氨基酸工藝設(shè)計(jì)學(xué)

1、 氨基酸工藝學(xué)名詞解釋氨基酸工藝學(xué)：是一門新型發(fā)酵的技術(shù)科學(xué)，以探討氨基酸發(fā)酵工廠的生產(chǎn)技術(shù)為主要目的。氨基酸：生命有機(jī)體的重要組成部分，是生命機(jī)體營(yíng)養(yǎng)、生存和發(fā)展極為重要的物質(zhì)，在生命體內(nèi)物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)調(diào)控、信息傳遞方面扮演重要的角色。全價(jià)氨基酸：動(dòng)物性蛋白質(zhì)中各種必須氨基酸之間的比值與人體構(gòu)成蛋白質(zhì)需要的比值基本一致，可以全被人體吸收。限制氨基酸：各類植物蛋白質(zhì)中的各種氨基酸比值不很適宜，缺少的氨基酸。淀粉：白色無(wú)定型結(jié)晶粉末，存在于各種植物組織中，淀粉顆粒具有一定的形態(tài)和層次分明的構(gòu)造，在顯微鏡下觀察淀粉顆粒是透明的，不同淀粉具有不同的形狀和大小。直鏈淀粉：由不分支的葡萄糖鏈構(gòu)成，葡萄糖分

2、子間以-1,4糖苷鍵聚合成，呈鏈狀結(jié)構(gòu)，分子比較小，聚合度在1006000之間。（遇碘呈藍(lán)色）支鏈淀粉：由多個(gè)較短的-1,4糖苷鍵直鏈結(jié)合而成，聚合度為10003000000之間。一種膨脹性物質(zhì)，置于水中加熱時(shí)成為膠黏的糊狀物，而且只有在加熱加壓的條件下，才能溶解于水。（呈紫紅色）糊化：淀粉在熱水中能吸收水分而膨脹，最后淀粉粒破裂，淀粉分子溶解于水中形成帶有黏性的淀粉糊，這個(gè)過程稱為糊化。酸解法：利用無(wú)機(jī)酸為催化劑，在高溫高壓下將淀粉水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖的方法。酸酶法：先將淀粉用酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶將其水解成葡萄糖的工藝。酶酸法：將淀粉乳先用-淀粉酶液化，過濾除去雜質(zhì)后，然后用酸水

3、解成葡萄糖的工藝雙酶法：用專一性很強(qiáng)的淀粉酶和糖化酶為催化劑，將淀粉水解成為葡萄糖的工藝。液化：利用液化酶使淀粉糊化，粘度降低，并水解到糊精和低聚糖的程度。糖化：用糖化酶將液化產(chǎn)物進(jìn)一步徹底水解成葡萄糖的過程。老化：分子間氫鍵已斷裂的糊化淀粉又重新排列成新氫鍵的過程，也就是一個(gè)復(fù)結(jié)晶的過程。噬菌體：侵染細(xì)菌、放線菌等微生物并使其細(xì)胞破裂死亡的一類病毒。噬菌體效價(jià)：每毫升試樣中所含有具有侵染性的噬菌體的粒子數(shù)細(xì)胞經(jīng)濟(jì)性：微生物活細(xì)胞是個(gè)遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)的開放體系，從微生物細(xì)胞對(duì)能量和化學(xué)物質(zhì)的內(nèi)外交換、增收節(jié)支、調(diào)節(jié)的規(guī)律的客觀存在出發(fā)，可以把微生物細(xì)胞作為按特殊的經(jīng)濟(jì)規(guī)律運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)實(shí)體看待，并把這

4、種特殊的經(jīng)濟(jì)規(guī)律運(yùn)行的有利于生存競(jìng)爭(zhēng)的新陳代謝特性稱為細(xì)胞經(jīng)濟(jì)型細(xì)胞經(jīng)濟(jì)系數(shù)：生成細(xì)胞的質(zhì)量與消耗基質(zhì)的質(zhì)量之比DE值：表示淀粉水解程度和糖化程度，也稱葡萄糖值，糖化液中還原糖占干物質(zhì)的百分比DX值：糖液中葡萄糖含量占干物質(zhì)的百分率。臨界溶氧濃度：指不影響菌的呼吸所允許的最低氧濃度。代謝控制發(fā)酵：就是用遺傳學(xué)或其它生物化學(xué)的方法，人為的改變、控制微生物的代謝，使有用產(chǎn)物大量生成、積累的發(fā)酵。發(fā)酵轉(zhuǎn)換：當(dāng)發(fā)酵條件發(fā)生改變時(shí)，必然會(huì)影響到生物代謝途徑分支的關(guān)鍵酶的酶量和酶活性的改變，從而導(dǎo)致發(fā)酵方向發(fā)生轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生不同的代謝產(chǎn)物 淀粉液化：利用淀粉酶將淀粉液化，轉(zhuǎn)化為糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性

