氨基酸生产.doc

河北化工医药职业技术学院 第一章 氨基酸的概述一 、氨基酸的物理性质 氨基酸系无色或白色晶体，具有200以上的高熔点，熔融的同时也分解。除了脯氨酸和羟脯氨酸溶于酒精外，一般都不溶于有机溶剂，而易溶于水，在水中的溶解度随氨基酸的种类而异，在酸性或碱性中溶解度增大。1、氨基酸的酸碱度 -氨基酸中存在-氨基和-是他们在结构。按其酸碱性质的不同，可将其分为三大类。即酸性氨基酸，碱性氨基酸和中性氨基酸。其中以种性氨基酸的种类最多。2、两性电解质特性 氨基酸分子内含有氨基和羧基，汽水溶液随PH值不同而离解，但是，侧链上的氨基，羧基，咪唑基，酚基等的存在，PK,PI受到影响、氨基酸直接用离子交换树脂和离子交换膜分离，间接用溶度差晶析分离都是利用氨基酸阴阳离子的两性电解质性质。二、氨基酸的化学性质 氨基酸的化学性质与其分子的特殊官能团如羧基、氨基和支链R集团是分不开的氨基酸的羧基具有-羧酸羧基的性质，氨基酸的氨基具有伯胺氨基的性质，NH2基与COOH基共同参加的离子交换反应，与金属离子形成配合物等。三、氨基酸的用途氨基酸是构成蛋白质的基本单位，是合成人体激素、酶及抗体的原料，参与人体新陈代谢和各种生理活动，再生命中显示特殊作用。因此各种不同的氨基酸可以用来治疗不同的疾病。不但氨基酸本身有治疗作用，氨基酸的衍生物也有治疗作用。20多年来，氨基酸在医药、保健方面的应用进展迅速，作为营养剂代谢改善剂、抗溃疡、防辐射、抗菌、治癌、镇痛，以及为特殊病人配制人工合成膳食等应用越来越多，议案计算为原料的激素，抗菌素，酶抑制剂，抗癌药等 生物活性多肽，层出不穷。 氨基酸是组成蛋白质的基本单位，也是蛋白质在体内代谢的基本形式，各种氨基酸的代谢异常往往产生蛋白质代谢紊乱，可以用某些氨基酸治疗这些疾病。此外，由于胃肠消化系统功能障碍，烧伤、外伤、手术等大出血造成的蛋白质缺损或低蛋白证，用氨基酸复合制剂治疗，具有良好的效果；对一些特殊环境下的工作人员的特殊营养亦需用专门的氨基酸制剂。食品工业是最早应用氨基酸的领域。食品中添加氨基酸的品种虽然不多，但消费量约占氨基酸总产量的60%，占销售总额的50%。近年来，氨基酸的应用范围还在不断扩大，除用作传统的调味品外，对提高食品的风味及营养价值，对食品保质、保鲜，防止食品色，香、味及外观等方面的变化和消除异臭等，都具有极为重要的作用。 L-谷氨酸-钠（MSG），俗称味精。它具有强烈的鲜味，是世界上用量最大的调味品。L-天冬氨酸钠，具有强烈的鲜味，是用量仅次于味精的调味品。甘氨酸，甜味为蔗糖的0.8倍。在果汁中加0.02%糖精和0.4%甘氨酸，可出去糖精的苦味。甘氨酸常用来制造清凉饮料。DL-丙氨酸 甜味为蔗糖的1.2倍，也可用于制造清凉饮料。D-色氨酸 甜味为蔗糖的35倍，国外用于牙膏生产，用作糖尿病人及肥胖病人调味品。L-天冬氨酰苯丙氨酸甲酯 天威约为蔗糖的150倍。本品所含热值很低，对人体无毒，分解产物能为人体吸收利用，口味正，已风靡饮料市场等食品行业；打你水溶液不耐热，7080就分解，加热至100即失去甜味。食物蛋白质经过消化道进入体内，首先是由各种酶分解成氨基酸，而后才被肌体所吸收，送到身体的各组织，用以合成各种需要的蛋白质。因此，氨基酸是肌肉、皮肤、血液、以及酶、激素等机体组成上不可缺少的物质，在营养上有很重要的作用。 