氨基酸工藝學(xué)

1、氨基酸工藝學(xué)1、 名詞解釋v 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。v 氨基酸：生命有機(jī)體的重要組成部分，是生命機(jī)體營養(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。v 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。v 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。v 淀粉：白色無定型結(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。v 直鏈淀粉：由不

2、分支的葡萄糖鏈構(gòu)成，葡萄糖分子間以-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）v 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）v 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。v 酸解法：利用無機(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。v 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。v 酶酸法：將淀

3、粉乳先用-淀粉酶液化，過濾除去雜質(zhì)后，然后用酸水解成葡萄糖的工藝v 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。v 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。v 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。v 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。v 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。v 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)v 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

4、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，并把這種特殊的經(jīng)濟(jì)規(guī)律運(yùn)行的有利于生存競爭的新陳代謝特性稱為細(xì)胞經(jīng)濟(jì)型v 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v 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v DX值：糖液中葡萄糖含量占干物質(zhì)的百分率。v 臨界溶氧濃度：指不影響菌的呼吸所允許的最低氧濃度。v 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。v 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

5、發(fā)生轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生不同的代謝產(chǎn)物 v 淀粉液化：利用淀粉酶將淀粉液化，轉(zhuǎn)化為糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加。v 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。v 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 流加發(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。v 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。1、 氨基酸發(fā)酵的生物學(xué)特性氨基酸發(fā)酵是典型的

6、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。2、 必須氨基酸、半必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。3、 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

7、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4、 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。5、 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

8、性：1 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。2 淀粉水解是在酶的作用下進(jìn)行的，酶解反應(yīng)條件較溫和。因而不需要耐高溫、耐高壓、耐酸的設(shè)備。3 可以在較高的淀粉濃度下水解。4 可用粗原料，由于酶制劑中菌體細(xì)胞的自溶使糖液營養(yǎng)物質(zhì)豐富，可以簡化發(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。5 雙酶法制得的糖液顏色淺、較純凈、無苦味、質(zhì)量高，有利于糖液得充分的利用。6 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。7 缺點(diǎn)：酶反應(yīng)時(shí)間長，生長周

9、期長，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。1 嚴(yán)格控制淀粉質(zhì)量：對(duì)霉?fàn)€、變質(zhì)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)生菌的的正常生長和產(chǎn)物積累。）2 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。）3 糖液中不含糊精4 糖液要清，色澤要淺，保持一定透光率5 糖液要新鮮6 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

10、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。7 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)：無還原糖含量：18%左右DE值：90%以上透光率：60%以上PH:4.64.87、 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)。（1） 谷氨酸脫氫酶催化的還原氨基化反應(yīng)（2） 轉(zhuǎn)氨酶催化的轉(zhuǎn)氨反應(yīng)（3） 谷氨酸合成酶的催化反應(yīng) (課本P35）6、 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）7、 簡述乙醛酸循環(huán)在谷氨酸發(fā)酵中的作用及其控制。（課本P38） 8、 谷氨酸發(fā)酵的主要菌種。 棒桿菌屬、短桿菌

11、屬、小桿菌屬、節(jié)桿菌屬9、 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：1 定期分純。2 小劑量誘變刺激3 高產(chǎn)菌制作安瓿管（2） 選育耐高滲透壓菌種（3） 選育不分解利用谷氨酸的突變株（4） 選育細(xì)胞膜滲透性好的突變株（5） 選育強(qiáng)化CO2固定反應(yīng)的突變株（6） 選育減弱乙醛酸循環(huán)的突變株（7） 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（8） 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（9） 選育強(qiáng)化能量代謝的突變株（10） 選育減弱HMP途徑后段酶活性的突變株10、 簡述糖蜜原料強(qiáng)制谷氨酸發(fā)酵工

12、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。（1） 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)基中，得以積累。（2） 青霉素：在發(fā)酵對(duì)數(shù)生長期早期，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。11、 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)。 12、 低糖流加高糖谷氨酸發(fā)酵工藝的優(yōu)點(diǎn)。13、 谷氨酸污染噬菌體及雜菌后的挽救措施。 14、 谷氨酸等電點(diǎn)提取法與離子交換法的基本原理 15、 單柱法、雙柱法提取谷氨酸的概念及其優(yōu)缺點(diǎn)。 16、 簡述谷氨酸發(fā)酵液的綜合利用。 17、 味精的化學(xué)名稱及其等電點(diǎn)。 18、 谷氨酸制味精為何要除鐵？除鐵的主要方法及其原理。 19、 谷氨酸中和液脫色的方法與原理。 20、 簡述影響味精結(jié)晶質(zhì)量和速度的主要因素。21、 味精結(jié)