第4章氨基酸发酵生产工艺课件.pptx

1、 第四章 氨基酸发酵生产工艺4.1 概述4.2 谷氨酸发酵生产工艺4.3 赖氨酸发酵生产工艺4.1.1 氨基酸种类与命名羧酸中碳上的一个原子被氨基取代而成的一类化合物，属于氨基取代羧酸。R为其他基团，不同氨基酸在于R不同。手型碳原子，旋光性和D、L两种异构体。（除了甘氨酸，R=H）氨基酸常用其英文三字母或单字母缩写。组成蛋白质的氨基酸有20种，多数为L-型，也是人体能吸收利用的活性形式COOHRH2NHC初级代谢产物初级代谢产物根据R基团的化学结构不同，分为：15种脂肪族的，2种芳香族的，2种杂环的，以及1种亚基氨基酸。根据R基团的极性，分为：12种极性与8种非极性根据酸碱性，分为：2种酸性的

2、，3种碱性的，以及15种中性氨基酸。根据人体生理生化过程能否合成，分为：(8+2)种必需和10种非必需氨基酸应用：药品、食品、饲料、化工等4.1.2 氨基酸的理化性质无色晶体，熔点200300，一般溶于水、稀酸稀碱，不溶于乙醚、氯仿等有机溶剂，常用乙醇乙醇沉淀氨基酸。除甘氨酸外，有旋光性，测定比旋度比旋度可鉴定氨基酸的纯度。芳香族氨基酸在紫外紫外有吸收峰，可用于鉴别、合成、定性和定量分析中。氨基酸是弱的两性电解质两性电解质，在酸性环境，带正电荷；碱性环境，带负电荷；净电荷为0时的pH值为等电等电点点pI。由于静电作用，等电点时，溶解度最小，容易沉定，可用于氨基酸的制备。氨基酸氨基酸分子量分子量

3、pK1（-COOH）pK2（-NH2）pK3（-R）pI溶解度溶解度a%物理性状物理性状甘氨酸75.072.539.785.9724.99单斜晶丙氨酸89.102.359.876.0016.51菱形晶缬氨酸 117.152.299.745.968.89片晶或柱晶亮氨酸131.182.339，745.982.19片晶异亮氨酸131.182.329.766.024.12片晶丝氨酸105.092.199.215.685.02片晶或柱晶苏氨酸119.122.099.106.161.59斜方晶半胱氨酸121.161.9210.708.375.07晶粉甲硫氨酸149.212.139.285.743.38六

4、角形片晶天门冬氨酸133.111.999.903.902.770.05菱形片晶谷氨酸谷氨酸147.132.109.474.073.220.84四角形晶四角形晶赖氨酸赖氨酸146.192.169.0610.549.7473.9单斜晶单斜晶精氨酸174.201.828.9912.4810.7685.56柱晶或片晶谷氨酰胺146.152.179.135.650.72斜方晶天门冬酰胺132.122.148.725.412.85针状晶苯丙氨酸165.192.209.315.482.96片晶酪氨酸181.192.209.2110.465.660.045丝粉针晶色氨酸204.232.469.415.891.

5、13六角形片晶组氨酸155.161.809.336.047.594.29片晶脯氨酸115.131.9510.646.3062.30柱晶或针状晶a 25水中溶解度4.1.3 氨基酸的FDA相关法规主成分药（非牛来源） 口服制剂，全输液注射营养品，大体积输液用药辅料 缓冲液（甘氨酸、组氨酸），稳定剂（甘氨酸），抗氧化剂（甲硫氨酸、半胱氨酸）试剂 缓冲液的成分，多肽合成的成分，细胞培养基成分不同用途对氨基酸的来源和生产方法有法规的制约；纯度和安全性至关重要 注：FDA指食品和药物管理局4.1.4氨基酸生产工艺研究氨基酸的制造始于1820年，用蛋白质酸水解工艺生产氨基酸。1950年，化学合成。1956

