第三章氨基酸药物生产工艺

第三章氨基酸药物生产工艺 生化药物的定义 分类 特点 定义 具体运用生物化学研究方法 从生物体中经提取 分离 纯化等手段获得的天然存在的生化活性物质或将上述这些物质加以结构改造或人工合成创造出的自然界没有的新的活性物质 通称生化药物 Biochemicalmedicine 分类 主要从以下脏器中制取生化药物 Contents 蛋白质氨基酸 编码氨基酸 非蛋白氨基酸 D型氨基酸 氨基酸 氨基酸等 衍生氨基酸 谷氨酰胺 硫酸甘氨酸 磷葡精氨酸等 一 氨基酸类的分类 第一节概述 氨基酸在工业上的应用 其甜度为蔗糖200倍 属于低热能甜味剂 第二节氨基酸的生产方法 蛋白水解法 胱氨酸 半胱氨酸化学合成法 甘氨酸 蛋氨酸 丙氨酸 苯丙氨酸 丝氨酸等发酵法 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 赖氨酸 亮氨酸等酶法 丙氨酸 天冬氨酸 色氨酸等 第二节氨基酸的生产方法 一 蛋白水解法 1 酸水解 盐酸 硫酸 110 120 12 24h 缺点 氨基酸结构被破坏 污染环境2 碱水解 氢氧化钠 氢氧化钡 100 6h 缺点 氨基酸结构被破坏 消旋作用3 酶水解 缺点 水解不彻底 可用于生产肽 胨等 二 合成法 DL 蛋氨酸 丙氨酸 甘氨酸 苯丙氨酸 三 酶法 利用微生物细胞或微生物产生的酶来制造氨基酸 传统的提取法 酶法和化学合成法由于前体物的成本高 工艺复杂 难以达到工业化生产的目的 四 发酵法 直接发酵法 野生菌株发酵营养缺陷型突变株发酵氨基酸结构类似物抗性突变株发酵营养缺陷型兼抗性突变株发酵 氨基酸发酵的特点 代谢控制发酵 又称新型发酵 氨基酸发酵是典型的代谢控制发酵 由发酵所生成的产物 氨基酸 都是微生物的中间代谢产物 它的积累是建立于对微生物正常代谢的抑制 在脱氧核糖核酸 DNA 的分子水平上改变 控制微生物的代谢 使有用产物大量生成 积累 氨基酸发酵为好气性发酵菌种 细菌 几种方法的比较 第三节重要氨基酸药物的生产工艺 结构 2 6 二氨基己酸 一 概述 一 赖氨酸生产实例 一 概述 一 概述 存在形式 盐酸盐物理性质 相对分子质量 182 65熔点 263 单斜晶系比旋光度 21 水中溶解度 53 6g ml 0 口服半致死量 LD50 4 0g kg 一 概述 L 赖氨酸是人体必需氨基酸之一 是世界上仅次于味精的第2大氨基酸品种 二 赖氨酸发酵生产 斜面菌种种子培养发酵上柱精制盐重结晶 洗脱 浓缩 粗盐 1 菌种 北京棒杆菌 钝齿棒杆菌 生产菌选育的思路 切断或减弱支路代谢 选育营养缺陷型或渗漏菌株可达到赖氨酸积累的目的 葡萄糖 丙酮酸 四碳二羧酸 天冬氨酸 天冬氨酸半醛 二氢吡啶 2 6 二羧酸 赖氨酸 高丝氨酸 琥珀酰 高丝氨酸 苏氨酸 异亮氨酸 蛋氨酸 切断支路 强化代谢 2 种子扩大培养 斜面一级种子二级种子 几级发酵 3 发酵工艺及控制要点 流程 压缩空气斜面淀粉水解糖油水分离器摇瓶种子配料过滤器种子罐灭菌发酵罐提取分离赖氨酸 培养基 葡萄糖糖蜜玉米浆豆饼硫酸铵碳酸钙磷酸氢二钾硫酸镁味液生物素硫胺素铁锰pH 工艺条件 温度pH种龄 接种量氧生物素硫酸铵其他 4 赖氨酸的提取和精制 发酵液成分 1 氨基酸2 菌体3 培养基4 色素发酵液预处理 离心 沉淀 1 调节pH析晶法2 离子交换层析法法 赖氨酸提取 离子交换法 1 柱子 强酸性阳离子交换树脂 pH2 0弱酸性阳离子交换树脂 pH7 0 9 02 阳离子 H 吸附力强NH4 选择性好 简化操作3 上柱 4 洗脱 氨水 氨水 氯化铵 氢氧化钠 主要包括 天冬氨酸赖氨酸高丝氨酸苏氨酸蛋氨酸异亮氨酸 二 天冬氨酸族氨基酸发酵 聚天冬氨酸红外图 天冬氨酸族氨基酸生物合成途径 葡萄糖 丙酮酸 四碳二羧酸 天冬氨酸 天冬氨酸半醛 二氢吡啶 2 6 二羧酸 赖氨酸 高丝氨酸 琥珀酰 高丝氨酸 苏氨酸 异亮氨酸 蛋氨酸 1 菌种选育策略 略 2 影响天冬氨酸族氨基酸发酵因素发酵培养基中生物素的添加 丙酮酸 草酰乙酸 丙酮酸 天冬氨酸 柠檬酸酸 谷氨酸 生物素过量 发酵培养基中营养缺陷型营养物的添加典型的代谢控制发酵 菌株带有多重遗传标记 营养缺陷型营养物添加浓度直接影响发