芳香族氨基酸和其他氨基酸发酵机制
一、芳香族氨基酸生物合成途径与发酵机制
芳香族氨基酸---------分子中都含有苯环
色氨酸Trp
苯丙氨酸Phe
酪氨酸Tyr
二、芳香族氨基酸的生物合成途径
合成途径特点：
?从4-磷酸赤藓糖与磷酸烯醇丙酮酸合成3-脱氧-D-阿拉伯糖型庚酮糖-7-磷酸（DAHP）到分支酸，是Phe、Tyr和Trp的共同途径；
?从分支酸到预苯酸（PPA），是Phe和Tyr的共同途径；
?在分枝酸处，倾向于优先合成氨茴酸；在预苯酸处，倾向于优先合成对羟苯丙酮酸。即优先合成顺序是：Trp- Tyr- Phe。
?
三、芳香族氨基酸的代谢调控机制
?大肠杆菌中有三种DAHP合成酶
?谷氨酸棒杆菌中，在芳香族氨基酸生物合成途径中受调节控制的关
键酶：DAHP合成酶（DS）、分枝酸变位酶（CM）、预苯酸脱氢酶
（PD）、预苯酸脱水酶（PT）和氨茴酸合成酶（AS）?黄色短杆菌中有一种DAHP合成酶，代谢调节较易控制
1、大肠杆菌中芳香族氨基酸生物合成途径与代谢控制
①DAHP合成酶
②分支酸变位酶
③PPA脱氢酶
④PPA脱水酶
⑤氨茴酸合成酶
2、在黄色短杆菌中芳香族氨基酸生物合成的调节机制
DS－DAHP合成酶
CM－分支酸变位酶
PD－预苯酸脱氢酶
PT－预苯酸脱水酶
AS－氨茴酸合成酶
四、色氨酸发酵机制
色氨酸生产菌的遗传标记位置
色氨酸代谢调控机制（大量生成和积累色氨酸）
切断支路代谢，选育苯丙氨酸和酪氨酸双重缺陷型（phe-+tyr-）的突变株；然后遗传性的解除色氨酸自身的反馈抑制和阻遏及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸对DAHP合成酶的反馈调节；
选育色氨酸多重结构类似物抗性突变株；
在发酵过程中限量添加苯丙氨酸和酪氨酸。
苯丙氨酸和酪氨酸发酵机制
苯丙氨酸代谢调控机制
?首先切断芳香族氨基酸生物合成向酪氨酸和色氨酸的代谢支路，选育色氨酸和酪氨酸双重缺陷型（tyr-+trp-）突变株；
?然后遗传性的解除苯丙氨酸自身对预苯酸脱水酶和分支酸变位酶的反馈抑制和阻遏，及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸对DAHP合成
酶的反馈调节；
?选育苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸多重结构类似物抗性突变株；
?发酵中限量添加酪氨酸和色氨酸，使苯丙氨酸大量积累。
?
五、分支链氨基酸族氨基酸生物合成途径发酵机制
亮氨酸Leu，C6H13O2N
异亮氨酸Ile，C6H13O2N
缬氨酸Val，C5H11O2N
分支链氨基酸族氨基酸生物合成途径和代谢调节机制
分枝链氨基酸生物合成途径和自我调节的特点
分枝链氨基酸生物合成的优先顺序为：
Ile、Leu、Val
2）TD受Ile的强烈反馈抑制；
3）AS受Val的反馈抑制；
4） -异丙基苹果酸合成酶受Leu的反馈抑制；
5）分枝链氨基酸合成酶系的各个酶的生成，受这三种末端
氨基酸——Ile+Val+Leu的多价阻遏。
添加D-苏氨酸、α-溴丁酸、α-氨基丁酸等前提物，绕过反馈调节；
添加的D-苏氨酸脱氢酶是诱导酶，不受反馈抑制，并选育Ile结构类似物抗性突变株，从而解除Ile对TD和对AS的反馈调节；
由于添加D-苏氨酸，则会使Ile、Val、Leu在菌体内的贮存平衡受到破坏，使Ile大量积累；
意控制培养基中Val和Ｇ亚适量，并选育Leu－突变株；
增加前体物质的生成量。
缬氨酸育种机制（讨论）
（“共系的生物合成途径”——分别为共同的酶所催化）切断支路代谢，选育Ile－＋Leu－突变株；
?解除Ile、Val、Leu对合成酶系（AS）的多价阻遏（筛选结构类似物突变株）；
?解除Val对α-乙酰乳酸合成酶的反馈抑制。
Val生产菌的遗传标记：
Ile－＋Leu－＋α-ABr＋2-TAr＋CMr
（α-氨基丁酸）（2-噻唑丙氨酸）
亮氨酸发酵机制（讨论）
首先必须解除Leu对α-异丙基苹果酸合成酶的反馈抑制，
选育抗Leu结构类似物(如2-TA)突变株；
选育抗Val结构类似物(如2-AB)的突变株；
切断支路代谢，选育Ile－突变株。
氨基酸发酵工艺学要点 1味精厂的主要生产车间：糖化车间、发酵车间、提取车间、精制车间 2淀粉生产的流程 原料→清理→浸泡→粗碎→胚的分离→磨碎→分离纤维→分离蛋白质→清洗→离心分离→干燥→淀粉3淀粉的液化及糖化定义。 在工业生产上，将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的“糖化”所制的的糖液称为淀粉水解糖 液化是利用液化酶使淀粉糊化，黏度降低，并水解到糊精和低聚糖的程度 4淀粉液化过程使用淀粉酶，水解位置1，4糖苷键，糖化过程使用糖化酶，水解位置1，4糖苷键和1，6糖苷键。 5液化结束后，为何要进行灭酶处理，如何操作？ 