5、增加。亞穩(wěn)區(qū)：在溶解度曲線與過飽和溶解度曲線之間的帶狀區(qū)域。 末端產(chǎn)物阻遏：是指由某代謝途徑末端產(chǎn)物的過量累積時(shí)而引起的反饋?zhàn)瓒?，是一種較為重要的反饋?zhàn)瓒簟Ａ骷影l(fā)酵：也叫補(bǔ)料分批發(fā)酵、半連續(xù)發(fā)酵、半連續(xù)培養(yǎng)。它是以分批培養(yǎng)為基礎(chǔ)，間歇或連續(xù)地補(bǔ)加新鮮培養(yǎng)基的一種發(fā)酵方法。結(jié)晶：是指溶質(zhì)自動(dòng)從過飽和溶液中析出形成新相的過程。只有當(dāng)溶質(zhì)濃度超過飽和溶解度后，才可能有晶體析出。其中，溶液達(dá)到過飽和狀態(tài)是結(jié)晶的前提；過飽和度是結(jié)晶的推動(dòng)力。氨基酸發(fā)酵的生物學(xué)特性氨基酸發(fā)酵是典型的代謝控制發(fā)酵，由發(fā)酵所生成的產(chǎn)物氨基酸，都是微生物中間代謝產(chǎn)物，它的積累是建立于對(duì)微生物的正常代謝的抑制上。必須氨基酸、半必

6、須氨基酸的概念及種類必須氨基酸：人體本身不能合成，只能從食物的蛋白質(zhì)中攝取，稱為必須氨基酸種類：L-賴氨酸、L-色氨酸、L-蘇氨酸、L-纈氨酸、L-亮氨酸、L-異亮氨酸、L-苯丙氨酸、L-蛋氨酸半必須氨基酸：凡是動(dòng)物體內(nèi)能合成的氨基酸種類：主要指精氨酸和酪氨酸，它們?cè)隗w內(nèi)分別由蛋氨酸和苯丙氨酸轉(zhuǎn)變而成，如果膳食中能夠直接提供這兩種氨基酸，則人體對(duì)蛋氨酸和苯丙氨酸的需要可減少。學(xué)習(xí)氨基酸發(fā)酵工藝學(xué)的目的使學(xué)生能運(yùn)用已學(xué)過的微生物學(xué)、生物化學(xué)、化工原理和分析化學(xué)等基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)一步深化與提高，來認(rèn)識(shí)與解決氨基酸發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)中的具體問題：掌握選育氨基酸生產(chǎn)菌的基本原理，了解氨基酸代謝與代謝控制發(fā)酵的基

7、本理論、發(fā)酵控制的關(guān)鍵及分離精致氨基酸的一般原理和方法，從而使學(xué)生初步具有選育新菌種、探求新工藝、新裝備和從事氨基酸發(fā)酵研究能力淀粉糊化、老化糊化：淀粉在熱水中能吸收水分而膨脹，最后淀粉粒破裂，淀粉分子溶解于水中形成帶有黏性的淀粉糊，這個(gè)過程稱為糊化。老化：分子間氫鍵已斷裂的糊化淀粉又重新排列成新氫鍵的過程，也就是一個(gè)復(fù)結(jié)晶的過程。雙酶法制淀粉糖的原理和相關(guān)酶的催化特性原理:用專一性很強(qiáng)的淀粉酶和糖化酶為催化劑，將淀粉水解成為葡萄糖的工藝酶的催化特性：酶具有較高的專一性，淀粉水解的副產(chǎn)物少，因而水解糖液純度高，DE值可達(dá)到98%以上，使糖液得到充分利用。淀粉水解是在酶的作用下進(jìn)行的，酶解反應(yīng)條

8、件較溫和。因而不需要耐高溫、耐高壓、耐酸的設(shè)備?？梢栽谳^高的淀粉濃度下水解。可用粗原料，由于酶制劑中菌體細(xì)胞的自溶使糖液營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，可以簡(jiǎn)化發(fā)酵培養(yǎng)基，少加甚至不加維生素，有利于谷氨酸發(fā)酵的穩(wěn)定，有利于提到糖酸轉(zhuǎn)化率，也有利于后道提取。雙酶法制得的糖液顏色淺、較純凈、無(wú)苦味、質(zhì)量高，有利于糖液得充分的利用。雙酶法工藝同樣適用于大米或者粗淀粉原料，可避免淀粉在加工過程中的大量流失，減少糧食消耗。缺點(diǎn)：酶反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，夏天糖液容易變質(zhì)。酶本身是蛋白質(zhì)，引起糖液過濾困難。另外要求設(shè)備較多。6、簡(jiǎn)述谷氨酸發(fā)酵制糖工藝對(duì)淀粉質(zhì)原料及最終產(chǎn)品（淀粉糖）的質(zhì)量要求。嚴(yán)格控制淀粉質(zhì)量：對(duì)霉?fàn)€、變質(zhì)

