用于治疗脂肪肝2）消化道疾病治疗：谷氨酰胺、苏氨酸治疗消化道溃疡,亮氨酸、谷氨酸调节胃液酸度3）脑病治疗：L-谷氨酸与L-谷氨酰胺改善脑出血后遗症的记忆障碍-氨基酸治疗癫痫等左旋多巴用于震颤性麻痹等4）心血管治疗天冬氨酸用于心率失常（三）化妆品胱氨酸用于护发丝氨酸用于雪花膏谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸与脂肪酸形成的表面活性剂有洗净、抗菌作用谷氨酸碱盐、精氨酸碱盐：化妆品对皮肤无刺激性（四）其他甘氨酸为除草剂成分聚谷氨酸

4、是合成皮革原料和表面活性剂原料四大饲料氨基酸：蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸色氨酸：提高猪的瘦肉率，减少脂肪使猪肉味道更鲜美聚精氨酸：农用地膜作为洗涤剂、废水处理剂等工业用途氨基酸的生产方法：1.抽提法半胱氨酸、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。2.直接发酵法按照菌株的特性，直接发酵法可分为四类ⅰ.使用野生型菌株或野生菌株的诱变株直接由糖和铵盐发酵生产氨基酸谷氨酸丙氨酸缬氨酸ⅱ.使用营养缺陷型突变株直接由糖和铵盐发酵生产氨基酸赖氨酸苏氨酸苯丙氨酸酪氨酸亮氨酸缬氨酸鸟氨酸瓜氨酸脯氨酸缺失限制E的浓度，解除反馈抑制营养缺陷型菌株野生菌株经过人工诱变或

5、自然突变失去合成某种营养的能力，只有在基本培养基中补充所缺乏的营养因子才能生长，称为营养缺陷型。ⅲ.由氨基酸结构类似物抗性突变株直接由糖和铵盐发酵生产氨基酸赖氨酸苏氨酸苯丙氨酸酪氨酸色氨酸亮氨酸异亮氨酸缬氨酸鸟氨酸瓜氨酸精氨酸脯氨酸蛋氨酸ⅳ.使用营养缺陷型兼抗性突变株生产氨基酸赖氨酸苏氨酸苯丙氨酸酪氨酸色氨酸异亮氨酸亮氨酸鸟氨酸瓜氨酸精氨酸高丝氨酸3.添加中间产物的发酵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4.酶法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天冬氨酸酪氨酸多

6、巴（二羟基苯丙氨酸）色氨酸5-羟基－色氨酸赖氨酸5.合成法丙氨酸天冬酰胺甘氨酸蛋氨酸丝氨酸色氨酸苯丙氨酸二、发酵法生产氨基酸由于发酵法生产氨基酸，其原料廉价易得，生产条件温和，并且随着微生物代谢调节理论研究的发展，目前大部分氨基酸都以发酵法进行生产。典型的代谢控制发酵发酵产物氨基酸：中间代谢产物积累：要求微生物正常代谢的抑制关键：控制机制被解除，打破微生物正常代谢调节氨基酸发酵氨基酸发酵的代谢控制氨基酸发酵工艺控制和选育氨基酸高产菌株的依据有以下几个方面：控制发酵环境条件2.控制细胞渗透性氨基酸发酵必须考虑的重要因素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

7、胞膜通透性青霉素影响细胞壁合成表面活性剂引起细胞膜的脂肪酸成分的改变，改变其通透性抑制合成3.控制旁路代谢4.降低反馈作用物浓度目的产物缺失酶5.消除终产物的反馈抑制与阻遏作用目的产物6.促进ATP积累，以利于氨基酸的生成α-酮戊二酸谷氨酸γ-谷氨酰磷酸谷氨酸半缩醛Δ1-吡咯啉-5-羧酸脯氨酸草酰乙酸天冬氨酸天冬氨酰磷酸天冬氨酸半缩醛高丝氨酸苏氨酸α-酮基丁酸异亮氨酸赖氨酸蛋氨酸ATPADP苏氨酸脱水酶反馈抑制缺失天冬氨酸激酶高丝氨酸激酶黄色短杆菌（异亮氨酸缺陷型）的脯氨酸发酵机制氨基酸发酵的代谢控制控制发酵环境条件2.控制细