第9章氨基酸发酵工艺9.1概述9.2氨基酸发酵的代谢控制9.3氨基酸发酵的工艺控制9.4谷氨酸生产工艺9.5赖氨酸生产工艺简介9.1概述?氨基酸的应用1、食品工业：营养强化剂；鲜味剂；甜味剂。2、饲料工业：营养强化剂。3、医药工业：氨基酸输液；氨基酸衍生物；氨基酸盐。4、化学工业：洗涤剂；护肤品；人造革。5、农业：无公害农药。9.1概述?氨基酸的应用：谷物中缺赖彼幔瞻彼幔彼帷?蛋氨酸。谷氨酸单钠和天冬氨酸。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。9.1概述?氨基酸的应用9.1概述?氨基酸的应用多种复合氨基酸制剂可通过输液治疗营养或代谢失调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。9.1概述?氨基酸的生产方法1、发酵法（1）直接发酵野生菌株营养缺陷型突变抗氨基酸结构类似物突变株抗氨基酸结构类似物突变株的营养缺陷型菌株营养缺陷型回复突变株发酵。（2）添加前体的发酵9.1概述?氨基酸的生产方法2、酶法：利用酶来制造氨基酸。3、提取法：蛋白质水解液中提取。胱氨酸、半胱氨酸和酪氨酸4、合成法：DL-蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸传统的提取法、酶法和化学合成法由于前体物的成本高,工艺复杂,难以达到工业化生产的目的。9.1概述?氨基酸的国内外生产概况日本和德国为世界主要氨基酸生产国。日本的味之素、协和发酵及德国的德固沙是世界氨基酸生产的三巨头。它们能生产高品质的氨基酸，可直接用于输液制剂的生产。日本在美国、法国等建立了合资的氨基酸生产厂家，生产氨基酸和天冬甜精等衍生物。9.1概述?氨基酸的国内外生产概况国内生产主要氨基酸生产厂：生产规模及产品质量与国外大厂有较大差距。在80年代中后期,我国从日本的味之素、协和发酵以技贸合作的方式引进输液制剂的制造技术，1991年销售量为二千万瓶，1996年达六千万瓶，主要厂家有无锡华瑞，北京费森尤斯，昆明康普莱特，但生产原料都依赖进口。9.2氨基酸发酵的代谢控制?控制发酵的环境条件氨基酸发酵受菌种的生理特性和环境条件的影响，对专性需氧菌来说环境条件的影响更大。谷氨酸产生菌因环境条件的影响会引起发酵的转换，生成各种不同的产物。9.2氨基酸发酵的代谢控制乳酸或琥珀酸←→谷氨酸←→α－酮戊二酸（通气不足）（适中）（通气过量、转速过快）NH4+α－酮戊二酸←→谷氨酸←→谷酰胺（缺乏）（适量）（过量）pH谷酰胺，N－乙酰谷酰胺←→谷氨酸（pH5－8，NH4+过多）（中性或微碱性）缬氨酸←→谷氨酸（高浓度磷酸盐）乳酸或琥珀酸←→谷氨酸（过量）（限量）9.2氨基酸发酵的代谢控制?控制细胞渗透性代谢产物的细胞透性是氨基酸发酵的重要因素，只有使细胞内的氨基酸渗透到细胞外，才能大量积累氨基酸。（1）生物素、油酸和表面活性剂，引起细胞膜的脂肪酸成分的改变。（2）青霉素：抑制细胞壁的合成，由于细胞内外的渗透压的差异使谷氨酸泄漏出来。9.2氨基酸发酵的代谢控制9.2氨基酸发酵的代谢控制?控制旁路代谢例如：L－异亮氨酸的生物合成可由L－苏氨酸改为D－苏氨酸途径，即采用旁路代谢。9.2氨基酸发酵的代谢控制9.2氨基酸发酵的代谢控制?降低反馈作用物的浓度控制反馈作用物浓度，克服反馈抑制和阻遏，使氨基酸的生物合成反应能够顺利进行。9.2氨基酸发酵的代谢控制9.2氨基酸发酵的代谢控制?消除终产物的反馈抑制与阻遏作用消除终产物的反馈抑制与阻遏作用，是通过使用抗氨基酸结构类似物突变株的方法来进行。例：利用抗性突变株消除S－（β－氨基乙酸）－L－半胱氨酸（即AEC）（赖氨酸的结构类似物）与L－苏氨酸的协同抑制。9.2氨基酸发酵的代谢控制9.2氨基酸发酵的代谢控制?促进ATP的积累，增加氨基酸的生物合成氨基酸的生物合成需要能量，ATP的积累可促进氨基酸的生物合成。9.2氨基酸发酵的代谢控制9.3氨基酸发酵的工艺控制?培养基?pH?温度?氧9.3氨基酸发酵的工艺控制?培养基1淀粉水解糖、糖蜜、醋酸、乙醇、烷烃碳源浓度要适当，避免碳源浓度过高，否则对菌体生长不利，氨基酸的转化率降低。菌种性质、生产氨基酸种