年产五万吨l苏氨酸发酵工艺

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1、中北大学2014年发酵工程课程设计说明书1绪论1.1苏氨酸简介L-苏氨酸是一种必需的氨基酸，苏氨酸有四种异构体，天然存在并且对机体有生理作用的是L-苏氨酸。苏氨酸主要用于医药、化学试剂、食品强化剂、饲料添加剂等方面。特别是饲料添加剂方面的用量增长快速，它常添加到未成年仔猪和家禽的饲料中，是猪饲料的第二限制氨基酸和家禽饲料的第三限制氨基酸。在配合饲料中加入L-苏氨酸，具有如下的特点：①可以调整饲料的氨基酸平衡，促进禽畜生长；②可改善肉质；③可改善氨基酸消化率低的饲料的营养价值；④可降低饲料原料成本；因此在欧盟国家（主要是德国、比利时、丹麦

2、等）和美洲国家，已广泛地应用于饲料行业。在医药方面，苏氨酸是氨基酸大输液的主要成分之一。常用于手术前后、创伤、烧伤、骨折、营养不良、慢性消耗性疾病等的辅助治疗，是临床用量很大的品种。发酵法生产苏氨酸，其优点是可利用廉价的葡萄糖原料直接生产产品，菌种特性专一，发酵液中几乎不含其它氨基酸，提纯后产品质量好，成本低，易于大规模生产。选择具有国际先进水平高产酸、高转化率基因工程菌种，生产苏氨酸，不但附加值更高，而且能够发挥氨基酸发酵企业自身的优势，改变氨基酸发酵企业产品单一，利润较薄的状况。发酵法生产氨基酸是利用微生物具有合成自身所需氨基酸的能

3、力，通过诱变筛选，选育出具有各种缺陷型及抗性的菌株，以解除代谢调节的反馈和阻遏，达到过量合成目的氨基酸的生产方法。微生物细胞内的氨基酸合成都是以一些代谢中间产物为底物，保证各种氨基酸的平衡和不断供应。1.1.1苏氨酸的结构理化性质名称：L-苏氨酸（L-Threonine）(β-羟基-α-氨基丁酸)简写：Thr法定编号：CAS72-19-5结构式：CH3CH(OH)CH(NH2)COOH分子式：C4H9NO3分子量：119.12白色斜方晶系或结晶性粉末。无臭，味微甜。253℃第26页中北大学2014年发酵工程课程设计说明书熔化并分解。高温

4、下溶于水，25°C溶解度为20.5g/100ml。等电点5.6。不溶于乙醇、乙醚和氯仿。苏氨酸在机体内的代谢途径和其他氨基酸不同，是唯一不经过脱氢酶作用和转氨基作用，而是通过苏氨酸脱水酶（TDH）和苏氨酸脱酶（TDG）以及醛缩酶催化而转变为其他物质的氨基酸。途径主要有3条：通过醛缩酶代谢为甘氨酸和乙醛；通过TDG代谢为氨基丙酸、甘氨酸、乙酰COA；通过TDH代谢为丙酸和α-氨基丁酸。1.1.2苏氨酸的作用来源及发展苏氨酸是一种重要的营养强化剂，可以强化谷物、糕点、乳制品，和色氨酸一样有缓解人体疲劳，促进生长发育的效果。医药上，由于苏氨酸

5、的结构中含有羟基，对人体皮肤具有持水作用，与寡糖链结合，对保护细胞膜起重要作用，在体内能促进磷脂合成和脂肪酸氧化。其制剂具有促进人体发育抗脂肪肝药用效能，是复合氨基酸输液中的一个成分。同时，苏氨酸又是制造一类高效低过敏的抗生素——单酰胺菌素的原料。苏氨酸用于医药、化学试剂、食品强化剂、饲料添加剂等方面。特别是饲料添加剂方面用量增长快速，它常添加到未成年仔猪和家禽的饲料中，是猪饲料的第二限制氨基酸和家禽饲料的第三限制氨基酸。随着人民生活水平的提高和养殖业的发展，苏氨酸作为饲料用氨基酸，广泛用于添加仔猪饲料、种猪饲料、肉鸡饲料、对虾饲料和鳗

6、鱼饲料等。主要食物来源：发酵食品（谷物制品）、鸡蛋、茼蒿、奶、花生、米、胡萝卜、叶菜类、番木瓜、苜蓿等。苏氨酸的生产方法主要有发酵法，蛋白质水解法和化学合成法三种，目前微生物发酵法已经成为生产苏氨酸的主流方法。长期以来，国际市场对苏氨酸的需求持续稳定增长，是需求增长最快的氨基酸品种之一，特别是在化学及生化、食品添加剂、饲料添加剂等方面的用量增长快速，大有取代色氨酸而成为除赖氨酸、蛋氨酸以外的发展最迅速的第三大氨基酸。目前全世界苏氨酸的需求量不应低于8万t/年，缺口较大，且每年将以10%~12%的速度递增。苏氨酸发酵法菌种来源有大肠杆菌、

7、短杆菌、谷氨酸棒杆菌等。第26页中北大学2014年发酵工程课程设计说明书2菌种的选择与制备2.1菌种选择与保藏2.1.1菌种选择关于菌种的选择，通过查资料工业一般使用大肠杆菌基因工程，因其产量大，没有反馈抑制，本设计采用大肠杆菌基因工程菌发酵工艺来生产苏氨酸，所以对于菌种来源需要从菌种机构来买。2.1.2菌种保藏菌种保藏的原理：通过低温、干燥、隔绝空气和断绝营养等手段，以最大限度的降低菌种的代谢强度抑制细菌的生长和繁殖。由于菌种的代谢相对静止，生命活动将处于休眠状态，从而可以保藏很长时间。要求保存的菌种在复苏后除保持以前的生活和繁殖能力

8、，不发生形态特征、生理状态以及遗传性状的改变外，还不允许污染任何杂菌。此外，保存前应确保菌种的单纯性，先分离单菌落后进行鉴定，然后再繁殖保存。菌种常用的保存的方法有斜面冰箱保藏法、沙土管保藏法、菌丝速冻法、