6、年，分离到谷氨酸棒状杆菌，日本首次微生物发酵成功。1957年，谷氨酸钠（味精）商业化。1973年，固定化酶成功生产天门冬氨酸。 目前已能生产20余种氨基酸，绝大多数氨基酸应用发酵法或酶法生产，极少数为天然提取或化学合成法生产。 微生物发酵生产工艺微生物发酵生产工艺 五类菌种：野生型菌株、营养缺陷突变株、氨基酸结构类似物抗性突变株、营养缺陷兼结构类似物抗性突变株营养缺陷兼结构类似物抗性突变株 成本较低，周期较长。能生产占总量60%左右的氨基酸； 对于难以直接发酵生产的，可通过生物转化途径生产。 酶法转化工艺酶法转化工艺 利用酶的离体专一性反应，催化底物生产有活性的氨基酸。 D-氨基酸和DL-氨基

7、酸的手性拆分 工艺简便、转化率高、副产物少、容易精制。 占总量的10%左右 全化学合成生产工艺全化学合成生产工艺 不受氨基酸品种的限制，理论上可生产天然氨基酸和非天然氨基酸。 产物是DL-型外消旋体，必须拆分才得单一对映体。 不对称合成工艺可制备得到L-氨基酸 占总量20%左右 蛋白质水解工艺蛋白质水解工艺 以毛发、血粉等原料蛋白质，通过酸、碱或酶水解形成多种氨基酸的混合物，再经过分离纯化制备各种氨基酸。 存在费酸污染环境严重； 碱水解易产生消旋作用，工业上少采用 ； 酶水解往往不彻底，也少用于氨基酸的生产。氨基酸种类生产方法L-谷氨酸谷氨酸，L-苏氨酸，L-异亮氨酸，L-丙氨酸，L-丝氨酸，

8、L-谷氨酰胺，L-脯氨酸，L-瓜氨酸，L-鸟氨酸，L-天（门）冬酰胺发酵L-赖氨酸赖氨酸发酵，酶法L-缬氨酸 ，L-色氨酸发酵，化学合成L-亮氨酸，L-精氨酸，L-组氨酸提取，发酵L-半胱氨酸，L-酪氨酸，L-羟脯氨酸提取L-天门冬氨酸酶法L-甲硫氨酸酶法，化学合成DL-甲硫氨酸，甘氨酸，DL-丙氨酸，L-苯丙氨酸化学合成4.1.5 氨基酸工业现状生物体内已发现氨基酸几百种，药用氨基酸及其衍生物品种达100多种。谷氨酸钠谷氨酸钠占全球氨基酸总量75%左右，其次为赖赖氨酸氨酸，占总产量10%左右。日本的产品在国际上占有重要地位。 我国1922年用酸法水解面筋生产味精， 1964年分离选育出北京棒

9、状杆菌和钝齿棒状杆菌，采用发酵法生产谷氨酸， 目前至少有16种氨基酸均以投产， 谷氨酸钠2004年年产量150万吨，赖氨酸12万吨，甘氨酸3000多吨，其他几种产量几百吨。4.2.1谷氨酸及其理化性质英文名称：英文名称： glutamic acid; Glu 定义：定义： 学名：2-氨基-5-羧基戊酸。构成蛋白质的20种常见氨基酸之一。 作为谷氨酰胺、脯氨酸以及精氨酸的前体。L-谷氨酸是蛋白质合成中的编码氨基酸，哺乳动物非必需氨基酸，在体内可以由葡萄糖转变而来。D-谷氨酸参与多种细菌细胞壁和某些细菌杆菌肽的组成。符号：E。 谷氨酸有左旋体、右旋体和外消旋体。 左旋体，即L-谷氨酸，是一种鳞片状

10、或粉末状晶体，呈微酸性，无毒。微溶于冷水，易溶于热水，几乎不溶于乙醚、丙酮及冷醋酸中，也不溶于乙醇和甲醇。 在200时升华，247249分解 密度1.538 g/cm3 旋光度+37+ 38.9(25) 谷氨酸是生物机体内氮代谢的基本氨基酸之一，在代谢上具有重要意义。L-谷氨酸是蛋白质的主要构成成分，谷氨酸盐在自然界普遍存在的。多种食品以及人体内都含有谷氨酸盐，它即是蛋白质或肽的结构氨基酸之一，又是游离氨基酸，L型氨基酸美味较浓。 L-谷氨酸又名“麸酸”或写作“夫酸”，发酵制造L-谷氨酸是以糖质为原料经微生物发酵，采用“等电点提取”加上“离子交换树脂”分离的方法而制得。 1908年的一天，日本