组成蛋白质的氨基酸有20多种，其中大部分在体内了有其他物质合成。但色氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、异壳氨酸及缬氨酸等八种氨基酸在体内不能合成。这八种氨基酸中即使有一种不足，也就不能有效的合成蛋白质。作为食品强化作用的氨基酸主要是这些必需氨基酸或这些氨基酸的盐类。氨基酸还可做食品除臭剂、食品添香剂和发色剂、防止食品褐变、优质抗氧剂和食品保鲜剂、面包速成剂、抗菌剂、抑制有害物质生成。氨基酸饲料添加剂主要有以下功效1 能促进动物生长发育 动物在成长期，细胞增殖旺盛，特别需要蛋白质作为集体发育的原料。2 能改善肉质，提高产奶，产蛋量饲料中添加L-赖氨酸，能使猪的胴体外观好，肉质味道鲜，瘦肉率高达59%，皮和板油下降20%。而不添加L-赖氨酸瘦肉率只有40%至46%。3 可节省蛋白质饲料，是饲料得到充分利用，降低成本在饲料中加适量的蛋氨酸和赖氨酸，可矫正氨基酸的平衡，提高蛋白质利用率，并有节省高价蛋白质的作用。氨基酸添加剂还有用量少、效率高、已储存、使用安全、无副作用等特点第二章 氨基酸的生产工艺氨基酸生产方法分为四种:生物资源提取法(蛋白质水解法) 、化学合成法、发酵法(分直接发酵法和前体添加发酵法) 、酶法。以下做具体介绍。第一节 提取法生产氨基酸提取法生产氨基酸是最早应用的氨基酸生产方法,也是一类非常重要的氨基酸生产方法。1820 年首次发现生物资源提取法,1953 年用此方法能够获得20 多种主要氨基酸。胱氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、丝氨酸等仍然采用此方法生产。我国胱氨酸和半胱氨酸的提取技术已经达到国际先进水平,并且占领了世界市场的75 %。一、工艺路线提取法生产氨基酸的基本程序都是相同的。首先需要选择合适的廉价蛋白质作为原料,再采用适当的方法将蛋白质水解为混合氨基酸,然后再用合适的分离方法从混合氨基酸中分离、纯化,提取出目标氨基酸。毛发是一种优质角蛋白,在工业上实际应用的主要是人发、猪毛、羽毛,在毛发中的胱氨酸等氨基酸的含量较高,最初从毛发中提取的目标氨基酸就是胱氨酸。目前,从毛发中提取氨基酸几乎都是以胱氨酸为主线,提取胱氨酸所采取的工艺路线和早期也没有什么区别,仍然是三步法,即:先用酸将毛发水解为氨基酸,再通过三次中和精制得到胱氨酸,工艺流程如下: 也有人尝试采用两步法生产胱氨酸,即减少一步脱色和中和过程,但产品的收率并没有提高,产品质量极难保证,不得不放弃。不过用羽毛做胱氨酸一般用的是两步法,那是因为羽毛相对比人发和猪毛“干净”,且其中胱氨酸的含量较低。在提取胱氨酸的过程中副产一、二、三次母液,里面除含盐之外,还含有大量的氨基酸,有很高的价值。为此人们又开发出综合利用母液的各种方法。典型的方法是,采用树脂分离法从一次母液中提取精氨酸;采用邻二甲苯- 4 - 磺酸沉淀法从二次母液中提取亮氨酸;采用中和法从三次母液中提取酪氨酸。由于各厂家开发、掌握技术的情况不同,并不是都能同时生产胱氨酸、精氨酸、亮氨酸、酪氨酸。十年前不少企业只能生产胱氨酸,现在大都能同时生产酪氨酸、亮氨酸。