液化结束后反应快速升温灭酶，高温处理时，通过喷射器快速升温至120~145°，快速升温比逐步升温产生的“不溶性淀粉颗粒”少，所得的液化液既透明又易过滤。淀粉出糖率高，同时由于采取快速升温法，缩短了生产周期 6葡萄糖的复合反应。 7淀粉的糊化、老化定义及影响老化的因素。 （1）糊化 若将淀粉乳加热到一定温度，淀粉颗粒开始膨胀，偏光十字消失。温度继续上升，淀粉颗粒继续膨胀，可达原体积几倍到几十倍。由于颗粒的膨胀，晶体结构消失，体积膨胀大，互相接触，变成糊状液体，虽然停止搅拌淀粉也不会再沉淀，这种现象称为糊化。 （2）老化 分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列成为新氢键的过程。 （3）影响老化的因素①淀粉的成分（直链易老化，支链淀粉难老化）②液化程度③酸碱度④温度⑤淀粉糊浓度 8 DE值与DX值的概念. DE值表示淀粉水解程度或糖化程度。也称葡萄糖值 DE=还原糖浓度/（干物质浓度*糖液相对密度）*100％ DX值指糖液中葡萄糖含量占干物质的百分率。 DX=葡萄糖浓度/（干物质浓度*糖液相对密度）*100％ 9淀粉水解糖的质量要求有哪些？ 1糖液透光率＞90%（420nm）。2不含糊精、蛋白质（起泡物质）。3转化率＞90%。DE值（Dextrose equivalent，葡萄糖当量值）4还原糖浓度：18%左右。5糖液不能变质。6pH4.6-4.8 10 说说酸水解法、酸酶法和酶水解法三种不同水解工艺的优劣？ 酸水解法是利用无机酸为催化剂，在高温高压下，将淀粉转化为葡萄糖的方法。该法具有工艺简单，水解时间短，生产效率高，设备周转快的优点。该水解法要求耐腐蚀，耐高温，耐压的设备。 酸酶法是先将淀粉用酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶将其水解为葡糖糖的工艺。采用酸酶法水解淀粉制糖，酸用量少，产品颜色浅，糖液质量高 酶水解法主要是将淀粉乳先用α-淀粉酶液化，过滤除去杂质后，然后用酸水解成葡萄糖的工艺。该工艺适用于大米或粗淀粉原料 11 固定化酶的定义及制备方法有哪几种？ 固定化酶（immobilized enzyme）：由于水溶性酶的缺点,所以将它与固相载体相连,由固相状态催化反应,称酶的固定化. ①吸附法②偶联法③交联法④包埋法 12生物素对谷氨酸生物合成途径影响。 1.生物素对糖代谢的速率的影响（主要影响糖降解速率）
氨基酸的分类及其结构
甘氨酸：无手性C 颉氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸：大脂肪侧链 脯氨酸：唯一成环氨基酸，氨基酸的侧链既与α-碳原子结合又与α-氨基N-原子结合，缺少H-bond donor，无法形成α螺旋结构 苯丙氨酸：侧链有芳香环,疏水氨基酸 络氨酸：酪氨酸的芳香环有一个羟基。与其他氨基酸侧链呈化学惰性相比，酪氨酸的羟基有化学反应性，疏水性弱。 色氨酸：吲哚基团替代丙氨酸侧链的氢原子。吲哚基团有的两个环融合在一起，一个环有NH基团。有NH故疏水性弱。 丝氨酸：侧链有极性但不带电荷。侧链有羟基与脂肪链相连。亲水，其反应活性比丙氨酸和颉氨酸大得多。 苏氨酸：侧链有极性但不带电荷。侧链有羟基与脂肪链相连。亲水，其反应活性比丙氨酸和颉氨酸大得多。有第二个不对称碳原子，但蛋白质的苏氨酸只有一种构型。 天冬酰胺、谷氨酰胺：极性但不带电荷。含酰胺的极性氨基酸 半胱氨酸：极性不带电。结构上类似苏氨酸，但是用巯基替代了羟基。巯基比羟基活泼。一对巯基靠近可以形成二硫键，稳定蛋白质的结构。 赖氨酸：带电荷的氨基酸，高度亲水，侧链长，末端是氨基，在中性pH时侧链末端带正电荷。 精氨酸：带电荷，高度亲水，侧链长，末端是胍基，在中性pH时侧链末端带正电荷。 组氨酸：带电荷，高度亲水，侧链含有咪唑基，咪唑基是芳香环，也能被质子化后带正电荷。咪唑的pKa值接近于6，在中性pH附近的溶液中咪唑基既可以质子化也可以不带电荷，实际情况取决于咪唑基团所在的局部环境。组氨酸常在酶的活性中心。在酶促反应中咪唑环既可以结合质子，有可以释放质子。 天冬氨酸：酸性氨酸。常被称为天冬氨酸盐，主要是强调在生理pH溶液中侧链基团解离，因此带负电荷。在有些蛋白质中这两种氨基酸的作用是接受质子，对蛋白质功能起重要作用。 谷氨酸：酸性氨酸。常被称为谷氨酸盐，主要是强调在生理pH溶液中侧链基团解离，因此带负电荷。在有些蛋白质中这两种氨基酸的作用是接受质子，对蛋白质功能起重要作用。 天津理工大学化学化工学院XJC编辑
