《氨基酸发酵机制》PPT课件

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1、第五章氨基酸发酵机制全世界AA的年需求量以10%的速度增长，年总产量120万吨以上，而其需求量达800万吨，作为食品添加剂占40%，饲料添加剂占40%，医药保健品占20%。年产值已接近600亿美元。氨基酸主要用于食品、医药、农业、化妆品等方面。在食品工业上的应用：甘氨酸、丙氨酸具有甜味，天冬氨酸、谷氨酸具有酸味，谷氨酸钠、天冬氨酸钠具有鲜味，它们都可用作食品添加剂。赖氨酸、蛋氨酸等人体必需的氨基酸常作为食品添加剂，用以提高食品的营养价值。饲料工业作为饲料添加剂的氨基酸有蛋氨酸、赖氨酸、谷氨酸钠、甘氨酸、丙氨酸和苏氨酸7种。新型甜味剂-蛋白糖h

2、ttp://www.kk108.com/zz3-12.htm新型甜味剂阿斯巴甜又名蛋白糖，是天门冬氨酸和苯丙氨酸合成的二肽甜味剂，是一种相当蔗糖甜度200倍的低热值高甜度的新型甜味剂。它具有安全、易吸收、不致龋齿等优点，可供糖尿病患者及忌糖者的婴幼儿食用，是老年营养食品和保健食品的优良甜味剂；可以制成新型糖的替代品直接加入饮料或食品中；大量用于饮料，果酱、口香糖、乳制品、罐头、蜜饯婴幼儿食品等多种食品中，至今已有3000多种食品使用阿斯巴甜。该产品在法国首次批准使用，目前世界已有80余个国家和地区批准使用，仅欧美国家年需求量约6000-700

3、0吨，据预测近期世界市场每年将以20％的速度增长。我国80年代开始了该项目研究工作，亚运会期间在我国首次将国产阿斯巴甜用于“真珠陈皮”的唯一甜味剂，取得成功。在医药工业上的应用：氨基酸在医药上的应用很广。例如，氨基酸的混合液可供病人注射用，氨基酸的混合粉剂可作宇航员、飞行员的补品。在化妆品生产中的应用：氨基酸及其衍生物与皮肤的成分相似，具有调节皮肤pH和保护皮肤的功能，现已广泛用于配制各种化妆品。例如，胱氨酸用于护发素中，丝氨酸用于面霜中。在农业上的应用：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。氨基酸也用于其他方面：

4、例如，聚谷氨酸用于合成人造皮革和涂料。第一节氨基酸发酵的代谢调控正常情况下微生物自身不能累积氨基酸，因此要打破微生物的正常代谢调节途径。经常采用的几种方法：1、控制旁路代谢：以D-苏氨酸为底物发酵D-苏氨酸L-苏氨酸脱氢酶脱氢酶a-酮基丁酸反馈抑制L-异亮氨酸2、降低反馈作用物的浓度：谷氨酸N-乙酰谷氨酸N-乙酰-Y-谷氨酰磷酸鸟氨酸反馈抑制瓜氨酸精氨酸谷氨酸棒杆菌缺乏将鸟氨酸转化为瓜氨酸的酶，消除反馈抑制，可用于生产鸟氨酸。3、控制细胞渗透性：谷氨酸发酵：当细胞内生物素水平高时，谷氨酸不能透过细胞膜，需加入表面活性剂或青霉素，提高细胞膜通透

5、性。4、控制发酵的环境：氨基酸发酵是人为控制环境的结果，见表5-15、促进ATP的积累以利氨基酸的生物合成：氨基酸的合成需要能量，ATP的积累有利于氨基酸的生物合成。第二节谷氨酸发酵机制谷氨酸，学名：α-氨基戊二酸；其单钠盐：谷氨酸钠，商品名称味精，是重要的调味品。目前我国味精的年产量已达100万吨，产销量占世界第一位。早期生产谷氨酸的方法有两种，一是提取法：甜菜厂付产物糖蜜中含有焦谷氨酸，用强碱处理可得到谷氨酸；二是蛋白质水解法：将面筋加酸水解，再分离提纯。1957年发酵法生产谷氨酸在日本协和发酵公司投产。谷氨酸生产菌能够在体外积累菌体最大

6、生长需要量300多倍的谷氨酸，研究发现：大量积累并非是当初设想的由于特异代谢途径导致，而是：①代谢调节控制；②细胞膜通透性的特异调节；③发酵条件的适合；综合调控的结果。一、谷氨酸的生物合成途径及调节机制谷氨酸的生物合成途径大致是：葡萄糖经糖酵解（EMP途径）和己糖磷酸支路（HMP途径）生成丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A（乙酰COA），然后进入三羧酸循环，生成α－酮戊二酸。α－酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4+存在的条件下，生成谷氨酸。即，谷氨酸的生物合成途径包括EMP、HMP、TCA循环、DCA循环和CO2固定作用等。一）EMP途径、HMP

7、途径谷氨酸生产菌存在着两种代谢途径：EMP、HMP；EMP/HMP=90/10，生物素量增加，HMP途径增加（26%，38%）。二）TCA、DCA和CO2固定作用1.TCA环（三羧酸循环）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，在α—KGA脱氢酶的作用下氧化脱羧生成琥珀酸辅酶A，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。在有NH4＋存在下，由谷氨酸脱氢酶催化还原氨基化生成谷氨酸。2.DCA环（乙醛酸循环）菌体内必须有

8、乙醛酸循环（DCA）的关键酶——异柠檬酸裂解酶。该酶是一种调节酶，或称为别构酶，其活性可以通过某种方式进行调节，通过该酶酶活性的调节来实现DCA循环的封闭，DCA循