9、的淀粉，一定要經(jīng)過再精制處理后使用，否則會(huì)嚴(yán)重影響谷氨酸發(fā)酵。（因霉變淀粉一般酸度比較高，甚至存在一定數(shù)量的抑制物，有殘留毒素，將會(huì)影響谷氨酸產(chǎn)生菌的的正常生長(zhǎng)和產(chǎn)物積累。）根據(jù)發(fā)酵粗糖濃度的要求，正確控制淀粉乳濃度高低（既要使糖液濃度符合發(fā)酵要求，又盡可能降低粉漿濃度，以提高糖液純度。）糖液中不含糊精糖液要清，色澤要淺，保持一定透光率糖液要新鮮若淀粉中蛋白質(zhì)含量高，當(dāng)糖液中和過濾時(shí)除去不徹底，培養(yǎng)基中含蛋白質(zhì)及其水解產(chǎn)物時(shí)，會(huì)使發(fā)酵液產(chǎn)生大量氣泡，造成逃液和污染雜菌的危險(xiǎn)，而且給后道的谷氨酸分離提取帶來影響。水解糖液得質(zhì)指標(biāo)：色澤：淺黃、杏黃色、透明液體糊精反應(yīng)：無(wú)還原糖含量：18%左右DE

10、值：90%以上透光率：60%以上PH:4.64.8谷氨酸發(fā)酵菌中生成谷氨酸的主要酶反應(yīng)及其主導(dǎo)反應(yīng)。谷氨酸脫氫酶催化的還原氨基化反應(yīng)轉(zhuǎn)氨酶催化的轉(zhuǎn)氨反應(yīng)谷氨酸合成酶的催化反應(yīng) (課本P35）谷氨酸生物合成的理想途徑及其理論糖酸轉(zhuǎn)化率。（課本P36）簡(jiǎn)述乙醛酸循環(huán)在谷氨酸發(fā)酵中的作用及其控制。（課本P38） 谷氨酸發(fā)酵的主要菌種。 棒桿菌屬、短桿菌屬、小桿菌屬、節(jié)桿菌屬谷氨酸生物合成的調(diào)節(jié)機(jī)制及其高產(chǎn)菌株的育種策略。 谷氨酸生物合成的調(diào)節(jié)機(jī)制：（P39）高產(chǎn)菌株的育種策略:（1）日常菌種工作：定期分純。小劑量誘變刺激高產(chǎn)菌制作安瓿管選育耐高滲透壓菌種選育不分解利用谷氨酸的突變株選育細(xì)胞膜滲透性好

11、的突變株選育強(qiáng)化CO2固定反應(yīng)的突變株選育減弱乙醛酸循環(huán)的突變株選育強(qiáng)化三羧酸循環(huán)中從檸檬酸到-酮戊二酸代謝的突變株選育解除谷氨酸對(duì)谷氨酸脫氫酶反饋調(diào)節(jié)的突變株選育強(qiáng)化能量代謝的突變株選育減弱HMP途徑后段酶活性的突變株簡(jiǎn)述糖蜜原料強(qiáng)制谷氨酸發(fā)酵工藝原理。谷氨酸發(fā)酵主要是以糖蜜為發(fā)酵原料，采用大種量、添加青霉素低糖流加工藝。表面活性劑：使用生物素過量的甜菜糖蜜發(fā)酵谷氨酸時(shí)，通過添加表面活性劑（如吐溫-60）或是高級(jí)飽和脂肪酸（C1618）及其親水聚醇酯類，都能清除滲透障礙物，使胞內(nèi)的谷氨酸濃度不能積累到引起反饋調(diào)節(jié)的濃度，谷氨酸就會(huì)在細(xì)胞內(nèi)繼續(xù)不斷的優(yōu)先合成，又不斷地透過細(xì)胞膜分泌于發(fā)酵培養(yǎng)基

12、中，得以積累。青霉素：在發(fā)酵對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期早期，添加青霉素能抑制菌體細(xì)胞壁的合成，主要可抑制糖肽轉(zhuǎn)化酶，影響細(xì)胞壁肽聚糖的生物合成，形成不完整的細(xì)胞壁，進(jìn)而導(dǎo)致不完整的細(xì)胞膜，除去阻礙谷氨酸向外滲透的障礙物，使谷氨酸得以大量積累。谷氨酸溫度敏感突變株發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的機(jī)理及優(yōu)點(diǎn)。 低糖流加高糖谷氨酸發(fā)酵工藝的優(yōu)點(diǎn)。谷氨酸污染噬菌體及雜菌后的挽救措施。 谷氨酸等電點(diǎn)提取法與離子交換法的基本原理 單柱法、雙柱法提取谷氨酸的概念及其優(yōu)缺點(diǎn)。 簡(jiǎn)述谷氨酸發(fā)酵液的綜合利用。 味精的化學(xué)名稱及其等電點(diǎn)。 谷氨酸制味精為何要除鐵？除鐵的主要方法及其原理。 谷氨酸中和液脫色的方法與原理。 簡(jiǎn)述影響味精結(jié)晶質(zhì)量和速度的主