各种氨基酸的生产工艺 1、谷氨酸 (1)等电离交工艺方法——从发酵液中提取谷氨酸，即将谷氨酸发酵液降温并用硫酸调PH值至谷氨酸等电点(pH3.0- 3.2)，温度降到10 以下沉淀，离心分离谷氨酸，再将上清液用硫酸调pH至1.5上732强酸性阳离子交换树脂，用氨水调上清液pH10进行洗脱，洗脱下来的高流分再用硫酸调pH1.0返回等电车间加入发酵液进行等电提取，离交车间的上柱后的上清液及洗柱水送去环保车间进行废水处理。 该工艺方法的缺点是：废水量大，治理成本高，酸碱用量大。 (2)连续等电工艺——将谷氨酸发酵液适当浓缩后控制40℃左右，连续加入有晶种的等电罐中，同时加入硫酸，控制等电罐中PH值维持在3.2左右，温度40℃进行结晶。 该工艺方法废的优点是：水量相对较少；缺点是：氨酸提取率及产品质量较差。 (3)发酵法生产谷氨酸的谷氨酸提取工艺——谷氨酸发酵液经灭菌后进入超滤膜进行超滤，澄清的谷氨酸发酵液在第一调酸罐中被调整pH值为3.20～3.25，然后进入常温的等电点连续蒸发降温结晶装置进行结晶，分离、洗涤，得到谷氨酸晶体和母液，将一部分母液进入脱盐装置，脱盐后的谷氨酸母液一部分与超滤后澄清的谷氨酸发酵液合并；另一部分在第二调酸罐中被调整pH值至4.5～7，蒸发、浓缩、再在第三调酸罐中调pH值至3.20～3.25后，进入低温的等电点连续蒸发降温结晶装置，使母液中的谷氨酸充分结晶出来，低温的等电点连续蒸发降温结晶装置排出的晶浆被分离、洗涤，得到谷氨酸晶体和二次母液。(4)水解等电点法 发酵液-----浓缩（78.9kPa，0.15MPa蒸汽）----盐酸水解（130 ℃，4h ）----过滤-----滤液脱色-----浓缩-----中和，调pH至3.0-3.2（NaOH或发酵液） -----低温放置，析晶-------谷氨酸晶体 此工艺的优点：设备简单、废水量减少、生产成本低、酸碱用量省 (5)低温等电点法 发酵液-----边冷却边加硫酸调节pH4.0-4.5-----加晶种，育晶2h-----边冷却边加硫酸调至pH3.0-3.2------冷却降温------搅拌16h------4 ℃静置4h------离心分离 --------谷氨酸晶体 此工艺的优点：设备简单、废水量减少、生产成本低、酸碱用量省 (6)直接常温等电点法 发酵液-----加硫酸调节pH4.0-4.5-----育晶2-4h-----加硫酸调至pH3.5-3.8------育晶2h------加硫酸调至pH3.0-3.2------育晶2h------冷却降温------搅拌16-20h------沉淀2-4h-------谷氨酸晶体 此工艺的优点：设备简单、操作容易、生产周期短、酸碱用量省。 2、L-亮氨酸 （1）浓缩段 原料：蒸汽 将一次母液通入浓缩罐内，通入蒸汽，温度120度，气压-0.09Mpa，浓缩时间6h，结晶。终点产物：结晶液（去一次中和段） （2）一次中和段 辅料：硫酸，纯水 结晶液进入一次中和罐，通入硫酸，纯水，温度80，中和时间4h，过滤 终点产物：1，滤液（回收利用）2，滤渣（去氨解段）
第一部分基础练习 一、名词解释 1.末端产物阻遏：是指由某代谢途径末端产物的过量累积时而引起的反馈阻遏，是一种较为重要的反馈阻遏。 2.分解代谢物阻遏：是指细胞内同时存在两种碳源(或两种氮源)时，利用快的那种碳源(或氮源)会阻遏利用慢的那种碳源(或氮源)的有关酶合成的现象。 3.代谢调控:在发酵工业中，为了大量积累人们所需要的某一代谢产物，常人为地打破微生物细胞内的自动代谢调节机制，使代谢朝人们所希望的方向进行，这就是所谓的代谢调控。 4.营养缺陷型菌株因基因突变致使某一合成途径中断，丧失合成其生长中必需的某种物质的能力，使末端产物减少，解除了末端产物参与的反馈抑制或调节，可使代谢途径中的某一中间产物过量积累，也可使分子代谢的中间产物和另一分支途径中的末端产物积累。 5.外源诱导物：抗生素生物合成过程中，参与次级代谢的酶，有些是诱导酶，诱导物有的是外界加入的，称外源诱导物。 二、问答题 1.答：氨基酸生产方法主要有合成法与发酵法两种。 2.答：野生型菌株，营养缺陷型突变株，或是氨基酸结构类似物抗性突变株. 3.答：氨基酸生物合成的基本调节机制有反馈控制和在合成途径分枝点处的优先合成，除此之外，还有一些特殊的调节机制，如协同反馈抑制、合作（或增效）反馈抑制、同功酶控制、顺序控制、平衡合成、代谢互锁等。 4.答：在乳糖发酵短杆菌中，赖氨酸合成分支上的第一个酶——二氢吡啶合成酶（DDP合成酶）受到与本途径无关的另一种氨基酸——亮氨酸的阻遏（即代谢互锁）。 5.答：具有分子代谢途径的分支点。即在分支合成途径中，分支点后的两种酶竞争同一种底物，由于两种酶对底物的Km值（即对底物的亲和力）不同，故 两条支路的一条优先合成。 第二部分技能训练 一、选择题 1.D 2.C 3.D 4.B 5.B 6.A 7.C 二、问答题
芳香族氨基酸和其他氨基酸发酵机制 一、芳香族氨基酸生物合成途径与发酵机制 芳香族氨基酸---------分子中都含有苯环 色氨酸Trp 苯丙氨酸Phe 酪氨酸Tyr 二、芳香族氨基酸的生物合成途径 合成途径特点： ?从4-磷酸赤藓糖与磷酸烯醇丙酮酸合成3-脱氧-D-阿拉伯糖型庚酮糖-7-磷酸（DAHP）到分支酸，是Phe、Tyr和Trp的共同途径； ?从分支酸到预苯酸（PPA），是Phe和Tyr的共同途径； ?在分枝酸处，倾向于优先合成氨茴酸；在预苯酸处，倾向于优先合成对羟苯丙酮酸。即优先合成顺序是：Trp- Tyr- Phe。 ?
