第二章氨基酸生產(chǎn)工藝

1、n共同點(diǎn)：共同點(diǎn)：n 1）革蘭氏陽性。）革蘭氏陽性。n 2）不形成芽孢。）不形成芽孢。n 3）沒有鞭毛，不能運(yùn)動。）沒有鞭毛，不能運(yùn)動。n 4）需要生物素作為生長因子。）需要生物素作為生長因子。n 5）在通氣條件下產(chǎn)谷氨酸（需氧）在通氣條件下產(chǎn)谷氨酸（需氧微生物）。微生物）。 （1)NH43.3.谷氨酸的生物合成谷氨酸的生物合成HMP: Hexosemonophosphate pathway（1 1）EMP:EMP:丙酮酸，丙酮酸，ATP,NADHATP,NADH2 2（2 2）HMP:6HMP:6磷酸果糖磷酸果糖 3 3磷酸甘油酸磷酸甘油酸 NADPHNADPH2 2: : 酮戊二酸還原氨基

2、化必需的供氫體。酮戊二酸還原氨基化必需的供氫體。（3 3）TCATCA循環(huán)循環(huán): :生成谷氨酸前體物質(zhì)生成谷氨酸前體物質(zhì) 酮戊二酸。酮戊二酸。（4 4）COCO2 2固定反應(yīng)固定反應(yīng): :補(bǔ)充草酰乙酸。補(bǔ)充草酰乙酸。（5 5）乙醛酸循環(huán)）乙醛酸循環(huán): :使琥鉑酸、延胡索酸和蘋果酸的量得使琥鉑酸、延胡索酸和蘋果酸的量得 到補(bǔ)充，維持到補(bǔ)充，維持TCATCA循環(huán)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。循環(huán)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 谷氨酸脫氫酶谷氨酸脫氫酶（6 6）還原氨基化反應(yīng)）還原氨基化反應(yīng): : 酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸丙酮酸丙酮酸n一、培養(yǎng)基一、培養(yǎng)基n 1. 碳源：構(gòu)成菌體和合成谷氨碳源：構(gòu)成菌體和合成谷氨酸的碳架及能量的

3、來源。酸的碳架及能量的來源。n如淀粉水解糖、糖蜜、乙醇、烷如淀粉水解糖、糖蜜、乙醇、烷烴烴n （1）淀粉水解糖的制備）淀粉水解糖的制備P42-49n （2）糖蜜原料）糖蜜原料n工業(yè)上利用谷氨酸棒狀桿菌大量工業(yè)上利用谷氨酸棒狀桿菌大量積累谷氨酸，應(yīng)采用的最好方法積累谷氨酸，應(yīng)采用的最好方法是（是（ ）lA加大菌種密度加大菌種密度lB改變碳源和氮源比例改變碳源和氮源比例lC改變菌體細(xì)胞膜通透性改變菌體細(xì)胞膜通透性lD加大葡萄糖釋放量加大葡萄糖釋放量n為什么添加適量生物素或青霉素可提高為什么添加適量生物素或青霉素可提高谷氨酸產(chǎn)量？谷氨酸產(chǎn)量？n 生物素生物素：乙酰：乙酰-CoA羧化酶的輔酶，羧化酶的

4、輔酶，與脂肪酸及磷脂合成有關(guān)?？刂粕锼嘏c脂肪酸及磷脂合成有關(guān)。控制生物素含量，可改變細(xì)胞膜的成分，改變膜的含量，可改變細(xì)胞膜的成分，改變膜的透性、谷氨酸的分泌和反饋調(diào)節(jié)。透性、谷氨酸的分泌和反饋調(diào)節(jié)。n 生物素含量高時，細(xì)胞膜致密，阻生物素含量高時，細(xì)胞膜致密，阻礙礙Glu分泌，并引起反饋抑制，加適量分泌，并引起反饋抑制，加適量青霉素可提高青霉素可提高Glu產(chǎn)量。產(chǎn)量。n 青霉素青霉素：抑制肽聚糖合成中的轉(zhuǎn)肽：抑制肽聚糖合成中的轉(zhuǎn)肽酶活性，引起肽聚糖結(jié)構(gòu)中肽橋無法交酶活性，引起肽聚糖結(jié)構(gòu)中肽橋無法交聯(lián)，造成細(xì)胞壁缺損，在膨脹壓的作用聯(lián)，造成細(xì)胞壁缺損，在膨脹壓的作用下代謝物外滲，降低了谷氨酸

5、的反饋抑下代謝物外滲，降低了谷氨酸的反饋抑制，提高了產(chǎn)量。制，提高了產(chǎn)量。) ) ) )環(huán)境條件引起谷氨酸合成的代謝轉(zhuǎn)換環(huán)境條件引起谷氨酸合成的代謝轉(zhuǎn)換2. 2. 不溶性鹽沉淀法不溶性鹽沉淀法（1 1）鋅鹽法）鋅鹽法谷氨酸鋅離子谷氨酸鋅離子 谷氨酸鋅沉淀谷氨酸鋅沉淀 溶液溶液 谷氨酸結(jié)晶谷氨酸結(jié)晶pH6.3加酸加酸pH2.4谷氨酸濃度為谷氨酸濃度為4 48 8時，易得到結(jié)晶。時，易得到結(jié)晶。 3.5%88時，易析出時，易析出 谷氨酸（質(zhì)輕，純度低）谷氨酸（質(zhì)輕，純度低）pHpH值：值：pIpI處，緩慢加酸。處，緩慢加酸。溫度：低溫，溶解度小，有利于結(jié)溫度：低溫，溶解度小，有利于結(jié)晶。晶。晶種：