但从一次母液中提取精氨酸的技术是在2003年前后才逐步成熟并大规模投入应用,还有不少企业没有掌握。第二节 化学合成法生产氨基酸氨基酸的化学合成法是利用有机合成和化学工程相结合的技术制备或生产氨基酸地方法。化学合成法与发酵法相比，最大的优点是氨基酸品种上不受限制，处制备天然氨基酸外还可以用于制备各种特殊结构的非天然氨基酸。化学合成法可以采用多种原料和多种工艺路线，生产规模大，产品容易分离提纯，特别是多种廉价原料的提供，使得合成罚有一定的竞争能力但合成法再生产L-型氨基酸时也有它的缺点，合成得到的DL-型，外消旋体必须经过光学拆分才能得到人体能够利用的L-氨基酸。适用于大规模生产的光学拆分技术有优先结晶法（接种法）。在氨基酸和氨基酸盐的过饱和溶液中。加入L-型氨基酸的晶钟后，就只有L-型氨基酸能结晶拆出；加入D-型氨基酸的晶钟后，就只有D-型氨基酸能结晶拆出。大规模生产L-谷氨酸就是采用这种方法进行拆分的。另一种拆分方法是将DL-氨基酸经乙酰化生成DL-N-乙酰氨基酸，利用-氨基酰化酶只对L-型有水解作用，而对D-型则无水解作用来进行拆分。反应物中留下的D-型再用化学方法消旋称DL-型，在反复拆分。 目前，用合成发生的氨基酸品种有蛋、甘、色、赖、谷、缬、苯丙、丙、胱等氨基酸。由于采用廉价的丙烯醛为原料和固定化氨基酰化酶新技术，生产成本显著下降，是合成法能与发酵法比美。但相对而言，合成工艺比发酵法来的复杂因此合成法今后的研究方向是简化工艺， 以直接生产出L-氨基酸应用更为先进的拆分技术。以下是以L-半胱氨酸的合成和半胱氨酸酯的合成为例说明。一、 L-半胱氨酸的合成 L-半胱氨酸是白色结晶粉末，熔点174178；可溶于水、醋酸和氢氧化铵。常将本品荣誉氢氧化铵中，然后再从盐酸中结晶出来，从而达到提纯的目的。本品暴露空气中很快氧化成胱氨酸，故必须储存在密闭容器中，避光保存。1、合成方法一 将胱氨酸溶于盐酸中，加锡箔碎片，使其还原，开始锡溶解，随后放出氢气，稀释，用硫化氢沉淀锡，溶液蒸发至近干，并将半胱氨酸盐酸盐的固体溶于乙醇中，小心地用氨将半胱氨酸沉淀，滤出沉淀，用乙醇洗涤，真空快速干燥即得成品。2、合成方法二 用锡和盐酸将50克胱氨酸还原，还原后的混合物在水浴上蒸发至70毫克，在室温下放置24小时，便获得半胱氨酸盐酸盐的晶体，倾去母液，加入丙酮将晶体磨细，过滤，再加丙酮、将晶体再磨碎，抽滤，如此反复多次，直至丙酮抽滤液成无色时为止，产品用浓硫酸做干燥剂真空干燥。3、合成方法三L-半胱氨酸是将L-胱氨酸经过还原反应，籍助直流电流的作用，使胱氨酸的二硫键断裂，接上一个氢而形成了半胱氨酸。1）溶液配制阳极液 1N盐酸250毫升。阴极液 50克胱氨酸溶于100毫升浓盐酸和200毫升水组成的溶液中。2）电解装置阳极 取索取筒一个，内装阳极液，将石墨棒插入其中，接电源的正极。阴极 在1升烧杯中，内装电解还原液，将具有小孔的铅板圆筒装入还原液中，接电源的负极。3）电解 接通电源，预热整流器，电流自1.5A升至5A，直到电解液滴入吡啶溶液无混浊即停止电解。一般68小时电解结束。4）脱色 电解液按投料量的1%加入活性炭，加温7080，保温30分钟，过滤，得滤液。5）结晶 滤液在60以下减压至粘稠状，倾出，在室温下缓慢搅拌结晶。待充分结晶后，过滤，用95%乙醇洗一次结晶，在60以下真空干燥即得成品。