三、芳香族氨基酸的代谢调控机制 ?大肠杆菌中有三种DAHP合成酶 ?谷氨酸棒杆菌中，在芳香族氨基酸生物合成途径中受调节控制的关 键酶：DAHP合成酶（DS）、分枝酸变位酶（CM）、预苯酸脱氢酶 （PD）、预苯酸脱水酶（PT）和氨茴酸合成酶（AS）?黄色短杆菌中有一种DAHP合成酶，代谢调节较易控制 1、大肠杆菌中芳香族氨基酸生物合成途径与代谢控制 ①DAHP合成酶 ②分支酸变位酶 ③PPA脱氢酶 ④PPA脱水酶
⑤氨茴酸合成酶 2、在黄色短杆菌中芳香族氨基酸生物合成的调节机制 DS－DAHP合成酶 CM－分支酸变位酶 PD－预苯酸脱氢酶 PT－预苯酸脱水酶 AS－氨茴酸合成酶 四、色氨酸发酵机制
色氨酸生产菌的遗传标记位置 色氨酸代谢调控机制（大量生成和积累色氨酸） 切断支路代谢，选育苯丙氨酸和酪氨酸双重缺陷型（phe-+tyr-）的突变株；然后遗传性的解除色氨酸自身的反馈抑制和阻遏及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸对DAHP合成酶的反馈调节； 选育色氨酸多重结构类似物抗性突变株； 在发酵过程中限量添加苯丙氨酸和酪氨酸。 苯丙氨酸和酪氨酸发酵机制 苯丙氨酸代谢调控机制
20种常见氨基酸的基本信息表非极性氨基酸 甘氨酸Glycine Gly G CH2COO NH3 丙氨酸Alanine Ala A CH COO NH3 CH3 亮氨酸* Leucine Leu L CHCOO NH3 (CH3)2CHCH2 异亮氨酸* Isoleucine Ile I CHCOO NH3 CH3CH2CH CH3 缬氨酸* Valine Val V CHCOO NH3 (CH3)2CH 脯氨酸Proline Pro P COO N H H 苯丙氨酸* Phenylalanin e Phe F CHCOO NH3 CH2 蛋(甲硫)氨酸* Methionine Met M CHCOO NH3 CH3SCH2CH2 色氨酸* Tryptophan Trp W N CH2CH COO NH3 H 非电离的极性氨基酸 丝氨酸Serine Ser S CHCOO NH3 HOCH2 谷氨酰胺Glutamine Gln Q CH2CH2CHCOO NH3 H2N C O 苏氨酸* Threonine Thr T CHCOO NH3 CH3CH OH 半胱氨酸 Cysteine Cys C CHCOO NH3 HSCH2 天冬酰胺 Asparagine As n N CH2CHCOO NH3 H2N C O 酪氨酸 Tyrosine Tyr Y CHCOO NH3 CH2 HO 酸性氨基酸 天冬氨酸 Aspartic acid As p D NH3 HOOCCH2CHCOO 谷氨酸 Glutamic acid Glu E CHCOO NH3 HOOCCH2CH2 碱性氨基酸 赖氨酸* Lysine Lys K CHCOO NH2 CH2CH2CH2CH2 NH3 精氨酸 Arginine Arg R H2N C CHCOO NH2 NHCH2CH2CH2 NH2 组氨酸 Histidine His H N CH2CH COO NH3 H N * 为必需氨基酸 记忆口诀： 六伴穷光蛋：硫、半、光、蛋→半胱、光、蛋（甲硫）氨酸→含硫氨基酸 酸谷天出门：酸、谷、天→谷氨酸、天门冬氨酸→酸性氨基酸 死猪肝色脸：丝、组、甘、色→丝、组、甘、色氨酸→一碳单位来源的氨基酸 只携一两钱：支、缬、异亮、亮→缬、异亮、亮氨酸→支链氨基酸 一本落色书：异、苯、酪、色、苏→异亮、苯丙、酪、色、苏氨酸→生糖兼生酮 拣来精读之：碱、赖、精、组→赖氨酸、精氨酸、组氨酸→碱性氨基酸 芳香老本色：芳香、酪、苯、色→酪、苯丙、色氨酸→芳香族氨基酸 不抢甘肃来：脯、羟、甘、苏、赖→脯、羟脯、甘、苏、赖氨酸→不参与转氨基 的氨基酸 8种必须氨基酸：笨蛋来宿舍晾凉鞋→苯丙氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸、色 氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸。
氨基酸发酵工艺学要点 味精厂的主要生产车间：糖化车间、发酵车间、提取车间、精制车间 淀粉生产的流程。 淀粉的液化及糖化定义。 淀粉液化过程使用淀粉酶，水解位置1，4糖苷键，糖化过程使用糖化酶，水解位置1，4糖苷键和1，6糖苷键。 液化结束后，为何要进行灭酶处理，如何操作？ 葡萄糖的复合反应。 淀粉的糊化、老化定义及影响老化的因素。 DE值与DX值的概念 淀粉水解糖的质量要求有哪些？ 说说酸水解法、酸酶法和酶水解法三种不同水解工艺的优劣？ 固定化酶的定义及制备方法有哪几种？ 生物素对谷氨酸生物合成途径影响。 在谷氨酸发酵中如何控制细胞膜渗透性。 诱变育种概念。 谷氨酸生产菌的育种思路 现有谷氨酸生产菌主要有哪四个菌属。 谷氨酸发酵生产菌的主要生化特点。 日常菌种工作。 菌种扩大培养的概念和任务 谷氨酸发酵一级种子和二级种子的质量要求 影响种子质量的主要因素 氨基酸生产菌菌种的来源有哪些。 工业微生物菌种保藏技术是哪几种？ 冷冻保藏的分类 菌种衰退和复壮的概念 代谢控制发酵的定义 谷氨酸发酵培养基包括哪些主要营养成分。 生长因子的概念 影响发酵产率的因素有哪些。 谷氨酸发酵过程调节pH值的方法 谷氨酸发酵不同阶段对PH的要求：前期pH7.3、中期pH7.2 、后期pH7.0 放罐pH6.8 谷氨酸发酵时,出现泡沫过多,一般是什么原因,该怎样处理? 谷氨酸发酵过程，菌体生长缓慢或不长的原因及解决方法？ 谷氨酸发酵过程，耗糖快,pH偏低, 产酸低原因及解决方法 谷氨酸生产菌最适生长温度为？，发酵谷氨酸最适发酵温度？，最适合生长pH为？。 发酵过程中CO 2迅速下降，说明污染噬菌体， CO 2 连续上升，说明污染杂菌 消泡方法有哪几种？一次高糖发酵工艺 噬菌体侵染的异常现象染菌的分析
