氨基酸生產(chǎn)工藝課件

氨基酸生產(chǎn)工藝第一節(jié)氨基酸種類及理化性質(zhì)一、氨基酸組成及結(jié)構(gòu)1、元素：C、H、O、N等2、通式：3、氨基酸的一般物理性質(zhì)常見氨基酸均為無色結(jié)晶,其形狀因構(gòu)型而異溶解性：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)熔點：氨基酸的熔點極高，一般在200℃以上。(3)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，是味精的主要成分。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(zhuǎn)，左旋者通常用（-）表示，右旋者用（+）表示。(5)光吸收：構(gòu)成蛋白質(zhì)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。Tyr、Trp、Phe在近紫外光區(qū)的最大吸收峰（λmax）和摩爾消光系數(shù)ε酪氨酸的max＝275nm，275=1.4x103;苯丙氨酸的max＝257nm，257=2.0x102;色氨酸的max＝280nm，280=5.6x103;二、分類與命名

1、命名：2、分類：⑴帶電狀況：酸性、中性、堿性；⑵側(cè)鏈結(jié)構(gòu)：脂肪、芳香、雜環(huán)；⑶側(cè)鏈極性：極性、非極性；⑷人體需求：必需、非必需。第二節(jié)氨基酸的生產(chǎn)方法一、蛋白水解法：1、酸水解2、堿水解3、酶水解1、酸水解

鹽酸、硫酸110-120℃12-24h缺點：氨基酸結(jié)構(gòu)被破壞，污染環(huán)境2、堿水解氫氧化鈉、氫氧化鋇100℃6h缺點:氨基酸結(jié)構(gòu)被破壞，消旋3、酶解優(yōu)點缺點：水解不徹底，可用于生產(chǎn)肽、胨等二、合成法：DL-蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸。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。

傳統(tǒng)的提取法、酶法和化學(xué)合成法由于前體物的成本高,工藝復(fù)雜,難以達到工業(yè)化生產(chǎn)的目的。

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(jié)構(gòu)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。1、用野生株的方法

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。典型的例子就是谷氨酸發(fā)酵。改變培養(yǎng)條件的發(fā)酵轉(zhuǎn)換法中,有變化銨離子濃度、磷酸濃度，使谷氨酸轉(zhuǎn)向谷氨酰胺和纈氨酸發(fā)酵3、結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株的方法用一種與自己想獲得的氨基酸結(jié)構(gòu)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(diào)控機制的，能夠生成過量的氨基酸。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。

谷氨酸N-乙酰谷氨酸激酶N-乙酰-γ-谷氨酰磷酸

鳥氨酸

瓜氨酸缺陷型菌株生產(chǎn)鳥氨酸瓜氨酸

精氨酸缺陷型菌株生產(chǎn)瓜氨酸

精氨酸結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株精氨酸抗反饋調(diào)節(jié)突變株生產(chǎn)精氨酸負(fù)反饋控制4、體內(nèi)及體外基因重組的方法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。體內(nèi)基因重組在應(yīng)用上又稱為雜交育種，主要方法包括：轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)染、接合轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)導(dǎo)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。細胞內(nèi)基因重組技術(shù)的缺點是，現(xiàn)在只在同種或有近緣關(guān)系的微生物之間進行并較難成功。幾種方法的比較

合成法發(fā)酵法酶法原料石油碳源、氮源底物產(chǎn)物濃度高低高產(chǎn)物類型DLLL副產(chǎn)物少多少第三節(jié)氨基酸的用途1.食品工業(yè)：強化食品(賴氨酸，蘇氨酸，色氨酸于小麥中)增鮮劑：谷氨酸單鈉和天冬氨酸苯丙氨酸與天冬氨酸可用于制造低熱量二肽甜味劑(α-天冬酰苯丙氨酸甲酯),此產(chǎn)品1981年獲FDA批準(zhǔn),現(xiàn)在每年產(chǎn)量已達數(shù)萬噸。

2.飼料工業(yè)：甲硫氨酸等必需氨基酸可用于制造動物飼料

3.醫(yī)藥工業(yè)：多種復(fù)合氨基酸制劑可通過輸液治療營養(yǎng)或代謝失調(diào)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,且副作用低。4.化學(xué)工業(yè)：谷氨基鈉作洗滌劑,丙氨酸制造丙氨酸纖維。第四節(jié)賴氨酸生產(chǎn)實例一、概述1、結(jié)構(gòu)：2，6-二氨基己酸2、存在形式：鹽酸鹽3、物理性質(zhì)：相對分子質(zhì)量：182.65熔點：263℃單斜晶系比旋光度：+21°水中溶解度：53.6g/ml（0℃）口服半致死量（LD50）：4.0g/kg二、賴氨酸發(fā)酵生產(chǎn)斜面菌種種子培養(yǎng)發(fā)酵上柱

洗脫濃縮精制鹽重結(jié)晶粗鹽1、菌種：北京棒桿菌、鈍齒棒桿菌；

2、種子擴大培養(yǎng)：

斜面一級種子二級種子3、發(fā)酵工藝及控制要點：

⑴流程：

壓縮空氣斜面淀粉水解糖油水分離器搖瓶種子配料過濾器種子罐滅菌發(fā)酵罐提取分離賴氨酸⑵培養(yǎng)基：葡萄糖糖蜜玉米漿豆餅硫酸銨碳酸鈣磷酸氫二鉀硫酸鎂味液生物素硫胺素鐵錳pH

⑶工藝條件：溫度pH種齡、接種量氧生物素硫酸銨其他第五節(jié)賴氨酸的提取和精制一、發(fā)酵液成分：1、氨基酸2、菌體3、培養(yǎng)基4、色素二、發(fā)酵液預(yù)處理：離心、沉淀三、賴氨酸提取:離子交換法1、柱子：強酸性陽離子交換樹脂，pH2.0