二、半胱氨酸酯的合成1，催化法在100毫升三口瓶中，依次加入100克半胱氨酸和500ml甲醇，震荡使之完全溶解，快速导入干燥氯化氢气体，是翻腾鼓泡。水浴加热于64-65回流1.5小时。反应结束后，将混合物减压蒸馏，出去过甲醇。代甲醇挥发至反映体积的1/4时，在0冷冻结晶。粗品用甲醇重结晶，在固态氢氧化钠存在下真空干燥，的白色结晶。在反应过程中控制好反应时间和温度，反应受热时间过长，反应物和产物均可分解，因而产率下降。同法可制半胱氨酸乙酯。2，催化-干燥法用强酸型阳离子交换树脂作催化剂，以无水硫酸钙为干燥去水剂进行的酯化反应，是较之方法一更为优越的合成方法。该方法的主要优点是：1.反应可在室温或稍微加热的条件下进行，副反应少；2.催化-干燥剂可循环使用，成本低；3.催化-干燥剂不溶于反应介质，产品易于提纯，操作便捷。试剂及规格，国产732阳离子树脂，全交换量4-5毫克当量/克。无水硫酸钙，80-100目。反应前，将树脂酸化，于100干燥24小时，储藏备用。在500ml三口瓶中，依次加入0.1ml半胱氨酸，6克树脂、14克硫酸钙、100ml甲醇。常温搅拌2.5小时，反应混合物过滤，用HCL饱和的甲醇洗涤滤渣。母液减压蒸馏，冷却结晶，用甲醇重结晶，真空干燥树脂与硫酸钙重量比3:7时效果最好）。3，酯交换法一般酯交换反应为可逆反应，产率较低，用原酸酯做酯化剂，可避免这一不足，原甲酸三乙酯即是酯交换剂，又是去水剂。反应过程中，水不断被除去，促使反应完成。在500ml三口烧杯中，依次加入0.1mol半胱氨酸，0.5mol原甲酸三乙酯100ml乙醇，快速导入干燥的氯化氢气体。于70反应1小时，在在室温反应2小时。混合物放置过夜。减压出去过多乙醇，粗品用乙醇重结晶，真空干燥。 第三节 发酵法制氨基酸发酵法是借助微生物具有合成自身所需各种氨基酸的能力，通过对菌株的诱变等处理，选育出各种营养缺陷型及抗性的变异株，以解除代谢调解中的反馈与阻遇，达到过量合成某种氨基酸的目的。氨基酸发酵是典型的代谢控制发酵。1940 年开始采用发酵法,主要从自然界野生菌经过诱导或突变筛选出营养缺陷型和抗性变异株,1957年日本用细菌发酵进行商业性生产氨基酸(味精) ,现在20 多种氨基酸大都能够用发酵法生产。产量最大的是谷氨酸,其次为赖氨酸,其它有苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、精氨酸、组氨酸、脯氨酸、鸟氨酸、瓜氨酸等。(1) 氨基酸生物合成途径研究要想培育出某种氨基酸的产生菌,首先要了解此氨基酸的生物合成途径,关键酶的反馈调控机制,考虑解除方法,从而设计育种方案。(2) 载体- 受体系统及克隆表达获得受体。氨基酸工程菌受体主要是大肠杆菌和棒状杆菌家族,通常是通过诱变选育出的基础产率高的菌株; 载体构建。有效的载体需要有在受体菌中可启动的复制起始位点,可从棒状杆菌家族内源小质粒中获得;载体所需的筛选标记及外源基因插入的多克隆位点,可从常用的克隆载体中获得; 基因转移。通常采用的方法有:原生质体转化、转导、电转化、接合转移; 外源基因克隆。通常使用营养缺陷型互补法; 基因表达。(3) 酶调控酶量的调控。