§第七章天冬氨酸族氨基酸发酵机制 第一节天冬氨酸族氨基酸生物合成途径 及代谢调节机制 一、天冬氨酸族氨基酸生物合成途径 Glucose EMP 丙酮酸 草酰乙酸 Asp 天冬氨酸激酶(AK) 天冬氨酰磷酸（asp-p） 天冬氨酸β-半醛 DDP合成酶（PS）高丝氨酸脱氢酶（HD） 二羟吡啶羧酸（DDP）高丝氨酸（Hos） 琥珀酰高丝氨酸合成酶高丝氨酸激酶 二氨基庚二酸（DAP） 琥珀酰高丝氨酸Thr Lys 苏氨基酸脱氨酶 Met Ile
二、天冬氨酸族氨基酸生物合成的代谢调节机制 1、大肠杆菌中天冬氨酸族氨基酸生物合成的调节机制 Glucose EMP 丙酮酸 草酰乙酸 Asp (天冬氨酸激酶AK，同功酶) 天冬氨酸磷酸（asp-p） 天冬氨酸β-半醛 （同功酶） 二羟吡啶羧酸 高丝氨酸（Hos） Lys 琥珀酰高丝氨酸 O-磷酸高丝氨酸 Met Thr
大肠杆菌天冬氨酸族氨基酸代谢特点：生物合成途径要比黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、乳糖发酵短杆菌的代谢调控要复杂，其过程如下： 关键酶：天冬氨酸激酶是一个同功酶，分别受三个代谢产物的抑制，这三个终产物分别是：Lys、Met和Thr，只有当这三个代谢产物同时过量时，Asp激酶 的活性才能完全被抑制。 同功酶：几种在同一细胞中催化同一反应的酶，但其活性受不同代谢产物体调节。 2、谷氨酸棒杆菌，黄色短杆菌天冬氨酸族氨基酸生物合成的调控 Glucose EMP 丙酮酸 草酰乙酸 Asp (天冬氨酸激酶，AK) 天冬氨酸磷酸（asp-p） 天冬氨酸β-半醛 二羟吡啶羧酸高丝氨酸 Lys
O-琥珀酰高丝氨酸 O-磷酸高氨酸 Met Thr 黄色短杆菌与大肠杆菌（E.coli）的区别： （1）天冬氨酸激酶（AK），在黄色短杆菌中是一个变构酶，并有两个活性中心，分别受Lys、Thr的协同反馈抑制 （2）黄色短杆菌中，存在两个分支点的优先合成机制:P75 如图所示），即优先合成Hos，然后再优先合成Met，当Met过量时，阻遏：催化Hos 琥珀酰高丝氨酸所需要的酶的合成（即，琥珀酰高丝氨酸合成酶），使代谢流向合成Thr的方向进行，当Thr过量时，反馈抑制：Asp-β-半醛 Hos所需要的酶的的活性（即高丝氨酸脱氢酶），使代谢流向Lys的合成上。（Met＞Thr＞Lys）（3）代谢互锁：（metabolic interlock）P75 从生物合成途径来看，似乎是受一种完全无关的终产物的控制，它只是在较高浓度下才发生，而且这种抑制（阻遏）作用是部分性的，不完全的。 在黄色短杆菌（乳糖发酵短杆菌）中，lys分支途径的初始酶二氢吡啶二羧酸合成酶（PS）受Leu的反馈阻遏。 （4）平衡合成：（balanced synthesis）
1、味精是L-谷氨酸单钠的商品名称，含有一分子的结晶水，其分子式为NaC5H8O4N·H2O 2、国内味精厂所使用的谷氨酸生产菌株主要有北京棒杆菌AS1.299、钝齿杆菌AS1.542 和天津短杆菌T 6-13三类。 3、谷氨酸发酵中，谷氨酸产生菌只有一条生物合成途径中，生成谷氨酸的前体物为α-酮戊二酸。而在赖氨酸发酵中，存在两条不同的生物合成途径，即二氨基庚二酸途径和α-氨基己二酸途径 4、谷氨酸制味精过程中，中和操作时一般应先加谷氨酸后加碱，否则会发生消旋化，生成DL- 谷氨酸钠。 5、在谷氨酸发酵中，溶解氧的大小对发酵过程有明显的影响。若通气不足，会生成乳酸或琥珀 酸，若通气过量，会生成ɑ－酮戊二酸 6、从发酵液中提取赖氨酸，目前一般采用离子交换方法。影响提取得率最大的是菌体和钙离子 7、谷氨酸的晶型分为α-型结晶和β-型结晶两种，等电点提取谷氨酸时，首先必须形成一定数量 的晶核，然后才能进行育晶。谷氨酸起晶有自然起晶和加晶种起晶两种方法。 8在谷氨酸发酵中，生成谷氨酸的主要酶有谷氨酸脱氢酶（GHD）、转氨酶（AT）和谷氨酸合成酶（GS）三种。 9、L–谷氨酸在水溶液中的等电点是3.22，L–赖氨酸的等电点是6.96 10、在谷氨酸发酵过程中，对生物素的要求是亚适量，而在赖氨酸发酵生产中要求生物素过量。 11、游离的赖氨酸具有很强的呈盐性，因此，一般工业制造产品是以赖氨酸盐酸盐形式存在，其化学性质相当稳定。 二、单项选择题（共10小题，每小题2分，共20分） 得分评卷人 1、下列菌株中，_C_属于赖氨酸产生菌。 A．Hu7251 B．FM84-415 C．AS1.563 D．WTH-1 2、下列哪种氨基酸发酵是在供氧不足的条件下产酸最高？（D ） A．精氨酸B．赖氨酸C．苏氨酸D．亮氨酸 3、谷氨酸发酵产酸期的最适温度一般为（C ）。 A．30℃~32℃B．32℃~34℃C．34℃~37℃D．38℃~40℃ 4、在谷氨酸（AS1.299菌）发酵中后期，为有利于促进谷氨酸合成，pH值维持在___C__范围为好。A．pH6.2~6.4 B．pH6.8~7.0 C．pH7.0~7.2 D．pH7.3~7.6
