第二章氨基酸生产工艺

1、n共同点：共同点：n 1）革兰氏阳性。）革兰氏阳性。n 2）不形成芽孢。）不形成芽孢。n 3）没有鞭毛，不能运动。）没有鞭毛，不能运动。n 4）需要生物素作为生长因子。）需要生物素作为生长因子。n 5）在通气条件下产谷氨酸（需氧）在通气条件下产谷氨酸（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: : 酮戊二酸还原氨基

2、化必需的供氢体。酮戊二酸还原氨基化必需的供氢体。（3 3）TCATCA循环循环: :生成谷氨酸前体物质生成谷氨酸前体物质 酮戊二酸。酮戊二酸。（4 4）COCO2 2固定反应固定反应: :补充草酰乙酸。补充草酰乙酸。（5 5）乙醛酸循环）乙醛酸循环: :使琥铂酸、延胡索酸和苹果酸的量得使琥铂酸、延胡索酸和苹果酸的量得 到补充，维持到补充，维持TCATCA循环的正常运转。循环的正常运转。 谷氨酸脱氢酶谷氨酸脱氢酶（6 6）还原氨基化反应）还原氨基化反应: : 酮戊二酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸丙酮酸丙酮酸n一、培养基一、培养基n 1. 碳源：构成菌体和合成谷氨碳源：构成菌体和合成谷氨酸的碳架及能量的

3、来源。酸的碳架及能量的来源。n如淀粉水解糖、糖蜜、乙醇、烷如淀粉水解糖、糖蜜、乙醇、烷烃烃n （1）淀粉水解糖的制备）淀粉水解糖的制备P42-49n （2）糖蜜原料）糖蜜原料n工业上利用谷氨酸棒状杆菌大量工业上利用谷氨酸棒状杆菌大量积累谷氨酸，应采用的最好方法积累谷氨酸，应采用的最好方法是（是（ ）lA加大菌种密度加大菌种密度lB改变碳源和氮源比例改变碳源和氮源比例lC改变菌体细胞膜通透性改变菌体细胞膜通透性lD加大葡萄糖释放量加大葡萄糖释放量n为什么添加适量生物素或青霉素可提高为什么添加适量生物素或青霉素可提高谷氨酸产量？谷氨酸产量？n 生物素生物素：乙酰：乙酰-CoA羧化酶的辅酶，羧化酶的

4、辅酶，与脂肪酸及磷脂合成有关。控制生物素与脂肪酸及磷脂合成有关。控制生物素含量，可改变细胞膜的成分，改变膜的含量，可改变细胞膜的成分，改变膜的透性、谷氨酸的分泌和反馈调节。透性、谷氨酸的分泌和反馈调节。n 生物素含量高时，细胞膜致密，阻生物素含量高时，细胞膜致密，阻碍碍Glu分泌，并引起反馈抑制，加适量分泌，并引起反馈抑制，加适量青霉素可提高青霉素可提高Glu产量。产量。n 青霉素青霉素：抑制肽聚糖合成中的转肽：抑制肽聚糖合成中的转肽酶活性，引起肽聚糖结构中肽桥无法交酶活性，引起肽聚糖结构中肽桥无法交联，造成细胞壁缺损，在膨胀压的作用联，造成细胞壁缺损，在膨胀压的作用下代谢物外渗，降低了谷氨酸

5、的反馈抑下代谢物外渗，降低了谷氨酸的反馈抑制，提高了产量。制，提高了产量。) ) ) )环境条件引起谷氨酸合成的代谢转换环境条件引起谷氨酸合成的代谢转换2. 2. 不溶性盐沉淀法不溶性盐沉淀法（1 1）锌盐法）锌盐法谷氨酸锌离子谷氨酸锌离子 谷氨酸锌沉淀谷氨酸锌沉淀 溶液溶液 谷氨酸结晶谷氨酸结晶pH6.3加酸加酸pH2.4谷氨酸浓度为谷氨酸浓度为4 48 8时，易得到结晶。时，易得到结晶。 3.5%88时，易析出时，易析出 谷氨酸（质轻，纯度低）谷氨酸（质轻，纯度低）pHpH值：值：pIpI处，缓慢加酸。处，缓慢加酸。温度：低温，溶解度小，有利于结温度：低温，溶解度小，有利于结晶。晶。晶种：

6、掌握好时机，在介稳区投晶晶种：掌握好时机，在介稳区投晶种。种。 过早：溶化过早：溶化 过晚：刺激细小晶核形成过晚：刺激细小晶核形成n（2）盐酸盐法：）盐酸盐法：n Glu在浓盐酸中生成并析出谷氨在浓盐酸中生成并析出谷氨酸盐酸盐。酸盐酸盐。 n 这是用盐酸水解面筋生产谷氨酸的这是用盐酸水解面筋生产谷氨酸的原理。原理。n（3）钙盐法：）钙盐法：n 高温谷氨酸钙溶解度大，与菌体高温谷氨酸钙溶解度大，与菌体等不溶性杂质等不溶性杂质 分开，降温，析出谷氨分开，降温，析出谷氨酸钙沉淀，加酸钙沉淀，加NaHCO3 直接得到味精。直接得到味精。n 4.4.离子交换法离子交换法工艺流程工艺流程P72P72 用阳

7、离子交换树脂吸附谷氨酸形成的阳离用阳离子交换树脂吸附谷氨酸形成的阳离子，再用热碱（子，再用热碱（ 60 60 4% NaOH 4% NaOH ）洗脱，收集）洗脱，收集相应流分，加盐酸结晶。相应流分，加盐酸结晶。 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个羧基个羧基1个氨基，个氨基，与阴离子交换树脂要比与阳离子交换树与阴离子交换树脂要比与阳离子交换树脂强，但阴离子机械强度差，价格贵，脂强，但阴离子机械强度差，价格贵，因而用阳离子交换树脂。因而用阳离子交换树脂。理论上讲发酵液上柱的理论上讲发酵液上柱的pH值应低于值应低于3.22，但实际上控制在但实际上

8、控制在5.0 6.0之间，因之间，因Na+、NH4+交换能力交换能力谷氨酸，优先交换，置谷氨酸，优先交换，置换出换出H+使使pH值低于值低于3.2，使谷氨酸成为，使谷氨酸成为阳离子，但不能阳离子，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 蒸发浓缩至不稳区，加稀溶液进入介蒸发浓缩至不稳区，加稀溶液进入介稳区，形成晶体。稳区，形成晶体。 n（2）刺激起晶法（生产粉末味精）刺激起晶法（生产粉末味精）n 蒸发浓缩至介稳区，冷却进入不稳区，蒸发浓缩至介稳区，冷却进入不稳区，析出晶核。析出晶核。 n（3）晶种起晶法（生产结晶味精）晶种起晶法（生产结晶味精）n 蒸发浓缩至介稳区的较低浓度，投晶蒸发浓缩至介稳区的较低浓度，投晶种。种。我国味精技术进展情况我国味精技术进展情况制糖工艺进展：制糖工艺进展：酸法水解酸法水解酶酸法水解酶酸法水解双酶法水解。双酶法水解。发酵工艺进展发酵工艺进展：亚适量生物素水平（产酸：亚适量生物素水平（产酸4 46g6gdldl） 高生物素水平（产酸高生物素水平（产酸121215g15gdldl）。）。提取工艺进展：提取工艺进展：等电点法（少数锌盐法）等电点法（少