《氨基酸与核酸发酵》PPT课件

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1、第六章氨基酸与核酸发酵第一节谷氨酸生产第二节其他氨基酸发酵一、氨基酸概论1、氨基酸简介构成蛋白质的基本分子单元。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。目前世界上可用发酵法生产氨基酸有20多种。二、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

2、造动物饲料，添加蛋氨酸、赖氨酸、精氨酸等必须氨基酸可促进动物生长发育、改善肉质、节省蛋白饲料、降低成本等。（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氨基酸注射液由1985年的100万瓶增长到2003的1.5万瓶，每年以15-20%的速度递增，全行业的年产值预计能达到10亿元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。（4）化学工业：能保持皮肤湿润的润肤剂——焦谷氨酸钠和质量接近天然皮革的聚谷氨酸人造革，以及人造纤维和涂料。表3--8世界氨基酸主要生产厂

3、家生产能力品名厂家生产能力品名厂家生产能力蛋氨酸日本曹达20000谷氨酸味之素60000蛋氨酸日本住友化学5000谷氨酸日本旭化成15000蛋氨酸日本化药2500谷氨酸协和发酵15000蛋氨酸德国迪高沙85000谷氨酸日本武田药品15000蛋氨酸法国AEC105000色氨酸味之素100蛋氨酸美国孟山都45000色氨酸昭和电工200蛋氨酸墨西哥阿尔拜梅克斯5000色氨酸三井东压100蛋氨酸西班牙Sodeti4000色氨酸田造制药50蛋氨酸苏联Volgograd4000色氨酸日本化药50色氨酸协和发酵5

4、0赖氨酸日本味之素55000甘氨酸日本有机合成化学6000赖氨酸日本协和发酵20500甘氨酸协和发酵5000赖氨酸日本东丽6500甘氨酸日本化药1000赖氨酸南朝鲜味元10000丙氨酸武藏野化学研究所——丙氨酸日本化药——三、氨基酸的生产方法发酵法：直接发酵法：野生菌株发酵、营养缺陷型突变发酵、抗氨基酸结构类似物突变株发酵、抗氨基酸结构类似物突变株的营养缺陷型菌株发酵。添加前体发酵法：如用邻氨基苯甲酸，生产L-色氨酸；甘氨酸生产L-丝氨酸。酶法：利用微生物细胞或产生的酶来制造氨基酸。延胡索酸和铵盐为

5、原料，经天冬氨酸酶催化生产L-天冬氨酸。提取法：常用毛发、血粉等蛋白质原料水解，从中提取。如胱氨酸、半胱氨酸和酪氨酸合成法：合成法获得DL-蛋氨酸、不对称合成法获得L-氨基酸。如丙氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸。传统的提取法、酶法和化学合成法由于前体物的成本高，工艺复杂，难以达到工业化生产的目的。所谓氨基酸发酵,就是以糖类和铵盐为主要原料的培养基中培养微生物,积累特定的氨基酸。这些方法成立的一个重要原因是使用选育成的氨基酸生物合成高能力的菌株。第一节谷氨酸生产一、生产原料及处理淀粉、甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜、醋酸

6、、乙醇、正烷烃等。多数厂家以淀粉为原料生产谷氨酸，少数厂以糖蜜为原料，这些原料一般要预处理。糖蜜的预处理目的：降低生物素的含量，因为含有过量的生物素会影响谷氨酸的积累。处理方法：1.活性炭处理2.水解活性炭处理3.树脂处理淀粉的处理谷氨酸生产菌都不能直接利用淀粉，所以必须将淀粉原料水解成葡萄糖后才能利用。淀粉糖化后得到淀粉水解糖，主要是葡萄糖但是根据水解条件不同，还有少量的麦芽糖、二糖、低聚糖，葡萄糖是谷氨酸菌的营养物，所以淀粉水解液的质量是发酵产高酸的重要环节。水解方法：酸解法；酶解法；酸酶结合法

7、酸解法利用无机酸为催化剂，在高温高压将淀粉转化为葡萄糖。优点：工艺简单、水解时间短、效率高、设备周转快缺点：要求有耐高温、耐高压设备，副产物也多影响糖的纯度。糖化过程：酸作用于淀粉能生成糖，其中间物质有糊精、低聚糖、麦芽糖最后生成葡萄糖。工艺流程决定水解速度的因素：淀粉乳的浓度；酸的种类和用量；水解的温度和压力。1.淀粉乳的选择：淀粉乳浓度低有利于水解。2.催化作用是氢离子的催化作用：盐酸和硫酸，国内盐酸为主pH1.5左右3.温度和压力对应：0.25-0.4mpa，时间20分钟中和：淀粉水解葡萄糖后

8、，作为催化剂的HCl必须除去。调节pH值4.5-5.0。脱色：水解液中有杂质，不利于发酵也不利于提取一般要进行脱色处理，活性碳吸附法过滤除杂：温度高易过滤但胶体物质沉淀不完全；低温过滤，糖液粘度大过滤困难。一般60-70℃。酶解法先用淀粉酶将淀粉水解成糊精和低聚糖，然后再用糖化酶将糊精和低聚糖进一步水解成葡萄糖。优点：条件温和、酶的专一性强、很少发生副产物,色泽浅，质量高。缺点：时间较长、对温度和pH的变化比较敏感、酶活力随时间延长而下降，酶活力相差较大、设备较多酶解