11、东京大学教授池田菊苗池田菊苗做完一天的实验后，回到家中。妻子端上做好的晚饭，早已饥肠辘辘的教授吃得特别香，尤其是汤，尽管汤里只有几片黄瓜和海带，却异常鲜美。黄瓜绝不会这么鲜美，教授心想，这个奥妙一定出自海带。于是教授决定揭示其中的秘密。 通过对海带中含有的化学物质提取研究后，池田菊苗终于发现海带里含有一种叫“谷氨酸钠谷氨酸钠”的物质。它非常鲜美，放进汤里，能使汤的味道更佳。池田菊苗教授给它取了个名字，叫“味精”。 池田菊苗池田菊苗18641936 池田和商人铃木的合作很快就结出了硕果。不久后，一种叫“味之素味之素”的商品出现在东京浅草的一家店铺里。 日本人的“味之素”很快就传进了中国。这种奇妙

12、的白色粉末打动了一位名叫吴蕴吴蕴初初的化学工程师的心。经过一年多的研究，他独立发明出一种生产谷氨酸钠的方法：在小麦麸皮（面筋面筋）中，谷氨酸的含量可达40%，他先用34%的盐酸盐酸加压水解面筋，得到一种黑色的水解物，经过活性炭脱色，真空浓缩，就得到白色结晶的谷氨酸谷氨酸。再把谷氨酸同氢氧化钠氢氧化钠反应，加以浓缩、烘干，就得到了谷氨酸钠谷氨酸钠。 吴蕴初把他制得的“味之素”叫做味精味精，他是世界上最早用水解法来生产味精的人。他是世界上最早用水解法来生产味精的人。1923年，吴蕴初在上海创立了天厨味精厂，向市场推出了中国的“味之素”“佛手牌”味精。以后，佛手牌味精不仅畅销于中国市场，还打进了美国

13、市场。吴蕴初也获得了一个“味精大王味精大王”的称号。吴蕴初1891-1953天上人间，佛手为鲜天上人间，佛手为鲜 家有味之素，白水变鸡汁家有味之素，白水变鸡汁19.9/1kgJD16.8/1kgtaobao 医学上谷氨酸主要用于治疗肝性昏迷肝性昏迷，还用于改善儿童智力发育。食品工业上，味精味精是常用的增鲜剂，其主要成分是谷氨酸钠谷氨酸钠盐。过去生产味精主要用小麦面筋（谷蛋白）水解法进行，现改用微生物发酵法来进行大规模生产。 安全与毒性1975年美国营养和食品工艺学词典记载，在空腹时食用味精25毫克/公斤体重，2535分钟后就发生头痛、出汗、恶心、体软、口渴、面颊潮红、腹部疼痛等症状，但这些症状

14、一般在数小时之内就会消失，所以在空腹时不要吃味精。谷氨酸及谷氨酸钠的分解物质中含有很强的变异原物质（伤害遗传细胞的毒性），如果将植物油与味精混在一起，加热约20分钟，变异原物质会进一步增加。因此在烹调时味精不宜在高温的炒菜过程中添加，而应在烹调终了时加入作调味用。 4.2.2 谷氨酸生产菌的特性 L-谷氨酸发酵微生物的优良菌株多在棒状杆菌属、小短杆菌属、节杆菌属和短杆菌属中。具有下述共同特性：细胞形态为短杆至棒状；无鞭毛，不运动；不形成芽孢；革兰氏阳性；要求生物素（利用石蜡为碳源的要求硫胺素维生素B1）；在通气培养条件下产生大量L谷氨酸。 此外，其他细菌、放线菌和真菌中的一些属种也有产L-谷氨

