氨基酸生產(chǎn)工藝PPT精選文檔

1、1第十章第十章 氨基酸藥物氨基酸藥物2第一節(jié)第一節(jié) 氨基酸種類及理化性質氨基酸種類及理化性質一、氨基酸組成及結構一、氨基酸組成及結構w1、元素：、元素：C、H、O、N等等w2、通式：、通式：33、氨基酸的一般物理性質、氨基酸的一般物理性質常見氨基酸均為無色結晶,其形狀因構型而異(1)(1)溶解性：溶解性：各種氨基酸在水中的溶解度差別很大，并能溶解于稀酸或稀堿中，但不能溶解于有機溶劑。通常酒精能把氨基酸從其溶液中沉淀析出。(2) (2) 熔點：熔點：氨基酸的熔點極高，一般在200以上。(3) (3) 味感：味感：其味隨不同氨基酸有所不同，有的無味、有的為甜、有的味苦，谷氨酸的單鈉鹽有鮮味，是味精

2、的主要成分。(4)(4)旋光性：旋光性：除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性，能使偏振光平面向左或向右旋轉，左旋者通常用（-）表示，右旋者用（+）表示。(5)(5)光吸收：光吸收：構成蛋白質的20種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠紫外區(qū)(220nm)均有光吸收。在近紫外區(qū)(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。TyrTyr、TrpTrp、PhePhe在近紫外光區(qū)的最大在近紫外光區(qū)的最大吸收峰（吸收峰（maxmax）和摩爾消光系數(shù)）和摩爾消光系數(shù)v酪氨酸的酪氨酸的 maxmax275nm275nm， 275275=1.4x=1.4x103 ; ;v苯丙氨酸的苯丙氨酸的 m

3、axmax257nm257nm， 257257=2.0 x10=2.0 x102; ;v色氨酸的色氨酸的 maxmax280nm280nm， 280280=5.6x10=5.6x103; ;44、化學通性：-COOH：成鹽、成酯、酰胺化、脫羧、酰氯化；-NH2：成鹽、脫氨兩性解離肽鍵5酪氨酸酚羥基：米倫反應、福林-達尼斯反應；精氨酸胍基:坂口反應色氨酸吲哚基：遇芳醛變紅組氨酸咪唑基：pauly反應67二、分類與命名1、命名：2、分類：帶電狀況：酸性、中性、堿性； 側鏈結構：脂肪、芳香、雜環(huán)； 側鏈極性：極性、非極性； 人體需求：必需、非必需。8第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn)方法w一、蛋白水解法：w1、酸

4、水解w2、堿水解w3、酶水解91、酸水解w 鹽酸、硫酸w 110-120w 12-24hw 缺點：氨基酸結構被破壞，污染環(huán)境102、堿水解w氫氧化鈉、氫氧化鋇w 100w 6h 缺點:氨基酸結構被破壞，消旋113、酶解w優(yōu)點 缺點：水解不徹底，可用于生產(chǎn)肽、胨等12二、合成法：二、合成法：DL-DL-蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸、苯蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸。丙氨酸。三、酶法：利用微生物細胞或微生物產(chǎn)生的酶來三、酶法：利用微生物細胞或微生物產(chǎn)生的酶來制造氨基酸。制造氨基酸。 傳統(tǒng)的提取法、酶法和化學合成法由于前體物的傳統(tǒng)的提取法、酶法和化學合成法由于前體物的成本高成本高, ,工藝復雜工藝復雜,

5、 ,難以達到工業(yè)化生產(chǎn)的目的。難以達到工業(yè)化生產(chǎn)的目的。 13四、發(fā)酵法四、發(fā)酵法直接發(fā)酵法：野生菌株發(fā)酵、 營養(yǎng)缺陷型突變株發(fā)酵、 氨基酸結構類似物抗性突變株發(fā)酵 營養(yǎng)缺陷型兼抗性突變株發(fā)酵。14 1、用野生株的方法用野生株的方法 w這是從自然界獲得的分離菌株進行發(fā)酵生產(chǎn)的一種方法。w典型的例子就是谷氨酸發(fā)酵。w改變培養(yǎng)條件的發(fā)酵轉換法中,有變化銨離子濃度、磷酸濃度，使谷氨酸轉向谷氨酰胺和纈氨酸發(fā)酵 15 2、用營養(yǎng)缺陷變異株的方法用營養(yǎng)缺陷變異株的方法w這一方法是誘變出菌體內(nèi)氨基酸生物合成某步反應阻遏的營養(yǎng)缺陷型變異體，使生物合成在中途停止，不讓最終產(chǎn)物起控制作用。w這種方法中有用高絲氨酸

6、缺陷株的賴氨酸發(fā)酵，有用精氨酸缺陷株的鳥氨酸發(fā)酵，還有用異亮氨酸缺陷株的脯氨酸發(fā)酵。 16w 谷氨酸谷氨酸w N-乙酰乙酰 谷氨酸激酶谷氨酸激酶w N-乙酰乙酰-谷氨酰磷酸谷氨酰磷酸w w 鳥氨酸鳥氨酸w 瓜氨酸缺陷型菌株生產(chǎn)鳥氨酸瓜氨酸缺陷型菌株生產(chǎn)鳥氨酸w 瓜氨酸瓜氨酸w 精氨酸缺陷型菌株生產(chǎn)瓜氨酸精氨酸缺陷型菌株生產(chǎn)瓜氨酸w 精氨酸結構類似物抗性突變株精氨酸結構類似物抗性突變株w 精氨酸精氨酸 抗反饋調節(jié)突變株生產(chǎn)精氨酸抗反饋調節(jié)突變株生產(chǎn)精氨酸17 3、結構類似物抗性突變株的方法結構類似物抗性突變株的方法w用一種與自己想獲得的氨基酸結構相類似的化合物加入培養(yǎng)基內(nèi)，使其發(fā)生控制作用，從而

