13氨基酸与有机酸分析.pptx

氨基酸发酵生产 生产历史 认识：1820年 Bronet从明胶蛋白中提取出氨基酸。 化学合成：1850年化学合成氨基酸成功（DL蛋氨酸，DL-丙氨酸） 水解法生产： 1908 日本 池田菊苗从海带中发现“味精”，之后实现水解发生产。（半胱氨酸） 发酵生产：1956年，日本“味之素”实现发酵法生产味精。（60%的氨基酸） 酶法生产：上世纪80年代后，（L-丙氨酸，L-色氨酸，L-丝氨酸） 氨基酸的用途 1.食品工业： 强化食品(添加必须氨基酸) 增鲜剂：谷氨酸单钠和天冬氨酸 甜味剂：苯丙氨酸与天冬氨酸可用于制造低热量二肽甜味剂(α-天冬酰苯丙氨酸甲酯),此产品1981年获FDA批准,现在每年产量已达数万吨。 2.饲料工业： 甲硫氨酸等必需氨基酸可用于制造动物饲料 3.医药工业： 复合氨基酸输液——治疗营养或代谢失调 要素膳（氨基酸口服液）——营养齐全的无渣膳食 氨基酸聚合物——以亮氨酸和酯化的谷氨酸共聚而成的仿天然皮肤，包扎伤口后可以不必再解开而成为皮肤一部分 苯丙氨酸氮芥子气对骨髓肿瘤治疗有效,且副作用低。 医用氨基酸及其衍生物达数百种。 4.化学工业： 谷氨基钠作洗涤剂,丙氨酸制造丙氨酸纤维。 谷氨酸（味精）的发酵生产 味精： 谷氨酸单钠盐 历史 1908 日本 池田菊从海带中发现 铃木三郎 大豆，小麦--〉“味之素” 1923年 吴蕴初 麸皮提取“味精” 1956年 日本“协和，味之素”发展出发酵法生产味精 强力味精 谷氨酸钠+鸟苷酸二钠（或肌苷酸二钠） 超鲜味精 2甲基呋喃肌苷酸 一、生产菌 棒状杆菌属 (Corynebacterium) 短杆菌属 (Brevibacterium) 小杆菌属 （Microbacterium） 节杆菌属 (Arthrobacter) 常用菌株： 北京棒杆菌 AS1.299 、7338、 S-941、D110 钝齿棒杆菌 AS1.542、 HU7251、 B9 二、谷氨酸生物合成机理： 由三羧酸循环中产生的a-酮戊二酸，在谷氨酸脱氢酶和氢供体存在下进行还原性氨化作用而得到。 1、生成谷氨酸的主要反应 1) 谷氨酸脱氢酶(GHD)催化的还原氨基化反应 GHD -酮戊二酸 + NH4+ + NADPH2 ——→ 谷氨酸 + H2O + NADP 2) 转氨酶催化的转氨反应 3) 谷氨酸合成酶(GS)催化的反应 谷氨酸发酵机制 谷氨酸发酵机制 2、影响谷氨酸合成的因数： 关键：让合成的谷氨酸分泌到细胞外。 方法：让菌体的细胞膜缺损，具体：菌种是生物素缺陷型，发酵培养时，调控生物素浓度进而控制细胞膜的通透性。 其他： 三、生产工艺 淀粉水解糖的制备 谷氨酸发酵 谷氨酸提取 谷氨酸制味精 一）淀粉水解糖的制备 1、酸解法 以无机酸为催化剂、高温高压 2、酸酶法 先将淀粉水解成糊精或低聚糖，再用糖化酶水解为萄糖 3、酶酸法 将淀粉乳先用-淀粉酶液化，再用酸水解成葡萄糖 4、双酶法 用淀粉酶和糖化酶结合将淀粉水解成葡萄糖 以大米为原料的酶酸法制糖工艺： 清洗 常温；以手捏碎为佳 ( 1-5h) 15 波美度左右 0.3% CaCl2, pH6.3-6.5; 保护淀粉酶活力 加酶  -淀粉酶，0.25～0.3% 90℃，间隙通空气，10～20 min； 碘液反应检查 100～105℃，5min 盐酸调pH 1.8 糖化 0.28MPa，10-15min；无白色反应（无水酒精检查） 调pH4.0-4.8，蛋白析出 活性碳吸附法；0.1-0.4%; 70℃ 二）谷氨酸发酵 1、菌种的扩大培养 普遍采用二级发酵 （一级种子罐） 2、发酵控制 1）培养基 碳源：多用淀粉水解糖 ◇ 在一定范围内，谷氨酸的产量随糖浓度增加而增加；但过高，由于渗透压增大，对菌体生长和发酵均不利。 ◇目前国内常用125-150g/L， 产酸55-70g/L；有的采用高糖工艺（170 – 190g/L),产酸80g/L，但周期延长 氮 源 ◇尿素 ◇ 玉米浆、麸皮水解液 ◇液氨 ◇碳酸氢铵 ◆ 30～80%的氮用于合成谷氨酸 发酵控制 生长因子：  目前以糖质原料为碳源的谷氨酸产生菌均为生物素缺陷型，以生物素为生长因子  生物素的作用主要是影响谷氨酸产生菌细胞膜对谷氨酸的通透性  用量：菌体生长所需的“亚适量”；一般5g/L 生物素过量，不产或少产谷氨酸； 生物素不足，菌体生长不好，谷氨酸产量也低。 （碳源，氮源中的生物素含量必须考虑） 发酵控制 提供生长因子的农副产品原料： 玉米浆  麸皮水解液  糖蜜  酵母