氨基酸生產(chǎn)工藝

1、第十章第十章 氨基酸藥物氨基酸藥物第一節(jié)第一節(jié) 氨基酸種類(lèi)及理化性質(zhì)氨基酸種類(lèi)及理化性質(zhì)一、氨基酸組成及結(jié)構(gòu)一、氨基酸組成及結(jié)構(gòu)w1、元素：、元素：c、h、o、n等等w2、通式：、通式：3、氨基酸的一般物理性質(zhì)、氨基酸的一般物理性質(zhì)常見(jiàn)氨基酸均為無(wú)色結(jié)晶,其形狀因構(gòu)型而異(1)(1)溶解性：溶解性：各種氨基酸在水中的溶解度差別很大，并能溶解于稀酸或稀堿中，但不能溶解于有機(jī)溶劑。通常酒精能把氨基酸從其溶液中沉淀析出。(2) (2) 熔點(diǎn)：熔點(diǎn)：氨基酸的熔點(diǎn)極高，一般在200以上。(3) (3) 味感：味感：其味隨不同氨基酸有所不同，有的無(wú)味、有的為甜、有的味苦，谷氨酸的單鈉鹽有鮮味，是味精的主要

2、成分。(4)(4)旋光性：旋光性：除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性，能使偏振光平面向左或向右旋轉(zhuǎn)，左旋者通常用（-）表示，右旋者用（+）表示。(5)(5)光吸收：光吸收：構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸在可見(jiàn)光區(qū)都沒(méi)有光吸收，但在遠(yuǎn)紫外區(qū)(220nm)均有光吸收。在近紫外區(qū)(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。tyrtyr、trptrp、phephe在近紫外光區(qū)的最大在近紫外光區(qū)的最大吸收峰（吸收峰（maxmax）和摩爾消光系數(shù)）和摩爾消光系數(shù)v酪氨酸的酪氨酸的 maxmax275nm275nm， 275275=1.4x=1.4x103 ; ;v苯丙氨酸的苯丙氨酸的 maxm

3、ax257nm257nm， 257257=2.0 x10=2.0 x102; ;v色氨酸的色氨酸的 maxmax280nm280nm， 280280=5.6x10=5.6x103; ;4、化學(xué)通性：-cooh：成鹽、成酯、酰胺化、脫羧、酰氯化；-nh2：成鹽、脫氨兩性解離肽鍵酪氨酸酚羥基：米倫反應(yīng)、福林-達(dá)尼斯反應(yīng)；精氨酸胍基:坂口反應(yīng)色氨酸吲哚基：遇芳醛變紅組氨酸咪唑基：pauly反應(yīng)二、分類(lèi)與命名1、命名：2、分類(lèi)：帶電狀況：酸性、中性、堿性； 側(cè)鏈結(jié)構(gòu)：脂肪、芳香、雜環(huán)； 側(cè)鏈極性：極性、非極性； 人體需求：必需、非必需。第二節(jié) 氨基酸的生產(chǎn)方法w一、蛋白水解法：w1、酸水解w2、堿水解

4、w3、酶水解1、酸水解w 鹽酸、硫酸w 110-120w 12-24hw 缺點(diǎn)：氨基酸結(jié)構(gòu)被破壞，污染環(huán)境2、堿水解w氫氧化鈉、氫氧化鋇w 100w 6h 缺點(diǎn):氨基酸結(jié)構(gòu)被破壞，消旋3、酶解w優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)：水解不徹底，可用于生產(chǎn)肽、胨等二、合成法：二、合成法：dl-dl-蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸、苯蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸。丙氨酸。三、酶法：利用微生物細(xì)胞或微生物產(chǎn)生的酶來(lái)三、酶法：利用微生物細(xì)胞或微生物產(chǎn)生的酶來(lái)制造氨基酸。制造氨基酸。 傳統(tǒng)的提取法、酶法和化學(xué)合成法由于前體物的傳統(tǒng)的提取法、酶法和化學(xué)合成法由于前體物的成本高成本高, ,工藝復(fù)雜工藝復(fù)雜, ,難以達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)的目的。