6、掌握好時機(jī)，在介穩(wěn)區(qū)投晶晶種：掌握好時機(jī)，在介穩(wěn)區(qū)投晶種。種。 過早：溶化過早：溶化 過晚：刺激細(xì)小晶核形成過晚：刺激細(xì)小晶核形成n（2）鹽酸鹽法：）鹽酸鹽法：n Glu在濃鹽酸中生成并析出谷氨在濃鹽酸中生成并析出谷氨酸鹽酸鹽。酸鹽酸鹽。 n 這是用鹽酸水解面筋生產(chǎn)谷氨酸的這是用鹽酸水解面筋生產(chǎn)谷氨酸的原理。原理。n（3）鈣鹽法：）鈣鹽法：n 高溫谷氨酸鈣溶解度大，與菌體高溫谷氨酸鈣溶解度大，與菌體等不溶性雜質(zhì)等不溶性雜質(zhì) 分開，降溫，析出谷氨分開，降溫，析出谷氨酸鈣沉淀，加酸鈣沉淀，加NaHCO3 直接得到味精。直接得到味精。n 4.4.離子交換法離子交換法工藝流程工藝流程P72P72 用陽

7、離子交換樹脂吸附谷氨酸形成的陽離用陽離子交換樹脂吸附谷氨酸形成的陽離子，再用熱堿（子，再用熱堿（ 60 60 4% NaOH 4% NaOH ）洗脫，收集）洗脫，收集相應(yīng)流分，加鹽酸結(jié)晶。相應(yīng)流分，加鹽酸結(jié)晶。 GA+ GA GA- GA= 12 pI谷氨酸是酸性氨基酸，含谷氨酸是酸性氨基酸，含2個羧基個羧基1個氨基，個氨基，與陰離子交換樹脂要比與陽離子交換樹與陰離子交換樹脂要比與陽離子交換樹脂強(qiáng)，但陰離子機(jī)械強(qiáng)度差，價格貴，脂強(qiáng)，但陰離子機(jī)械強(qiáng)度差，價格貴，因而用陽離子交換樹脂。因而用陽離子交換樹脂。理論上講發(fā)酵液上柱的理論上講發(fā)酵液上柱的pH值應(yīng)低于值應(yīng)低于3.22，但實(shí)際上控制在但實(shí)際上

8、控制在5.0 6.0之間，因之間，因Na+、NH4+交換能力交換能力谷氨酸，優(yōu)先交換，置谷氨酸，優(yōu)先交換，置換出換出H+使使pH值低于值低于3.2，使谷氨酸成為，使谷氨酸成為陽離子，但不能陽離子，但不能6.0。起晶方法起晶方法n（1）自然起晶法（不常用）自然起晶法（不常用)n 蒸發(fā)濃縮至不穩(wěn)區(qū)，加稀溶液進(jìn)入介蒸發(fā)濃縮至不穩(wěn)區(qū)，加稀溶液進(jìn)入介穩(wěn)區(qū)，形成晶體。穩(wěn)區(qū)，形成晶體。 n（2）刺激起晶法（生產(chǎn)粉末味精）刺激起晶法（生產(chǎn)粉末味精）n 蒸發(fā)濃縮至介穩(wěn)區(qū)，冷卻進(jìn)入不穩(wěn)區(qū)，蒸發(fā)濃縮至介穩(wěn)區(qū)，冷卻進(jìn)入不穩(wěn)區(qū)，析出晶核。析出晶核。 n（3）晶種起晶法（生產(chǎn)結(jié)晶味精）晶種起晶法（生產(chǎn)結(jié)晶味精）n 蒸發(fā)濃縮至介穩(wěn)區(qū)的較低濃度，投晶蒸發(fā)濃縮至介穩(wěn)區(qū)的較低濃度，投晶種。種。我國味精技術(shù)進(jìn)展情況我國味精技術(shù)進(jìn)展情況制糖工藝進(jìn)展：制糖工藝進(jìn)展：酸法水解酸法水解酶酸法水解酶酸法水解雙酶法水解。雙酶法水解。發(fā)酵工藝進(jìn)展發(fā)酵工藝進(jìn)展：亞適量生物素水平（產(chǎn)酸：亞適量生物素水平（產(chǎn)酸4 46g6gdldl） 高生物素水平（產(chǎn)酸高生物素水平（產(chǎn)酸121215g15gdldl）。）。提取工藝進(jìn)展：提取工藝進(jìn)展：等電點(diǎn)法（少數(shù)鋅鹽法）等電點(diǎn)法（少