也可视为酶基因转录的调控,在氨基酸途径上关键酶的表达,受到调节基因产物和代谢终产物的共同影响,诱导物利用酶的浓度较高时的合成,而阻遏物抑制酶的合成; 酶活性调节。酶的活性可受到代谢物的抑制,在达到一定浓度时,代谢产物可结合于酶上,酶由活性态聚合为无活性的复合物。(4) 构建高效氨基酸产生菌获得大量的前体物质。切断除目的氨基酸外的其它控制共用酶的终产物分枝合成途径,增加目的氨基酸前体物质的合成,可使氨基酸产量增加或减少其分解; 酶量的提高。用高拷贝的克隆载体将目的基因在宿主菌中大量扩增,将得到的关键酶基因与高拷贝的表达载体相连,将重组质粒导回原始菌株,使酶产量高;通过去除衰减子结构,消除对基因转录的抑制作用;用突变筛选出抗反馈抑制的突变株,或用定点突变的方法获得失活的调节基因。以下以丙氨酸的发酵生产说明DL-丙氨酸的直接发酵法产生丙氨酸发酵的生成途径是有转氨酶将其他氨基酸的氨基转移至丙酮酸，生成L-丙氨酸及酮酸，或经还原氨基化，在丙氨酸脱氢酶的作用下，自丙酮酸生成L-丙氨酸。但因所用菌种内存在丙氨酸消旋酶，生成的L-丙氨酸即转化生成DL-丙氨酸，故直接发酵生成的氨基酸为DL-型，与其他氨基酸发酵不同。自葡萄糖直接发酵，生成DL-丙氨酸。溶液棒杆菌7183在10%葡萄糖，K2HPO4 0.1%，MgSO47H2O 0.4%,酵母浸出汁0.1%，玉米浆0.4%，尿素1.8%，PH7.67.8的培养基中，在30培养60小时，可蓄积3%的DL-丙氨酸。另外用嗜氨小杆菌的精氨酸氧肟酸抗性菌株，可在加0.001%ZnSO47H2O的葡萄糖培养基中蓄积DL-丙氨酸47毫克/毫升，如用10%葡萄糖加10%乳酸氨的培养基中培养，财产量达60毫克/毫升。山田分离了一株耐高温，可在55温度培养，避免污染的凝结芽孢杆菌，培养43小时，产DL-丙氨酸29.5科/升。 第四节 水解法制氨基酸水解制取氨基酸的方法有酸水解法、碱水解法、酶水解法、高温高压水解法, 其中酸水解法用得最广。作为肥料用的氨基酸, 工艺上研究的主要目标是降低成本。各种不同的工艺均具不同的特点。一、三步法三步法工艺是先将废弃蛋白质水解后制得复合氨基酸, 然后经中和、螯合生成螯合物,工艺流程见图二、两步法两步法是将蛋白水解后, 不用碱作中和剂, 而以微量元素稀土元素的氧化物去除水解液中的酸, 使螯合、中和合二为一。该法较传统工艺省去了中和工序, 缩短了反应时间, 减少了碱用量, 同时提高了产品纯度, 减少了因中和生成的Na2SO4 的含量, 工艺流程见图2。三、一步法一步法是蛋白质废料用酸溶解, 得到直链蛋白, 在尚未生成氨基酸的情况下, 加入微量元素无机盐或氧化物, 金属离子与直链蛋白中的氨基酸直接进行螯合反应, 并生成螯合物。该法的特点是工艺流程短, 水解、螯合同时进行, 金属离子的轨道空白与蛋白的支链上的肽键( NH CO ) 螯合。加速氨基酸脱离蛋白质分子, 加入的金属离子同时对氨基酸起保护作用, 减少氨基酸的热分解, 提高了氨基酸的得率, 缩短了反应时间。流程见图3。第三章 氨基酸的后期精致 物质相互分离的物理化学原理为一、 平衡分离 当体系中加进热，压力等能量或者第三物质时，平衡则被破坏，均相体系变成异相体系，而实现所谓异相分离。因此，这种平衡分离是一种异相间的平衡分离，如蒸发、升华、分配、吸附、化学反应等。