体内20种氨基酸按理化性质可分为4组： ①非极性、疏水性氨基酸：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸和脯氨酸。 ②极性、中性氨基酸：色氨酸、丝氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺和苏氨酸。 ③酸性的氨基酸：天冬氨酸和谷氨酸。 ④碱性氨基酸：赖氨酸、精氨酸和组氨酸。 中文名称英文名称三字母缩写单字母符号 甘氨酸 Glycine Gly G 丙氨酸Alanine Ala A 缬氨酸 Valine Val V 亮氨酸 Leucine Leu L 异亮氨酸Isoleucine Ile I 脯氨酸 Proline Pro P 苯丙氨酸Phenylalanine Phe F 酪氨酸 Tyrosine Tyr Y 色氨酸 Tryptophan Trp W 丝氨酸Serine Ser S 苏氨酸Threonine Thr T 半胱氨酸Cystine Cys C 蛋氨酸Methionine Met M 天冬酰胺 Asparagine Asn N 谷氨酰胺Glutarnine Gln Q 天冬氨酸Asparticacid Asp D 谷氨酸 Glutamicacid Glu E 赖氨酸 Lysine Lys K 精氨酸 Arginine Arg R 组氨酸 Histidine His H 氨基酸记忆口诀 1、必须氨基酸：携一本蛋色书来［缬氨酸，异亮（亮）氨酸，苯丙氨酸，蛋氨酸，色氨酸（甲硫氨酸），苏氨酸，赖氨酸，］ 2、半必须氨基酸：半斤组［精（斤）氨酸，组氨酸］ 3、含硫氨基酸：硫甲硫，胱半胱［甲硫氨酸，半胱氨酸，胱氨酸］ 4、芳香族氨基酸：老芳本色［酪氨酸，苯丙氨酸，色氨酸］ 5、支链氨基酸：支姐，亮一亮［缬氨酸，亮氨酸，异亮氨酸］
氨基酸发酵工艺学试题集 一、名词解释 名词解释： 1. 液化：是利用液化酶使淀粉糊化，粘度降低，并水解得到糊精和低聚糖的程度。 2.糖化：是用糖化酶将液化产物进一步彻底水解成葡萄糖的过程。 3.发酵热：发酵过程中释放出来的净热量称为发酵热，发酵热 = 生物热 + 搅拌热 - 蒸发热 - 辐射热 - 显热。 4. DE值：即葡萄糖值，表示淀粉水解程度及糖化程度。DE值 = 还原糖 / 干物质× 100％ 5. DX值：糖液中葡萄糖含量占干物质的百分率。 6. 代谢控制发酵：就是用遗传学或其它生物化学的方法，人为的改变、控制微生物的代谢，使有用产物大量生成、积累的发酵。 7. 噬菌体效价：每毫升试样中所含有具有侵染性的噬菌体的粒子数。 8. 发酵转换：当发酵条件发生改变时，必然会影响到生物代谢途径分支的关键酶的酶量和酶活性的改变，从而导致发酵方向发生转换，从而产生不同的代谢产物。 9. 淀粉液化：利用α-淀粉酶将淀粉液化，转化为糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加。 10. 临界溶氧浓度：指不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度。 11. 末端产物阻遏：是指由某代谢途径末端产物的过量累积时而引起的反馈阻遏，是一种较为重要的反馈阻遏。 12.糖酸转化率：产出的谷氨酸与投入的葡萄糖总量的百分比，糖酸转化率 = 产出的谷氨酸 / 投入的葡萄糖量× 100% = （产酸水平×放罐体积） / （种子用糖量 + 发酵培养基用糖量 + 流加糖量）× 100% 。 13. 生物素的“亚适量”：指淀粉糖原料产谷氨酸生产过程中，控制发酵培养基的生物素浓度在5～6μg / L，此浓度即为生物素的“亚适量。生物素是催化乙酰CoA羧化酶的辅酶，参与脂肪酸的合成，从而影响磷脂合成及细胞膜的形成。它的作用主要影响谷氨酸产生菌细胞膜的谷氨酸通透性；同时也影响菌体的代谢途径。因此，为了形成有利于谷氨酸向外渗透的细胞膜，必须使磷脂合成不充分，因而必须要控制生物素“亚适量”。 14. 种子扩大培养：指将处于休眠状态的保藏菌种接入试管斜面活化后，再经过摇瓶、种子罐等逐级扩大培养，从而获得一定数量和质量的纯种的过程。 15. 营养缺陷型：对某些必须的营养物质（AA)或生长因子的合成能力出现缺陷的变异菌株或细胞。必须在基本培养基（如由葡萄糖和无机盐组成的培养基）中补加相应的营养成分才能正常生长。 16. 流加发酵：也叫补料分批发酵、半连续发酵、半连续培养。它是以分批培养为基础，间歇或连续地补加新鲜培养基的一种发酵方法。 17. 糊化：淀粉在热水中能吸收水分而膨胀，最后淀粉粒破裂，淀粉分子溶解于水中形成带有粘性的淀粉糊，此过程称为糊化。 18. 连续等电点法：是指在大量谷氨酸晶体存在的条件下，一边连续等当量添加发酵液（或谷氨酸锌盐溶液）与盐酸（或硫酸）使溶液始终在结晶点PH3.0(或PH2.4)，一边连续从底部打出谷氨酸结晶液，送入育晶罐（池）继续育晶的工艺。
氨基酸分类一、总表
20种氨基酸密码子表 二、分类 1. 根据氨基酸分子中所含氨基和羧基数目的不同，将氨基酸分为中性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸： 2. 根据氨基酸的极性分类：