5、難以達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)的目的。 四、發(fā)酵法四、發(fā)酵法直接發(fā)酵法：野生菌株發(fā)酵、 營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株發(fā)酵、 氨基酸結(jié)構(gòu)類(lèi)似物抗性突變株發(fā)酵 營(yíng)養(yǎng)缺陷型兼抗性突變株發(fā)酵。 1、用野生株的方法用野生株的方法 w這是從自然界獲得的分離菌株進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)的一種方法。w典型的例子就是谷氨酸發(fā)酵。w改變培養(yǎng)條件的發(fā)酵轉(zhuǎn)換法中,有變化銨離子濃度、磷酸濃度，使谷氨酸轉(zhuǎn)向谷氨酰胺和纈氨酸發(fā)酵 2、用營(yíng)養(yǎng)缺陷變異株的方法用營(yíng)養(yǎng)缺陷變異株的方法w這一方法是誘變出菌體內(nèi)氨基酸生物合成某步反應(yīng)阻遏的營(yíng)養(yǎng)缺陷型變異體，使生物合成在中途停止，不讓最終產(chǎn)物起控制作用。w這種方法中有用高絲氨酸缺陷株的賴(lài)氨酸發(fā)酵，有用精氨酸缺陷株的鳥(niǎo)氨酸

6、發(fā)酵，還有用異亮氨酸缺陷株的脯氨酸發(fā)酵。 w 谷氨酸谷氨酸w n-乙酰乙酰 谷氨酸激酶谷氨酸激酶w n-乙酰乙酰-谷氨酰磷酸谷氨酰磷酸w w 鳥(niǎo)氨酸鳥(niǎo)氨酸w 瓜氨酸缺陷型菌株生產(chǎn)鳥(niǎo)氨酸瓜氨酸缺陷型菌株生產(chǎn)鳥(niǎo)氨酸w 瓜氨酸瓜氨酸w 精氨酸缺陷型菌株生產(chǎn)瓜氨酸精氨酸缺陷型菌株生產(chǎn)瓜氨酸w 精氨酸結(jié)構(gòu)類(lèi)似物抗性突變株精氨酸結(jié)構(gòu)類(lèi)似物抗性突變株w 精氨酸精氨酸 抗反饋調(diào)節(jié)突變株生產(chǎn)精氨酸抗反饋調(diào)節(jié)突變株生產(chǎn)精氨酸 3、結(jié)構(gòu)類(lèi)似物抗性突變株的方法結(jié)構(gòu)類(lèi)似物抗性突變株的方法w用一種與自己想獲得的氨基酸結(jié)構(gòu)相類(lèi)似的化合物加入培養(yǎng)基內(nèi)，使其發(fā)生控制作用，從而抑制微生物的生長(zhǎng)。這樣，就可以得到在這種培養(yǎng)基中能夠

7、生長(zhǎng)的變異株，而這種變異株正是解除了調(diào)控機(jī)制的，能夠生成過(guò)量的氨基酸。w利用此方法發(fā)酵的有:蘇氨酸、賴(lài)氨酸、異亮氨酸、組氨酸和精氨酸。 w 谷氨酸谷氨酸w n-乙酰乙酰 谷氨酸激酶谷氨酸激酶w n-乙酰乙酰-谷氨酰磷酸谷氨酰磷酸w w 鳥(niǎo)氨酸鳥(niǎo)氨酸w 瓜氨酸缺陷型菌株生產(chǎn)鳥(niǎo)氨酸瓜氨酸缺陷型菌株生產(chǎn)鳥(niǎo)氨酸w 瓜氨酸瓜氨酸w 精氨酸缺陷型菌株生產(chǎn)瓜氨酸精氨酸缺陷型菌株生產(chǎn)瓜氨酸w 精氨酸結(jié)構(gòu)類(lèi)似物抗性突變株精氨酸結(jié)構(gòu)類(lèi)似物抗性突變株w 精氨酸精氨酸 抗反饋調(diào)節(jié)突變株生產(chǎn)精氨酸抗反饋調(diào)節(jié)突變株生產(chǎn)精氨酸 4 、 體內(nèi)及體外基因重組的方法體內(nèi)及體外基因重組的方法w基因工程包括細(xì)胞內(nèi)基因重組方法和試管內(nèi)

