发酵工程第十章氨基酸.pptx

第十章 谷氨酸发酵 ;工业上重要氨基酸简介; 氨基酸可用作食品、饲料添加剂和药物。过去都采用动植物蛋白提取和化学合成法生产，现18种氨基酸均可采用发酵法和酶法生产，不仅成本下降、污染减少，还可组织大量生产，世界产量每年递增5％～10％。 在氨基酸产生菌选育中，过去多采用诱变育种方法，诱变结果不易控制，现采用基因工程和细胞融合技术，产量可成倍、甚至几十倍增加，生产成本大大下降。 如用基因重组构建的苏氨酸、色氨酸“工程菌”，比??始菌株提高产量几十倍（产酸达50～60克/升），色氨酸成本从每公斤50美元降到23美元。用细胞融合构建的精氨酸融合株，精氨酸产量达108克/升，比其他生产菌株高2倍多。 ;谷氨酸发酵;二、谷氨酸的生物合成机理 1. 谷氨酸 （?-氨基戊二酸） O C-OH 第一代鲜味剂 H2N- C- H L-谷氨酸单钠盐——味精 H-C-H H-C-H H-C O OH L-型;; 葡萄糖 6-P-葡萄糖 6-P-葡萄糖酸 3-P-甘油醛 5-P-核糖 丙酮酸 乙酰CoA 草酰乙酸 柠檬酸 苹果酸 异柠檬酸 延胡索酸 琥珀酸 α- 酮戊二酸 谷氨酸 透过细胞膜 谷氨酸;;（1）EMP:丙酮酸，ATP,NADH2 （2）HMP:6－磷酸果糖 3－磷酸甘油酸 NADPH2:?－酮戊二酸还原氨基化必需的供氢体。 （3）TCA循环:生成谷氨酸前体物质?－酮戊二酸。 （4）CO2固定反应:补充草酰乙酸。 （5）乙醛酸循环:使琥铂酸、延胡索酸和苹果酸的量得 到补充，维持TCA循环的正常运转。 谷氨酸脱氢酶 （6）还原氨基化反应:?－酮戊二酸 谷氨酸;回补反应; 3.谷氨酸生产菌的生化特征 （1）有苹果酸酶和丙酮酸羧化酶。 （2）?－酮戊二酸脱氢酶活性弱，异柠檬酸脱氢 酶活性强，异柠檬酸裂解酶活性弱。 （3）谷氨酸脱氢酶活性高，经呼吸链氧化NADPH2 的能力弱。 （4）菌体本身利用谷氨酸的能力低。; 4.谷氨酸产生菌（全是细菌） 棒杆菌属 北京棒杆菌 C. pekinense Corynebacterium 钝齿棒杆菌 C. crenatum 谷氨酸棒杆菌 C. glutamicum 短杆菌属 黄色短杆菌 B. flvum Brevibacterium 产氨短杆菌 B. ammoniagenes 小杆菌属 嗜氨小杆菌 M. ammoniaphilum Microbacterium 节杆菌属 球形节杆菌 A. globiformis Arthrobacter; 共同点： 1）革兰氏阳性。 2）不形成芽孢。 3）没有鞭毛，不能运动。 4）需要生物素作为生长因子。 5）在通气条件下产谷氨酸（需氧微生物）。;三、谷氨酸发酵的工艺控制 （一）培养基 1. 碳源：淀粉水解糖、糖蜜、乙醇、烷烃 （1）淀粉水解糖的制备 （2）糖蜜原料; 2.氮源：铵盐、尿素、氨水 C/N＝100：15?21，实际高达100：28 因为：1）用于调整pH。 2）分解产生的NH3从发酵液中逸出。 产酸阶段： NH4+不足：使?-酮戊二酸蓄积而很少有谷氨酸生成。 NH4+过量：促使谷氨酸生成谷氨酰胺。;3.无机盐：磷酸盐、镁、钾、钠、铁、锰、铜，其中 磷酸盐对发酵