7、抑制微生物的生長。這樣，就可以得到在這種培養(yǎng)基中能夠生長的變異株，而這種變異株正是解除了調控機制的，能夠生成過量的氨基酸。w利用此方法發(fā)酵的有:蘇氨酸、賴氨酸、異亮氨酸、組氨酸和精氨酸。 18w 谷氨酸谷氨酸w N-乙酰乙酰 谷氨酸激酶谷氨酸激酶w N-乙酰乙酰-谷氨酰磷酸谷氨酰磷酸w w 鳥氨酸鳥氨酸w 瓜氨酸缺陷型菌株生產(chǎn)鳥氨酸瓜氨酸缺陷型菌株生產(chǎn)鳥氨酸w 瓜氨酸瓜氨酸w 精氨酸缺陷型菌株生產(chǎn)瓜氨酸精氨酸缺陷型菌株生產(chǎn)瓜氨酸w 精氨酸結構類似物抗性突變株精氨酸結構類似物抗性突變株w 精氨酸精氨酸 抗反饋調節(jié)突變株生產(chǎn)精氨酸抗反饋調節(jié)突變株生產(chǎn)精氨酸19 4 、 體內(nèi)及體外基因重組的方法體內(nèi)

8、及體外基因重組的方法w基因工程包括細胞內(nèi)基因重組方法和試管內(nèi)的體外基因重組方法。w體內(nèi)基因重組在應用上又稱為雜交育種，主要方法包括：轉化、轉染、接合轉移、轉導和細胞融合等，這都是在細胞內(nèi)暫時地產(chǎn)生染色體的局部二倍體，在兩條DNA鏈之間引起兩次以上的交叉，是遺傳性重組現(xiàn)象。w細胞內(nèi)基因重組技術的缺點是，現(xiàn)在只在同種或有近緣關系的微生物之間進行并較難成功。 20幾種方法的比較w合成法合成法 發(fā)酵法發(fā)酵法酶法酶法原料原料石油石油碳源、氮源碳源、氮源底物底物產(chǎn)物濃度產(chǎn)物濃度高高低低高高產(chǎn)物類型產(chǎn)物類型DLLL副產(chǎn)物副產(chǎn)物少少多多少少21第三節(jié)第三節(jié) 氨基酸的用途氨基酸的用途w1.食品工業(yè)：w強化食品(

9、賴氨酸，蘇氨酸，色氨酸于小麥中)w增鮮劑：谷氨酸單鈉和天冬氨酸w苯丙氨酸與天冬氨酸可用于制造低熱量二肽甜味劑(-天冬酰苯丙氨酸甲酯),此產(chǎn)品1981年獲FDA批準,現(xiàn)在每年產(chǎn)量已達數(shù)萬噸。 22w2.飼料工業(yè)飼料工業(yè)：w甲硫氨酸等必需氨基酸可用于制造動物飼料甲硫氨酸等必需氨基酸可用于制造動物飼料 w3.醫(yī)藥工業(yè)：醫(yī)藥工業(yè)：w多種復合氨基酸制劑可通過輸液治療營養(yǎng)或代謝失調多種復合氨基酸制劑可通過輸液治療營養(yǎng)或代謝失調 w苯丙氨酸與氮芥子氣合成的苯丙氨酸氮芥子氣對骨髓腫瘤治苯丙氨酸與氮芥子氣合成的苯丙氨酸氮芥子氣對骨髓腫瘤治療有效療有效,且副作用低。且副作用低。 w 4.化學工業(yè)化學工業(yè)：w谷氨基

10、鈉作洗滌劑谷氨基鈉作洗滌劑,丙氨酸制造丙氨酸纖維丙氨酸制造丙氨酸纖維。23第四節(jié)第四節(jié) 賴氨酸生產(chǎn)實例賴氨酸生產(chǎn)實例24一、概述一、概述w1、結構：、結構：2，6-二氨基己酸二氨基己酸25w2、存在形式：鹽酸鹽w3、物理性質：相對分子質量：182.65w 熔點：263w 單斜晶系w 比旋光度：+21w 水中溶解度：53.6g/ml（0）w 口服半致死量（LD50）：4.0g/kg26二、賴氨酸發(fā)酵生產(chǎn)二、賴氨酸發(fā)酵生產(chǎn)w斜面菌種斜面菌種 種子培養(yǎng)種子培養(yǎng) 發(fā)酵發(fā)酵 上柱上柱w 洗脫洗脫w 濃縮濃縮精制鹽精制鹽 重結晶重結晶 粗鹽粗鹽271、菌種：北京棒桿菌、鈍齒棒桿菌、菌種：北京棒桿菌、鈍齒棒桿菌； 282、種子擴大培養(yǎng)、種子擴大培養(yǎng)： 斜面 一級種子 二級種子29： 流程： 30w壓縮空氣 斜面 淀粉水解糖w油水分離器 搖瓶種子 配料w 過濾器 種子罐 滅菌w 發(fā)酵罐w 提取分離w 賴氨酸31培養(yǎng)基： 32工藝條件： 溫度 pH 種齡、接種量 氧 生物素 硫酸銨 其他333435三、賴氨酸提取三、賴氨酸提取:離子交換法離子交換法1、柱子：強酸性陽離子交換樹脂，、柱子：