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中北大学2014 年发酵工程课程设计说明书
1 绪论
1.1 苏氨酸简介
L-苏氨酸是一种必需的氨基酸,苏氨酸有四种异构体,天然存在并且对机
体有生理作用的是 L-苏氨酸。苏氨酸主要用于医药、化学试剂、食品强化剂、
饲料添加剂等方面。特别是饲料添加剂方面的用量增长快速,它常添加到未成
年仔猪和家禽的饲料中,是猪饲料的第二限制氨基酸和家禽饲料的第三限制氨
基酸。在配合饲料中加入 L-苏氨酸,具有如下的特点:①可以调整饲料的氨基
酸平衡,促进禽畜生长;②可改善肉质;③可改善氨基酸消化率低的饲料的营
养价值;④可降低饲料原料成本;因此在欧盟国家(主要是德国、比利时、丹
麦等)和美洲国家,已广泛地应用于饲料行业。
在医药方面,苏氨酸是氨基酸大输液的主要成分之一。常用于手术前后、
创伤、烧伤、骨折、营养不良、慢性消耗性疾病等的辅助治疗,是临床用量很
大的品种。发酵法生产苏氨酸,其优点是可利用廉价的葡萄糖原料直接生产产
品,菌种特性专一,发酵液中几乎不含其它氨基酸,提纯后产品质量好,成本
低,易于大规模生产。选择具有国际先进水平高产酸、高转化率基因工程菌种,
生产苏氨酸,不但附加值更高,而且能够发挥氨基酸发酵企业自身的优势,改
变氨基酸发酵企业产品单一,利润较薄的状况。
发酵法生产氨基酸是利用微生物具有合成自身所需氨基酸的能力,通过诱
变筛选,选育出具有各种缺陷型及抗性的菌株,以解除代谢调节的反馈和阻遏,
达到过量合成目的氨基酸的生产方法。微生物细胞内的氨基酸合成都是以一些
代谢中间产物为底物,保证各种氨基酸的平衡和不断供应。
1.1.1 苏氨酸的结构理化性质
名 称:L-苏氨酸(L-Threonine)(β-羟基-α-氨基丁酸)
简写: Thr
法定编号: CAS 72-19-5
结 构 式: CH CH(OH)CH(NH )COOH
3 2
分 子 式: C H NO
4 9 3
分子量: 119.12
白色斜方晶系或结晶性粉末。无臭,味微甜。253℃熔化并分解。高温下溶
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中北大学2014 年发酵工程课程设计说明书
于水,25°C 溶解度为 20.5g/100ml。等电点 5.6。不溶于乙醇、乙醚和氯仿。
苏氨酸在机体内的代谢途径和其他氨基酸不同,是唯一不经过脱氢酶作用和转
氨基作用,而是通过苏氨酸脱水酶(TDH)和苏氨酸脱酶(TDG)以及醛缩酶催
化而转变为其他物质的氨基酸。途径主要有 3 条:通过醛缩酶代谢为甘氨酸和
乙醛;通过TDG 代谢为氨基丙酸、甘氨酸、乙酰 COA;通过TDH 代谢为丙酸和
α-氨基丁酸。
1.1.2 苏氨酸的作用来源及发展
苏氨酸是一种重要的营养强化剂,可以强化谷物、糕点、乳制品,和色氨
酸一样有缓解人体疲劳,促进生长发育的效果。医药上,由于苏氨酸的结构中
含有羟基,对人体皮肤具有持水作用,与寡糖链结合,对保护细胞膜起重要作
用,在体内能促进磷脂合成和脂肪酸氧化。其制剂具有促进人体发育抗脂肪肝
药用效能,是复合氨基酸输液中的一个成分。同时,苏氨酸又是制造一类高效
低过敏的抗生素——单酰胺菌素的原料。
苏氨酸用于医药、化学试剂、食品强化剂、饲料添加剂等方面。特别是饲
料添加剂方面用量增长快速,它常添加到未成年仔猪和家禽的饲料中,是猪饲
料的第二限制氨基酸和家禽饲料的第三限制氨基酸。随着人民生活水平的提高
和养殖业的发展,苏氨酸作为饲料用氨基酸,广泛用于添加仔猪饲料、种猪饲
料、肉鸡饲料、对虾饲料和鳗鱼饲料等。
主要食物来源:发酵食品(谷物制品)、鸡蛋、茼蒿、奶、花生、米、胡
萝卜、叶菜类、番木瓜、苜蓿 等。
苏氨酸的生产方法主要有发酵法,蛋白质水解法和化学合成法三种,目前
微生物发酵法已经成为生产苏氨酸的主流方法。长期以来,国际市场对苏氨酸
的需求持续稳定增长,是需求增长最快的氨基酸品种之一
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