氨基酸的代谢控制与发酵.ppt

**********************二氨基庚二酸是细胞壁的组成成分，其缺陷突变株的细胞壁合成不完整，对细胞膜的保护作用降低，渗透性增大。**另外，将谷氨酸生产菌在发酵液中积累的L-谷氨酸提取出来,再进一步中和、除铁、脱色、加工精制成谷氨酸单钠盐**天冬氨酸族（草酰乙酸族）包括：天冬氨酸Asp、苏氨酸Thr、赖氨酸Lys，高丝氨酸Hom，蛋氨酸Met、异亮氨酸Ile**葡萄糖经酵解途径生成丙酮酸，丙酮酸经CO2固定和氧化脱羧进入TCA循环，生成草酰乙酸，再经氨基化反应生成Asp；Asp在天冬氨酸激酶（AK）和天冬氨酸-β-半醛（ASA）脱氢酶催化下生成天冬氨酸-β-半醛；然后分成两路，一方面在二氢吡啶二羧酸（DDP）合成酶等一系列酶催化下生成Lys，另一方面在高丝氨酸脱氢酶（HD）催化下生成Hom；又分成两路，一方面在琥珀酰高丝氨酸合成酶等一系列酶催化下生成Met，另一方面在高丝氨酸激酶等酶催化下生成Thr；Thr又在苏氨酸脱氨酶等酶催化下生成Ile。**Leu亮氨酸**见教材P294说明，是Lys及前体物合成的调节方式**Ala丙氨酸、Val缬氨酸**Lys与Leu之间存在代谢互锁。3）赖氨酸发酵的工艺条件发酵温度前期为32℃，中后期为34℃。pH＝6.5-7.5。发酵过程中，通过添加尿素或氨水来控制pH值，同时尿素和氨水还能为赖氨酸的生物合成提供氮源。种龄和接种量要求以对数生长期的种子为好，当采用二级种子扩大培养时，接种量约为2%，种龄一般为8-12h；当采用三级种子扩大培养时，接种量约为10%，种龄一般为6-8h。第93页,共123页，星期六，2024年，5月控制溶解氧浓度对赖氨酸发酵很重要，赖氨酸发酵要求供氧充足。供氧不足，将导致乳酸积累，使细胞体内的赖氨酸和磷脂含量增加，而发酵液中赖氨酸含量很低，并可能导致赖氨酸生产受到不可逆抑制，该抑制作用与细胞膜透性有关。第94页,共123页，星期六，2024年，5月2、赖氨酸的提取与精制赖氨酸的提取过程包括发酵液预处理、提取和精制三个阶段。因游离的L-赖氨酸易吸附空气中的CO2，故结晶比较困难，一般商品都以L-赖氨酸盐酸盐的形式存在。第95页,共123页，星期六，2024年，5月1）发酵液预处理一般采用离心法（高速离心4000-65000r/min）除去菌体，添加絮凝剂（如聚丙烯酰胺、明矾等）沉淀。滤液用盐酸调节pH4.0后备用。第96页,共123页，星期六，2024年，5月2）离子交换法提取赖氨酸从发酵液中提取赖氨酸通常有四种方法：①沉淀法；②有机溶剂抽提法；③离子交换法；④电渗析法。工业上大多采用离子交换法来提取赖氨酸。赖氨酸是碱性氨基酸，等电点为9.59，在pH＝2.0左右被强酸性阳离子交换树脂所吸附，pH＝7.0-9.0被弱酸性阳离子交换树脂所吸附。第97页,共123页，星期六，2024年，5月强酸性阳离子交换树脂的氢型对赖氨酸的吸附比铵型容易得多，但是铵型能选择性地吸附赖氨酸和其它碱性氨基酸，不吸附中性和酸性氨基酸，同时在用氨水洗脱赖氨酸后，树脂不必再生。所以从发酵液中提取赖氨酸均选用铵型强酸性阳离子交换树脂。第98页,共123页，星期六，2024年，5月3）赖氨酸的精制离子交换柱的洗脱液中含游离赖氨酸和氢氧化铵。需经真空浓缩蒸去氨后，再用盐酸调至赖氨酸盐的等电点5.2，生成赖氨酸盐酸盐以含一个结晶水合物的形式析出。经离心分离后，在50℃以上进行干燥，去除结晶水即得赖氨酸盐酸盐成品。第99页,共123页，星期六，2024年，5月第四节苏氨酸的发酵及育种苏氨酸用于饲料工业、保健食品和医药工业，目前产量约5万吨。主要生产企业为日本味之素公司、德国德固赛公司、美国ADM公司、日本协和发酵工业公司等，其产量占全球份额的90%左右。制备方法有化学合成法、发酵法和蛋白质水解法，以发酵法最为先进；由微生物发酵生成的苏氨酸都是L-苏氨酸。第100页,共123页，星期六，2024年，5月一、苏氨酸的育种途径第101页,共123页，星期六，2024年，5月苏氨酸高产菌株应具备的生化特征DDP合成酶活力极弱或欠缺琥珀酰高丝氨酸合成酶酶活力极弱或欠缺苏氨酸脱氨酶酶活力极弱或欠缺CO2固定能力强天冬氨酸合成能力强天冬氨酸激酶活力强，对苏氨酸和赖氨酸的协同反馈抑制不敏感高丝氨酸脱氢酶活力强，不受苏氨酸反馈调节。第102页,共123页，星期六，2024年，5月二、选育苏氨酸生产菌的方法⑴切断或减弱支路代谢选育和利用营养缺陷型突变株（或营养渗漏型突变株，营养缺陷回复突变株）是积累苏