其中，属于芳香族氨基酸的是：色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸 属于亚氨基酸的是：脯氨酸 含硫氨基酸包括：半胱氨酸、蛋氨酸 3. 按其亲水性、疏水性可分为： 4. 其它的分类方法 天然的氨基酸现已经发现的有300多种，其中人体所需的氨基酸约有22种，分非必需氨基酸和必需氨基酸（人体无法自身合成）。另有酸性、碱性、中性、杂环分类，是根据其化学性质分类的。 1、必需氨基酸（essential amino acid）：指人体（或其它脊椎动物）不能合成或合成速度远不适应机体的需要，必需由食物蛋白供给，这些氨基酸称为必需氨基酸。共有8种其作用分别是： ①赖氨酸（Lysine ）：促进大脑发育，是肝及胆的组成成分，能促进脂肪代谢，调节松果腺、乳腺、黄体及卵巢，防止细胞退化； ②色氨酸（Tryptophane）：促进胃液及胰液的产生； ③苯丙氨酸（Phenylalanine）：参与消除肾及膀胱功能的损耗； ④蛋氨酸（又叫甲硫氨酸）（Methionine）；参与组成血红蛋白、组织与血清，有促进脾脏、胰脏及淋巴的功能； ⑤苏氨酸（Threonine）：有转变某些氨基酸达到平衡的功能； ⑥异亮氨酸（Isoleucine ）：参与胸腺、脾脏及脑下腺的调节以及代谢；脑下腺属总司令部作用于甲状腺、性腺； ⑦亮氨酸（Leucine ）：作用平衡异亮氨酸； ⑧缬氨酸（Viline）：作用于黄体、乳腺及卵巢。 其理化特性大致有： 1）都是无色结晶。熔点约在230°C以上，大多没有确切的熔点，熔融时分解并放出CO2；都能溶于强酸和强碱溶液中，除胱氨酸、酪氨酸、二碘甲状腺素外，均溶于水；除脯氨酸和羟脯氨酸外，均难溶于乙醇和乙醚。 2）有碱性[二元氨基一元羧酸，例如赖氨酸（lysine）]；酸性[一元氨基二元羧酸，例如谷氨酸（Glutamic acid）]；中性[一元氨基一元羧酸，例如丙氨酸（Alanine）]三种类型。大多数氨基酸都呈显不同程度的酸性或碱性，呈显中性的较少。所以既能与酸结合成盐，也能与碱结合成盐。
氨基酸生物发酵上的研究 第一部分，通过各种微生物生产L谷氨酸 木下肃雄, 早川冒三, 下农直万 东京研究工作实验室，共和生物发酵实业公司 投稿时间1957年6月27日 简介 微生物法用于氨基酸制备的优势在于产物是纯旋光性.我们的主要研究对象涉及L谷氨酸的生物发酵生产,它作为调味剂拥有巨大的商业价值并且完全可从植物资源上供应. 众所周知谷氨酸是活细胞中氮代谢的主要产物之一并且谷氨脱氢酶系统在氨基酸和糖代谢中表现出一个重要的联系。同样被公认的是，这种方式形成的谷氨酸容易转化成各种氨基酸和蛋白质原料。因此，谷氨酸产品的直接碳源和氮源还未被认真考虑。由于生物发酵产品α-酮戊二酸的高产已成为可能，几种用α-酮戊二酸制备L谷氨酸的方法被报道在学术交流和专业文献上。 氨基酸中的谷氨酸，其形成的合成媒介包含的葡萄糖和无机氮源以各种微生物为来源，一分钟内在细胞内或周围介质中被频繁地检测到。然而，培养基中谷氨酸的积累所需的大量直接碳源和氮源从未被描述，直到最近亚瑟等人的报告。亚瑟等人发表了谷氨酸通过各种微生物发酵生产的报道，独立于这些工人，作者对这一主题进行了广泛的研究，结果发现，L 谷氨酸以及某些其他氨基酸可以直接通过多种被选择的微生物提供的碳源和氮源氨源大量生产。 实验和方法 所使用的已知菌株主要来自美联社生物研究所，东京大学和大阪生物发酵研究所。 隔离的生物 细菌；土壤、污水、动物粪便等悬浮液，划线平板上含1%的蛋白胨，0.5%肉类提取物、0.2%酵母提取液，0.25%氯化钠，调节ph值7，培养板在28°C培养2个或三天，培养的生物生长在平板上，转移至相同的琼脂斜面。链霉菌；菌株的原种培养从土壤转移到新鲜的班尼特琼脂斜面。酵母和真菌；通过常规技术从水果，土壤中分离出生物体，用于隔离酒曲提
人体八种 必须氨基酸 【定义】指的是人体自身不能合成或合成速度不能满足人体需要，必须从食物中摄取的氨基酸。 人体的8种人体必须氨基酸分别为：甲硫氨酸、色氨酸、赖氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸。 （简单记忆方法：“假设来写一两本书”） 【氨基酸分类】 氨基酸的种类有 20种，大致可以分为三类：必需氨基酸、半必需氨基酸和非必需氨基酸。其中，婴儿有9种氨基酸不能自己 合成（其余为八种）而且这些氨基酸都非常重要，必须通过食物来摄取，这些氨基酸就称为必需氨基酸。此外，人体合成精氨酸、组氨酸的能力不足于满足自身的需要，需要从食物中摄取一部分，我们称之为半必需氨基酸。另外的九种氨基酸，人体可以自己合成，不必靠食物补充，我们称为非必需氨基酸。 生命的产生、存在和消亡，无一不与蛋白质有关，正如恩格斯所说：“蛋白质是生命的物质基础，生命是蛋白质存在的一种形式。”如果人体内缺少蛋白质，轻者体质下降，