平衡分离是一种最经济的分离手段，它适用于性质相异的物质。二、速度差分离 当向体系中加进分离因素时，就会出现移动速度差，利用速度差可实现某种分离。速度差分离是用于性质相似的物质。 在氨基酸精致中，一般利用氨基酸的物理化学性质。物理性质方面如两性电解质的特性、溶解度、分子大小、对吸附剂的吸附特性等。也常利用化学性质，例如，因形成各种盐类或形成能可逆性转换的衍生物，大幅度的扩大与杂质的物性差，从而使分离精致的效率提高。但是，利用化学性质时，要特别注意作为目的物的氨基酸不应伴随有可逆反应，即是可逆反应，也一定要注意防止L-氨基酸的消旋现象。 氨基酸的精致：一、菌体的分离发酵液中的菌体及蛋白质妨碍分离精致，必须出去。常用的方法是根据菌体在离心力作用下用沉降法除去，这个方法为要把菌体洗净，要耗去许多能量，改进的办法是向发酵液中加表面活性剂，单宁酸，活性炭，碱土金属氧化物，丙酮等有机溶剂，待菌体和蛋白质凝集后过滤、离心分离除去。二、溶度差分离法根据各种氨基酸在水或溶剂中溶解度的差异，可以将某些氨基酸分离出来。也可利用浓度差，加以分别结晶析出，溶度差还应用于氨基酸的结晶精致，结晶是纯化物质的有力手段。从发酵液中回收氨基酸，多要求结晶成品。结晶时最好能析出大型结晶，易于母液分离过滤性好。三、离子交换法从氨基酸发酵液中分离精致氨基酸，广泛应用离子交换法提取。几乎所有的氨基酸与离子交换树脂都能起交换作用，但因氨基酸性质，如；的交换吸附能力也不同。4 特殊沉淀剂分离法某些氨基酸可以与一些有机化合物或无机化合物结合，生成有特殊性质的结晶性衍生物。利用这种性质可以分离纯化某些氨基酸。精氨酸与苯甲醛在碱性和低温条件下，可缩合成溶解度很小的苯亚甲基精氨酸；分取这种沉淀，用盐酸水解除去苯甲醛，即可得精氨酸盐酸盐。 其他的精致分离方法还有电渗析法，溶剂萃取法等。第四章 总结及氨基酸的发展 氨基酸是含氨基和羧基的有机化合物的统称,是构成生物体蛋白质的基本单位。蛋白质氨基酸有20种,非蛋白质氨基酸有400 多种,其衍生物和合成的短肽品种达数千种之多。氨基酸广泛应用于医药、食品、保健、饲料、化妆品、农药、肥料、制革、科学研究等领域。据统计全世界氨基酸的年需求量以每年10 %的速度增长,年总产量120 万t 以上。作为食品添加剂占40 % ,饲料添加剂占40 % ,医药保健等占20 %。第一节 氨基酸生产的总结氨基酸生产方法分为四种:生物资源提取法(蛋白质水解法) 、化学合成法、发酵法(分直接发酵法和前体添加发酵法) 、酶法。1820 年首次发现生物资源提取法,1953 年用此方法能够获得20 多种主要氨基酸。胱氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、丝氨酸等仍然采用此方法生产。我国胱氨酸和半胱氨酸的提取技术已经达到国际先进水平,并且占领了世界市场的75 %。1850 年开始采用化学合成法,1950 年用此技术工业化生产氨基酸,并形成大型产业。技术成熟,生产量大,年产量达到几十万吨。最大的优点是在氨基酸品种上不受限制,但产品多数是DL - 型外消旋体。产量较大的有甘氨酸、蛋氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸等。