15、酸的菌株，但产酸率较低。 生物素缺陷型 在谷氨酸发酵中，如果能够改变细胞膜的通透性细胞膜的通透性，使谷氨酸不断地排到细胞外面，就会大量生成谷氨酸。 研究表明，影响细胞膜通透性的主要因素是细胞膜中的磷脂磷脂含量。因此，对谷氨酸产生菌的选育，往往从控制磷脂的合成或使细胞膜受损伤入手，如生物素缺陷型菌种的选育。 生物素（维生素生物素（维生素H）是不饱和脂肪酸合成过程中所需的乙酰CoA的辅酶。生物素缺陷型生物素缺陷型菌种因不能合成生物素，从而抑制了不饱和脂肪酸的合成。而不饱和脂肪酸是磷脂的组成成分之一。因此，磷脂的合成量也相应减少，这就会导致细 胞膜结构不完整，提高细 胞膜对谷氨酸的通透性。 脲酶活性

16、强 能将尿素尿素（脲）分解为氨和二氧化碳或碳酸铵的酶酶。 发酵后期补充尿素作为氮源改变代谢途径谷氨酸的生物合成途径大致是：葡萄糖葡萄糖经糖酵解(EMP途径)和己糖磷酸支路(HMP途径)生成丙酮酸丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶乙酰辅酶A(乙酰CoA)，然后进入三羧酸(TCA)循环，生成-酮戊二酸酮戊二酸。-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有有NH4+存在存在的条件下，生成谷氨酸。选育TCA循环、循环、HMP途径突变，耐高浓度谷氨酸并途径突变，耐高浓度谷氨酸并向胞外分泌向胞外分泌的菌种。国内外生产工艺比较 国外：甘蔗糖蜜或淀粉水解糖为原料强制发酵，产酸率13%15%，糖酸转化率6065%。 国内：淀粉水解

17、糖或甜菜糖蜜为原料，生物素亚适量发酵，产酸率10%12%，转化率60%。Corynebacterium glutamicum 谷氨酸棒状杆菌 非致病菌 高产性： 100 g/L 谷氨酸 改造后用于其它氨基酸的生产，如L-赖氨酸 Genomic DNA 测序2003年完成，3.08Mbp4.2.3 谷氨酸发酵工艺过程生长与生产部分关联型谷氨酸的生物合成淀粉糖化种子制备发酵培养分离纯化精制成盐4.2.3.1 淀粉糖化工艺酸水解工艺酸水解工艺 液化：淀粉原料加盐酸，pH1.5 糖化：蒸汽加热，300 kPa左右，25 min 冷却：80 中和：加碱，pH45，析出蛋白质和胶体 脱色：除去色素和杂质（

18、抑制发酵）-活性 炭吸附和树脂 过滤：得到糖液，制备培养基，进入发酵 阶段酶水解工艺酶水解工艺 糊化：水浴加热并不断搅拌，淀粉浆逐渐糊化 液化：7080，-淀粉酶淀粉酶不断搅拌使其液化， 灭酶过滤，滤液冷却加糖化酶糖化酶在6065恒温水浴糖化。 所形成的混合型糖汁，主要是麦芽糖，还有葡萄糖，低聚糖、糊精等其他单糖和低聚糖的混合物。4.2.3.2 生产种子制备工艺 斜面菌种：葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨、NaCl等。pH7.07.2，3034上，1824h 一级种子：葡萄糖、尿素、硫酸铵、玉米浆、磷酸氢二钾，少量硫酸亚铁和硫酸锰。恒温通气培养12h，OD达0.5，残糖0.5%以下。 目标：繁殖细胞 质

19、量控制：无污染，细胞健壮。 二级种子：水解糖取代葡萄糖等，pH6.57.0。接种量0.8%1.0%，78h，通气比1:(0.30.5)。OD净增加0.5，残糖1.0%以下。 质量控制：无污染，细胞健壮，密度108109/ml4.2.3.3 发酵生产工艺 接种量：0.5%1.0% 温度：前期3335，中后期提高为3638 供氧：高氧量，高产率。通气比1:(0.110.13) pH：前期，7.5左右；中后期，77.5左右，下降时，少量多次流加尿素。 在中性和微碱性，积累产物；酸性时形成谷氨酰胺。 延迟期：24h 对数期：pH上升，然后下降，溶解氧急剧下降，然后维持，菌体浓度增大，12h 生产期：菌

