第五章 微生物與現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè) 2 氨基酸.ppt

第三節(jié)氨基酸發(fā)酵氨基酸 合成法 抽提法氨基酸工業(yè)起源于日本1909年面筋酸水解生產(chǎn)谷氨酸1956年由發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸我國氨基酸發(fā)酵工業(yè)1964年上海投產(chǎn)賴氨酸 蛋氨酸 異亮氨酸 纈氨酸 蘇氨酸等12種氨基酸 一 氨基酸的用途 一 食品工業(yè)甜味劑 甘氨酸 丙氨酸酸味劑 天門冬氨酸 谷氨酸等鮮味劑 天門冬氨酸鈉 谷氨酸鈉等甘氨酸可用于清涼飲料賴氨酸 加強食品 飼料 天冬甜肽 Aspartom L Asp和L phe合成美國Searle公司30年前低熱量營養(yǎng)性甜味劑口感近似蔗糖甜度為蔗糖的25 30倍熱量僅為蔗糖的1 160全球總銷量已1 5萬噸阿麗泰 Alitame 由天冬氨酸與丙氨酸合成甜味更純正 耐熱性更好最適用于面包 餅干 蛋糕等焙烤食品 聚賴氨酸 食品保鮮劑肉類 家禽 海產(chǎn) 面包餅干和各種谷物食品的防腐保鮮高級吸水性聚合物 嬰兒尿片等產(chǎn)品日本年產(chǎn)已達1千多噸 聚谷氨酸 綠色塑料食品包裝到一次性餐具和其它各種工業(yè)用途它在自然界中可迅速降解不環(huán)境污染日本已開發(fā)成功并有產(chǎn)品上市 二 醫(yī)藥工業(yè)1 氨基酸混合液 高營養(yǎng)液2 治療用 1 肝臟治療 鳥氨酸 瓜氨酸等用以降低血氨異亮氨酸 亮氨酸等糾正血漿氨基酸失衡Met 胱氨酸用于治療脂肪肝2 消化道疾病治療 Gln His治療消化道潰瘍 Gly Glu調(diào)節(jié)胃液酸度 3 腦病治療 L Glu與L Gln改善腦出血后遺癥的記憶障礙 氨基酸治療癲癇等左旋多巴用于震顫性麻痹等4 心血管治療Asp用于心率失常 三 化妝品胱氨酸用于護發(fā)Ser用于雪花膏Glu Gly Ala與脂肪酸形成的表面活性劑有洗凈 抗菌作用谷氨酸堿鹽 精氨酸堿鹽 化妝品對皮膚無刺激性 四 其他聚谷氨酸是合成皮革原料和表面活性劑原料四大飼料氨基酸 蛋氨酸 賴氨酸蘇氨酸 色氨酸色氨酸 提高豬的瘦肉率 減少脂肪使豬肉味道更鮮美 聚精氨酸 農(nóng)用地膜作為洗滌劑 廢水處理劑等工業(yè)用途 二 氨基酸發(fā)酵機制典型的代謝控制發(fā)酵發(fā)酵產(chǎn)物氨基酸 中間代謝產(chǎn)物積累 要求微生物正常代謝的抑制關(guān)鍵 控制機制被解除打破微生物正常代謝調(diào)節(jié) 1 生產(chǎn)菌株已分離到的菌株屬不同的屬 但具有相似的特性 1 革藍氏陽性2 不形成芽孢3 沒有鞭毛 不能運動4 需要生物素作為生產(chǎn)因子5 在通氣條件下才能產(chǎn)生谷氨酸 谷氨酸產(chǎn)生菌棒桿菌屬北京棒桿菌C pekinenseCorynebacterium鈍齒棒桿菌C crenatum谷氨酸棒桿菌C glutamicum百合棒桿菌C lilium美棒桿菌C callunae力士棒桿菌C herculis短桿菌屬乳糖發(fā)酵短桿菌B lactofermentumBrevibacterium叉開短桿菌B divaricatum黃色短桿菌B flvum硫殖短桿菌B thiogenitalis產(chǎn)氨短桿菌B ammoniagenes小桿菌屬嗜氨小桿菌Microbacteriumammoniaphilum節(jié)桿菌屬球形節(jié)桿菌Arthrobacterglobiformis 2 谷氨酸的生物合成原料 糖和尿素 通氣條件TCA循環(huán) 酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸脫氫酶COOHCOOHC O谷氨酸脫氫酶CHNH2CH2 NH4 NADPH2CH2 H2O NADPCH2CH2COOHCOOH 由葡萄糖生物合成谷氨酸的代謝途徑 顏方貴 葡萄糖6 P 葡萄糖6 P 葡萄糖酸3 P 甘油醛5 P 核糖丙酮酸乙酰CoA草酰乙酸檸檬酸蘋果酸異檸檬酸延胡索酸琥珀酸酮戊二酸谷氨酸透過細(xì)胞膜谷氨酸 3 谷氨酸的提取1 等電點法 pK1 2 19 pK2 4 28 pI 3 2發(fā)酵液pH調(diào)到等電點 使Glu沉淀2 離子交換法 用強酸型陽離子樹脂 732 氫型吸附后 用60 C4 的NaOH洗脫3 雙柱法 先用弱酸型陽離子交換樹脂 氫型 除去陽離子雜質(zhì) 再用磺酸型陽離子交換樹脂吸附谷氨酸 用堿液洗脫4 鋅鹽法 利用谷氨酸鋅在水溶液中的溶解度低的原理 將發(fā)酵液中的谷氨酸一次進行回收 4 味精制造谷氨酸溶于水 活性炭脫色 加Na2CO3中和 谷氨酸單鈉 味精粗品 除鐵 壓濾 活性炭脫色 壓濾 減壓濃縮 結(jié)晶 離心分離 干燥 成品 三 賴氨酸發(fā)酵 2 6 二氨基己酸 堿性氨基酸 有D型和L型構(gòu)型HCNH2人體必須氨基酸之一CH2促進兒童發(fā)育 增強體質(zhì)CH2缺乏導(dǎo)致蛋白缺乏癥 病變 CH2谷類食物中最缺乏的氨基酸HCNH2飼料工業(yè) 有效提高豬 COOH禽的增重 改善瘦肉品質(zhì)世界產(chǎn)量每年超過10萬噸日本占世界產(chǎn)量60 1 生產(chǎn)菌株細(xì)菌 棒桿菌 短桿菌 假單胞菌埃希氏菌 芽孢桿菌真菌 酵母 假絲酵母 隱球酵母生產(chǎn)菌種 谷氨酸棒桿菌 黃色短桿菌和乳糖發(fā)酵短桿菌的各種突變株這些菌株中合成賴氨酸的調(diào)控途徑比大腸桿菌簡單 細(xì)胞膜對賴氨酸的通透性較有利 賴氨酸產(chǎn)生菌谷氨酸棒桿菌 Hse 高絲氨酸黃色短桿菌 Thrs Met 黃色短桿菌 AECr S 2氨基乙基L半胱氨酸乳糖發(fā)酵短桿菌 AECr Ala CClr 氯己內(nèi)酰胺乳糖發(fā)酵短桿菌 AECr Ala CClr