氨基酸发酵工艺学 .ppt

章氨基酸发酵工艺学 ; 学习氨基酸发酵工艺学的目的、研究对象、任务及内容 ;第一节、氨基酸概论;2、氨基酸的用途;（2）饲料工业： 甲硫氨酸等必需氨基酸可用于制造动物饲料 ，添加蛋氨酸、赖氨酸、精氨酸等必须氨基酸可促进动物生长发育、改善肉质、节省蛋白饲料、降低成本等。 （3 ）医药工业： 多种复合氨基酸制剂可通过输液治疗营养或代谢失调 氨基酸注射液由1985年的100万瓶增长到2003的1.5万瓶，每年以15-20%的速度递增，全行业的年产值预计能达到10亿元 苯丙氨酸与氮芥子气合成的苯丙氨酸氮芥子气对骨髓肿瘤治疗有效,且副作用低。 （4）化学工业： 谷氨基钠作洗涤剂,丙氨酸制造丙氨酸纤维（合成高分子化合物）。能保持皮肤湿润的润肤剂——焦谷氨酸钠和质量接近天然皮革的聚谷氨酸人造革，以及人造纤维和涂料。;表3--8 世界氨基酸主要生产厂家生产能力;3、氨基酸的生产方法;第二节、氨基酸发酵菌株的育种;1、　用野生菌株的方法;2.　用营养缺陷变异株的方法;谷氨酸棒状杆菌的苏氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸和赖氨酸的合成是与分枝途径相联系的(图4-8)，筛选高丝氨酸营养缺陷型后，限量供给苏氨酸时，就能解除由苏氨酸和赖氨酸的协同反馈抑制作用，而获得赖氨酸的过量生产。这是因为仅有赖氨酸或苏氨酸存在时，天冬氨酸激酶不被抑制，只有两者的协同效应才能造成抑制。在限量供给苏氨酸的情况下，即使赖氨酸过剩，抑制作用也很难发生。;3.　类似物抗性变异株的方法;高丝氨酸脱氢酶;4. 体内及体外基因重组的方法;代谢工程 在阐明代谢途径及其调控规律的基础上，应用重组DNA技术可以改变代谢途径分支点上的流量或引入新的代谢步骤与构建新的代谢网络。 其主要步骤为: 鉴定目标代谢途径涉及的酶(特别是限速酶); 取得酶基因，必要时可用蛋白质工程技术，如定点诱变，基因剪接等，使蛋白具有新的特点(增强活性或稳定性、解除反馈抑制等); 将一种或多种异源的或改造后的酶基因与调节元件一起克隆进目标生物; 使调节元件的作用及培育条件最优化。 ;5.1载体-受体系统及克隆表达的研究 ;5.3　基因转移手段;第三节 氨基酸发酵的代谢控制;1、控制发酵环境条件;2、控制细胞渗透性;细胞透性的调节 细胞透性的调节，一般通过向培养基中添加化学成分（如生物素、油酸、甘油、表面活性剂、青霉素等，达到抑制磷脂、细胞膜的形成或阻碍细胞壁的正常生物合成，使谷氨酸生产菌处于异常生理状态，解除细胞对谷氨酸向胞外漏出的渗透障碍。 生物素：影响磷脂的合成及细胞膜的完整性。 油酸：直接影响磷脂的合成及细胞膜 甘油：甘油缺陷型菌株丧失α-磷酸甘油脱氢酶，不能合成α-磷酸甘油和磷脂。限量供应， 控制了细胞膜中与渗透性直接关系的磷脂含量，使谷氨酸排出胞外而积累。 表面活性剂：对生物素有拮抗作用，拮抗不饱和脂肪酸的合成，导致磷脂合成不足，影响细胞膜的完整性，提供细胞膜对谷氨酸的渗透性。 青霉素：抑制细菌细胞壁的后期合成，形成不完整的细胞壁，使细胞膜失去保护，使胞内外的渗透压差导致细胞膜的物理损伤，增大谷氨酸向胞外漏出的渗透性、;生物素;3、控制旁路代谢;4、降低反馈作用物的浓度;5、消除终产物的反馈抑制与阻遏作用;第四节、谷氨酸生物合成及其发酵生产调控;一. 谷氨酸的生物合成途径;1、谷氨酸生物合成中的几个途径（正常途径） （1）糖酵解途径 （EMP） （2）磷酸已糖途径 （HMP) （3）三羧酸循环(TCA环) （4）乙醛酸循环 （DCA环） （5）二氧化碳固定反应 PEP+CO2+GTP 草酰乙酸+GDP 丙酮酸+CO2+NADH 苹果酸+NAD 草酰乙酸 CO2 NAD+ NADH+H+ （6）α-KGA的还原氨基化反应 ;①苹果酸酶 ②丙酮酸羧化酶 ③磷酸烯醇丙酮 酸羧化酶;2、GA生物合成的理想途径; GA产生菌体内必须有乙醛酸循环（DCA）的关键酶——异柠檬酸裂解酶;;.在前述GA 合成所必需的条件的基础上（封闭乙醛酸循环）存在CO2固定反应，则有：;四碳二羧酸的来源; 提高GA的潜力是很大的，具体表现在： （1）强化CO2固定反应，具体措施：Mn+ ，生物素？ （2）控制溶氧浓度是非常重要的 低的溶氧浓度，则丙酮酸向乳酸方向转化…… 高的溶氧浓度，则NADPH 有被氧化的可能，……;氨的导入;（2）影响谷氨酸合成的外在因素;;c、生物素对氮代谢的影响;关于氮代谢的调节： 控制谷氨酸发酵的关键之一就是降低蛋白质的合成能力，使合成的谷