20、体浓度基本不变，产物大量合成。 放罐：呈近中性pH，浅黄色，谷氨酸以盐形式存在，湿菌体占58%，其它氨基酸1%以下，铵离子0.60.8%，残糖1%以下。 整个发酵周期：30h左右4.2.3.4 发酵培养过程控制特点 典型的代谢控制发酵：典型的代谢控制发酵：人为打破正常代谢调节机制，使代谢按预期方向进行，过量积累产物。 生物素（维生素生物素（维生素H）的影响：）的影响：当生物素缺乏时，菌种生长十分缓慢；当生物素过量时，则转为乳酸发酵。因此，一般将生物素控制在亚适量亚适量条件下（25 g/L），才能得到高产量的谷氨酸。 氧：氧：谷氨酸产生菌是好氧菌好氧菌，通风和搅拌不仅会影响菌种对氮源和碳源的利用

21、率，而且会影响发酵周期和谷氨酸的合成量。尤其是在发酵后期，加大通气量有利于谷氨酸的合成。 温度：温度：菌种生长的最适温度为3032 。当菌体生长到稳定期，适适当提高温度有利于产酸当提高温度有利于产酸，因此，在发酵后期，可将温度提高到3437 。 pH：谷氨酸产生菌发酵的最适pH在7.08.0。但在发酵过程中，随着营养物质的利用，代谢产物的积累，培养液的pH会不断变化。如随着氮源的利用，放出氨，pH会上升；当糖被利用生成有机酸时，pH会下降。 氮源要充足，根据pH变化，流加尿素。一般在12h后，菌体密度不增加，pH有所下降，此时及时流加尿素，补充氮源，同时调节pH，维持在77.2左右。 磷酸盐：

22、磷酸盐：它是谷氨酸发酵过程中必需的，但浓度不能过高，否则会转向缬氨酸发酵。发酵结束后，常用离子交换树脂法等进行提取。 4.2.4 谷氨酸分离纯化工艺过程 等电点沉淀法：pH3.22 谷氨酸以过饱和状态直接从发酵液中结晶析出。操作过程：操作过程： 盐酸调pH4.04.5，出现晶核，育晶2h。酸调pH3.03.2，搅拌20h。降温至5，使结晶沉淀，即等电点结晶。静置6h，吸去上层菌体和其他氨基酸，下层沉淀得粗谷氨酸（俗称麸酸）。关键在于控制关键在于控制适宜等点沉淀操作温度，一次沉淀收率达适宜等点沉淀操作温度，一次沉淀收率达80%以上。以上。 纯化：活性炭脱色，热水洗涤，收集谷氨酸。也可采用离子交换

23、树脂进行脱色。 成盐：谷氨酸溶液中加入碳酸钠进行中和，形成谷氨酸单钠。 粗品：减压蒸发，除水，过饱和结晶析出。 纯品：除去铁、脱色和精致结晶。4.3.1 赖氨酸及其理化性质英文名称：英文名称： lysine; Lys 定义：定义： 学名：2，6-二氨基己酸。蛋白质中唯一带有侧链伯氨基的氨基酸。L-赖氨酸是组成蛋白质的常见20种氨基酸中的一种碱性氨基酸，是哺乳动物的必需氨基酸和生酮氨基酸。在蛋白质中的赖氨酸可以被修饰为多种形式的衍生物。符号：K。 赖氨酸，也称为L -赖氨酸盐酸盐赖氨酸盐酸盐，是一种必需必需氨基酸。赖氨酸是帮助其它营养物质被人体充分吸收和利用的关键物质，人体只有补充了足够的L-赖

24、氨酸才能提高食物蛋白质的吸收和利用，达到均衡营养，促进生长发育。 它是肉碱生产的一个重要组成部分。肉碱负责将一些不饱和脂肪酸转化为能量，还有助于降低胆固醇水平。 它和其他营养一起形成胶原蛋白。胶原蛋白在结缔组织，骨骼，肌肉，肌腱和关节软骨中扮演了重要角色。此外，赖氨酸也有助于身体吸收钙。 它是控制人体生长的重要物质抑长素 (Somatotation, ss) 中最重要的也是最必需的成份，对人的中枢神经和周围神经系统都起着重要作用。 已知赖氨酸的功效包括治疗单纯疱疹病毒和带状疱疹引起的唇疱疹。摄入赖氨酸可以大大缩短治愈的时间。研究已经表明，它具有改善免疫系统，抵制单纯疱疹和带状疱疹病毒的功效，