8、的體外基因重組方法。w體內(nèi)基因重組在應(yīng)用上又稱(chēng)為雜交育種，主要方法包括：轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)染、接合轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞融合等，這都是在細(xì)胞內(nèi)暫時(shí)地產(chǎn)生染色體的局部二倍體，在兩條dna鏈之間引起兩次以上的交叉，是遺傳性重組現(xiàn)象。w細(xì)胞內(nèi)基因重組技術(shù)的缺點(diǎn)是，現(xiàn)在只在同種或有近緣關(guān)系的微生物之間進(jìn)行并較難成功。 幾種方法的比較w合成法合成法 發(fā)酵法發(fā)酵法酶法酶法原料原料石油石油碳源、氮源碳源、氮源底物底物產(chǎn)物濃度產(chǎn)物濃度高高低低高高產(chǎn)物類(lèi)型產(chǎn)物類(lèi)型dlll副產(chǎn)物副產(chǎn)物少少多多少少第三節(jié)第三節(jié) 氨基酸的用途氨基酸的用途w1.食品工業(yè)：w強(qiáng)化食品(賴(lài)氨酸，蘇氨酸，色氨酸于小麥中)w增鮮劑：谷氨酸單鈉和天冬氨酸w苯丙

9、氨酸與天冬氨酸可用于制造低熱量二肽甜味劑(-天冬酰苯丙氨酸甲酯),此產(chǎn)品1981年獲fda批準(zhǔn),現(xiàn)在每年產(chǎn)量已達(dá)數(shù)萬(wàn)噸。 w2.飼料工業(yè)飼料工業(yè)：w甲硫氨酸等必需氨基酸可用于制造動(dòng)物飼料甲硫氨酸等必需氨基酸可用于制造動(dòng)物飼料 w3.醫(yī)藥工業(yè)：醫(yī)藥工業(yè)：w多種復(fù)合氨基酸制劑可通過(guò)輸液治療營(yíng)養(yǎng)或代謝失調(diào)多種復(fù)合氨基酸制劑可通過(guò)輸液治療營(yíng)養(yǎng)或代謝失調(diào) w苯丙氨酸與氮芥子氣合成的苯丙氨酸氮芥子氣對(duì)骨髓腫瘤治苯丙氨酸與氮芥子氣合成的苯丙氨酸氮芥子氣對(duì)骨髓腫瘤治療有效療有效,且副作用低。且副作用低。 w 4.化學(xué)工業(yè)化學(xué)工業(yè)：w谷氨基鈉作洗滌劑谷氨基鈉作洗滌劑,丙氨酸制造丙氨酸纖維丙氨酸制造丙氨酸纖維。第

10、四節(jié)第四節(jié) 賴(lài)氨酸生產(chǎn)實(shí)例賴(lài)氨酸生產(chǎn)實(shí)例一、概述一、概述w1、結(jié)構(gòu)：、結(jié)構(gòu)：2，6-二氨基己酸二氨基己酸w2、存在形式：鹽酸鹽w3、物理性質(zhì)：相對(duì)分子質(zhì)量：182.65w 熔點(diǎn)：263w 單斜晶系w 比旋光度：+21w 水中溶解度：53.6g/ml（0）w 口服半致死量（ld50）：4.0g/kg二、賴(lài)氨酸發(fā)酵生產(chǎn)二、賴(lài)氨酸發(fā)酵生產(chǎn)w斜面菌種斜面菌種 種子培養(yǎng)種子培養(yǎng) 發(fā)酵發(fā)酵 上柱上柱w 洗脫洗脫w 濃縮濃縮精制鹽精制鹽 重結(jié)晶重結(jié)晶 粗鹽粗鹽1、菌種：北京棒桿菌、鈍齒棒桿菌、菌種：北京棒桿菌、鈍齒棒桿菌； 2、種子擴(kuò)大培養(yǎng)、種子擴(kuò)大培養(yǎng)： 斜面 一級(jí)種子 二級(jí)種子： 流程： w壓縮空氣 斜面 淀粉水解糖w油水分離器 搖瓶種子 配料w 過(guò)濾器 種子罐 滅菌w 發(fā)酵罐w 提取分離w 賴(lài)氨酸培養(yǎng)基： 工藝條件： 溫度 ph 種齡、接種量 氧 生物素 硫酸銨 其他三、賴(lài)氨酸提取三、賴(lài)氨酸提取:離子交換法離子交換法1、柱子：強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，、柱子：強(qiáng)酸