1940 年开始采用发酵法,主要从自然界野生菌经过诱导或突变筛选出营养缺陷型和抗性变异株,1957年日本用细菌发酵进行商业性生产氨基酸(味精) ,现在20 多种氨基酸大都能够用发酵法生产。产量最大的是谷氨酸,其次为赖氨酸,其它有苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、精氨酸、组氨酸、脯氨酸、鸟氨酸、瓜氨酸等。酶法是70 年代兴起的生产方法,为发酵工程的发展注入了活力,它是利用生物酶催化的立体专一性反应,从底物生产光学活性的氨基酸。反应大多在水溶液中进行,条件温和,选择性高,底物浓度高,转化率高,副产物少,生产工艺简单,分离精制容易。随着基因工程技术的迅速发展,有关酶的产量和活性显著提高,加上固定化技术和生物反应器研究成果的配合,使酶法生产氨基酸的技术取得了重大展。产量较大的有丙氨酸、门冬氨酸、色氨酸等。四种氨基酸技术各具特色,而且都在不断改进和发展。但从发展趋势看,发酵法和酶法发展最快,效益最佳,尤其随着现代生物工程技术的发展,利用DNA重组工程菌生产氨基酸日趋增多,获益增大。我国氨现在菌种产酸率低,生产效益差,高质量、高价值的氨基酸少。提取法、化学合成法和传统酶法由于前体物的成本高,工艺复杂,难以达到工业化大生产的要求。国内目前大多数采用诱变筛选获得的菌株进行发酵生产氨基酸,由于诱变工作量大,盲目性高,且筛选的突变株生理状态不佳或完全失调,产量的进一步提高有一定的局限性。应用DNA 重组,基因定向诱变,可进行生产菌的定向育种,并且能够打破种属界限,集中不同菌株的优点,从而选育出高产、优质、易于自动化生产的基因工程菌。1979 年前苏联构建了苏氨酸基因工程菌,随后日本、美国、德国纷纷进行氨基酸基因工程菌的研究工作,已经建立了基因分离、鉴定、克隆、转移和表达的一系列方法,对代谢和调控机理做了深入研究,取得了令人瞩目的成就。第二节 氨基酸生产的发展一、设备优化早期采用的一些不合理的设备已逐步被淘汰。如水解罐早期一般采用搪玻璃罐,容易被酸腐蚀,使用寿命有限。现已有不少厂家采用玻璃钢设备,造价低,寿命长。但在水解条件上必须进行调整以适应设备的变化。又如,早期落后的吊袋式自然过滤方式已被板框压滤或管式过滤器等取代。二、设备大型化早期氨基酸厂日投料量只有几吨毛发,现在一般都在几十吨。为适应生产能力增长的需要,设备普遍大型化。如水解罐原来一般用3 m3 罐,现在可达到20 m3 ;过滤面积达200 m2 的板框压滤机可大大提高过滤工序的处理能力; 50 m3 甚至更大的中和池也已投入运行;直径达2 m,高度8 m的大型树脂柱正用于氨基酸分离。三、新技术应用早期为保证水解效果,水解后一般都不赶酸。现在为减少中和时用碱量和母液中的含盐量,普遍采用水解后真空抽酸的技术,一般都使用外循环式赶酸装置。另外,柱分离技术、萃取技术、膜分离技术的应用都导致新型设备的引进,起到很好的效果。植物生长所必需的微量元素, 包括稀土元素, 除B、Mg、Ca 等主族元素外, 其余均为过渡元素。按照络合物的配位键理论, 这类元素极易与一些配位体形成稳定的螯合物。按所用螯合剂的不同, 在肥料工业中, 生产出多品种的微量元素螯合物。美国使用最多的为EDTA、柠檬酸。EDTA 对所有的过