25、研究还显示，赖氨酸与某些非甾体抗炎药结合，能够成功的治疗与经前综合症和月经初潮相关的偏头痛和腹部绞痛。 饮食中缺乏赖氨酸的情况是比较罕见的。通常情况下吃素的人发生率较高，一些运动员如果没有采取适当的饮食也会出现赖氨酸缺乏的问题。蛋白质摄入量低（如豆类植物，豌豆，小扁豆等）也可能导致赖氨酸摄入量低。 缺乏赖氨酸的症状包括疲劳，虚弱，恶心，呕吐，头晕，没有食欲，发育迟缓，贫血等。可以在医疗专业人员建议下采取赖氨酸营养补品。 4.3.2 赖氨酸生产菌的特性产其他氨基酸的微生物，主要是对上述产L谷氨酸的优良菌株进行人工诱变后选育出的各种突变株：营养缺陷型突变株。营养缺陷型突变株。利用营养缺陷型突变株发

26、酵生产氨基酸的关键是限制某种反馈抑制物或阻遏物的量，以解除代谢调节机制而有利于代谢中间体或最终产物的过量积累。因此，不同氨基酸缺陷型生长在含有限量的所要求氨基酸的培养基中，往往能产生和积累大量某种氨基酸。例如,L-赖氨酸赖氨酸的生产菌株多采用高丝氨酸缺陷型高丝氨酸缺陷型突变株。调节突变株。调节突变株。采用调节突变株发酵生产氨基酸是成功的工艺之一，因为这类突变株一旦对氨基酸结氨基酸结构类似物构类似物具备了抗性之后，其正常代谢调节机制即被解除，因而能够积累大量的相应的氨基酸；营养缺陷型与抗反馈调节多重突变株。营养缺陷型与抗反馈调节多重突变株。采用这类多重突变株对提高某些氨基酸的发酵产率有明显的效果

27、。例如，生产L精氨酸、L色氨酸、L苯丙氨酸、L酪氨酸、L白氨酸和L苏氨酸等就常采用多重突变株。 菌种遗传特性生产能力（g/L）转化率（%）黄色短杆菌Thr-, Met-3434黄色短杆菌AECR3232黄色短杆菌黄色短杆菌AECR, Hse-50-5530-35谷氨酸棒杆菌Hse-1313谷氨酸棒杆菌AECR, Hse-, Leu-, Pant-4242乳糖发酵短杆菌AECR,AHVR2929乳糖发酵短杆菌AECR, Ala-, CCLR, MLR, EPS4848乳糖发酵短杆菌AECR, Ala-, MLR, EPS7050注：R 抗性；S 敏感；- 缺陷氨基酸缺陷型：氨基酸缺陷型：Ala，

28、丙氨酸；Hse，高丝氨酸；Leu，亮氨酸；Met，甲硫氨酸；Thr，苏氨酸赖氨酸结构类似物：赖氨酸结构类似物：AEC，S-(2-氨基乙基)-L-半胱氨酸；CCL，-氯己内酰胺；ML，-甲基赖氨酸苏氨酸结构类似物：苏氨酸结构类似物：AHV，-氨基-羟基戊酸；EP，-氟代丙酮酸；Pant，泛酸人工控制微生物代谢的措施包括改变微生物遗传特性、控制生产过程中的各种条件（即发酵条件）等。例如，黄色短杆菌能够利用天冬氨酸合成赖氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸。在黄色短杆菌的代谢过程中，当赖氨酸和苏氨酸都累计过量时，就会抑制天冬氨酸激酶的活性，使细胞内难以积累赖氨酸；而赖氨酸单独过量就不会出现这种现象。 目前，赖氨酸

29、生产主要采用短杆菌属和棒杆菌属的突变菌种，表现为氨基酸营养缺陷、敏感性和抗结构类似物。 国内产酸率12%14%，转化率42%46% 国外产酸率15%16%，转化率50%，提取率达90%92%4.3.3.1 赖氨酸生产种子的制备工艺 斜面种子：牛肉膏、蛋白胨、NaCl和葡萄糖，pH7.07.2，3032，1824h一级种子：葡萄糖、玉米浆、豆饼水解液为主，添加硫酸铵、磷酸氢二钾、尿素和硫酸镁等， 3032，1516h二级种子：淀粉水解液替代葡萄糖，3032，通气比1:0.2，811h。接种量5%10%。对于大规模发酵，可采用三级种子罐培养4.3.3.2 赖氨酸发酵工艺1、淀粉水解采用双酶法（液化

30、酶、糖化酶）以减少对生物素、有机氮的破坏。糖蜜杂质多，需要预处理后，才能使用。氮源可以使用玉米浆、豆饼水解液和硫酸铵、尿素等。无机盐包括磷酸、钾、镁、铁、锰等根据不同菌种的营养缺陷型特性，添加生物素（维生素H）、硫胺素（维生素B1）、丙氨酸等生长因子。 二步发酵法（又称前体添加法） 50年代初开发的二步发酵法以赖氨酸的前体二氨二氨基庚二酸基庚二酸为原料，借助微生物生产的酶（二氨基庚二酸脱羧酶），使其脱羧后转变为赖氨酸。由于二氨基庚二酸也是用发酵法生产的，所以称二步发酵法。70年代后，日本采用固定化二氨基庚二酸脱羧酶或含此酶的菌体，使内消旋2,6-二氨基庚二酸脱羧连续生产赖氨酸，改进了这一工艺。

31、尽管这样，该工艺仍较复杂，现已被直接发酵法取代。 酶法 主要用生产尼龙原料己内酰胺时生成的大量副产物环己烯为起始原料，用化学方法合成 DL-氨基己氨基己内酰胺内酰胺，然后以此作为酶反应的底物，经罗伦氏隐球酵母生产的L-氨基己内酰胺水解酶氨基己内酰胺水解酶，和从奥巴无色杆菌菌体中分离到的-氨基己内酰胺外消旋酶氨基己内酰胺外消旋酶共同作用，转变为L-赖氨酸赖氨酸。该工艺由于反应速度快，原料便宜，产酸率高，已投入工业生产。 直接发酵法 这种方法是在50年代后期开发的。70年代以来，由于育种技术的进展，选育出一些具有多重遗传标记的突变株，使工艺日趋成熟，赖氨酸的产量也得到成倍增长。工业生产中最高产酸率

32、已提高到每升发酵液100120g，提取率达到8090左右。 没有明显的两个阶段，但在工艺控制上，可按两个阶段进行。前期：菌体生长繁殖，产物形成很少；后期：合成赖氨酸温度：前期（024h），菌种对温度敏感，32；中后期，为了促进产物合成，34。pH：6.57.5，根据pH变化、菌体生长、残糖等调节。通过连续流加氨水或尿素控制pH稳定，不要大波动。氧：充足；不足，呼吸困难，产量下降，但不及谷氨酸那样敏感其它：硫胺素、生物素、乙酸、铜离子等可选择使用消泡：天然豆油、玉米油或泡敌等控制泡沫的产生4.3.3 赖氨酸的分离纯化工艺 发酵液：赖氨酸0.3%0.6%，含有少量其它氨基酸；菌体干重1.5%2.0

33、%；残糖2.0%以下；存在无机离子和色素。 菌体和钙离子对后续工艺影响最大。草酸或硫酸，生成钙盐。调节pH，加入丙烯酰胺等絮凝剂，使菌体沉淀。再加入助滤剂后，过滤除去菌体。 离子交换树脂吸附工艺 赖氨酸是碱性碱性氨基酸，在酸性溶液中以阳离子形式存在，能强烈被阳离子树脂吸附。常用铵型强酸性阳离子交换树脂铵型强酸性阳离子交换树脂，可选择性吸附碱性氨基酸，同时氨水氨水洗脱后，树脂不必再生。 浓缩：真空蒸发，70，真空度0.08MPa。用浓盐酸调节pH4.9，继续浓缩，得到赖氨酸盐酸盐赖氨酸盐酸盐。 结晶：盐酸盐在结晶罐中搅拌1620h，5，达到粗结晶。 脱色：活性炭 蒸发浓缩和结晶 干燥：6080，含水量0.1%以下 粉碎6080目，包装成品。