发育迟缓，抵抗力减弱，贫血乏力，重者形成水肿，甚至危及生命。一旦失去了蛋白质，生命也就不复存在，故有人称蛋白质 【氨基酸的功能】 一、赖氨酸（又名离氨酸） 促进大脑发育，是肝及胆的组成成分，能促进脂肪代谢，调节松果腺、乳腺、黄体及卵巢，防止细胞退还。 赖氨酸为碱性必需氨基酸。由于谷物食品中的赖氨酸含量甚低，且在加工过程中易被破坏而缺乏，故称为第一限制性氨基酸。 赖氨酸可以调节人体代谢平衡。赖氨酸为合成肉碱提供结构组分，而肉碱会促使细胞中脂肪酸的合成。往食物中添加少量的 赖氨酸，可以刺激胃蛋白酶与胃酸的分泌，提高胃液分泌功效，起到增进食欲、促进幼儿生长与发育的作用。赖氨酸还能提高钙的吸收及其在体内的积累，加速骨骼生长。如缺乏赖氨酸，会造成胃液分沁不足而出现厌食、营养性贫血，致使中枢神经受阻、发育不良。 赖氨酸在医药上还可作为利尿剂的辅助药物，治疗因血中氯 化物减少而引起的铅中毒现象，还可与酸性药物（如水杨酸等）生成盐来减轻不良反应，与蛋氨酸合用则可抑制重症高血压病。 单纯性疱疹病毒是引起唇疱疹、热病性疱疹与生殖器疱疹的原因，而其近属带状疱疹病毒是水痘、带状疱疹和传染性单核细 胞增生症的致病者。印第安波波利斯Lilly 研究室在1979年发 表的研究表明，补充赖氨酸能加速疱疹感染的康复并抑制其复发。
1.六伴穷光蛋，酸谷天出门，死猪肝色脸，只携一两钱。一本落色书，拣来精读之。芳香老本色，不抢甘肃来。 六伴穷光蛋：硫、半、光、蛋→半胱、光、蛋（甲硫）氨酸→含硫氨基酸 酸谷天出门：酸、谷、天→谷氨酸、天门冬氨酸→酸性氨基酸 死猪肝色脸：丝、组、甘、色→丝、组、甘、色氨酸→一碳单位来源的氨基酸 只携一两钱：支、缬、异亮、亮→缬、异亮、亮氨酸→支链氨基酸 一本落色书：异、苯、酪、色、苏→异亮、苯丙、酪、色、苏氨酸→生糖兼生酮 拣来精读之：碱、赖、精、组→赖氨酸、精氨酸、组氨酸→碱性氨基酸 芳香老本色：芳香、酪、苯、色→酪、苯丙、色氨酸→芳香族氨基酸 不抢甘肃来：脯、羟、甘、苏、赖→脯、羟脯、甘、苏、赖氨酸→不参与转氨基的氨基酸2.甘氨酸-----Gly-----G 干gan了le的叶ye子 丙氨酸-----Ala-----A 一个夹心饼干（把A想成一片饼干，两面都是A，中间加点东西） 缬氨酸-----Val-----V 缬读xie,和腹泻的泻同音！四川人管上厕所叫窝（Val）屎 亮氨酸-----Leu-----L 亮的英语单词是light 异亮氨酸---Ile----I 把I想成一 苯丙氨酸---Phe----F 他(he)人又苯，又爱放屁(P)，我真的服(F)了他了 脯氨酸-----Pro----P 胸脯(p)肉(ro) 色氨酸-----Trp----W 我w喜欢和他人Tr在色彩搭配方面PK 丝氨酸-----Ser----S S的读音 酪氨酸-----Tyr----Y 踢T你的your鸭儿r，让你变成懦夫 半胱氨酸-Cys-C 这个来自一个单词Cyst,是膀胱的意思。读音和妹妹差不多。妹妹的膀胱 蛋氨酸-----Met----M 小的时候，妈妈M老是叫我吃eat鸡蛋 天冬氨酸---Asp----D 把As想成天冬。医生D说AS的尿是酸性的 天冬酰胺---Asn----N 不能在冬天制造血案 谷氨酰胺----Gln---Q 谷物没多少了，最大的问题在于可能发生血案 谷氨酸------Glu---E 谷物的益处E在于可以变成葡萄糖 苏氨酸------Thr---T 他TA喝he了瓶苏打水，终于不热re了 赖氨酸------Lys---K 美国的国务卿耐丝LYS耍赖想当国王KING 精氨酸------Arg---R 人们在讨论argee天热Re会不会导致精神异常 组氨酸------His---H 他是he is这次活动的组织者 3.八种必需氨基酸：甲携来一本亮色书 非极性氨基酸：仆笨些，梁色（主人）亦笨-------脯氨酸/丙氨酸/缬氨酸/亮氨酸/甘氨酸/异亮氨酸/苯丙氨酸 4.苏缬亮异亮，苯丙属芳香。还有色赖蛋，缺一人遭殃。（必需） 丙组丝甘半，天谷建酸胺。精酪加一脯，20氨基酸。（非必需） 5.氨基酸记忆口诀 (1)必须氨基酸：携一本蛋色书来［缬氨酸，异亮（亮）氨酸，苯丙氨酸，蛋氨酸，色氨酸（甲硫氨酸），苏氨酸，赖氨酸，］ (2)半必须氨基酸：半斤组［精（斤）氨酸，组氨酸］ (3)含硫氨基酸：硫甲硫，胱半胱［甲硫氨酸，半胱氨酸，胱氨酸］ (4)芳香族氨基酸：老芳本色［酪氨酸，苯丙氨酸，色氨酸］ (5)支链氨基酸：支姐，亮一亮［缬氨酸，亮氨酸，异亮氨酸］ (6）非极性疏水性氨基酸：非姐，脯亮一亮，（给你）本饼干［缬氨酸，脯氨酸，亮氨酸，异亮氨酸，苯丙氨酸，丙氨酸，甘氨酸］
几种非芳香族氨基酸荧光性质及其影响因素的研究近年来,一些不含共轭体系的含氮有机物被发现可以发射强烈的荧光现象, 此现象引发了人们极大的关注,因为与传统的有机荧光物质相比,这些含氮类的 有机荧光物质不仅具有生物相容性好和水溶性高的特性,还具有制备相对简单和易于功能化改性等优点,在绿色发光材料和生物医药等领域有着广阔的应用前景。然而此含氮类荧光物质的研究尚处于初始阶段,荧光机理尚不清楚,而且研究体 系范围亟待扩展。 氨基酸属小分子含氮物质,酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸等芳香族氨基酸是目前发现的,具有荧光性能的天然氨基酸。本文选取4种非芳香族氨基酸:L-赖氨酸、L-赖氨酸盐酸盐、L-甘氨酸、L-精氨酸,来研究它们荧光性质及其荧光性质的影响因素。 在前期实验的基础上,本文详细研究了几种因素条件对氨基酸荧光的产生和性能的影响。(1)加热温度:对以上4种氨基酸均进行了热处理,发现了它们具有荧光性能;(2)样品浓度:主要研究了L-赖氨酸和L-赖氨酸盐酸盐的荧光性质随 浓度的变化,发现了其荧光性质在加热过程中和稀释过程中类似形成逆向趋势的特殊变化规律;(3)氧化处理:研究了氧化剂对L-赖氨酸盐酸盐荧光性质的影响, 发现了氧化对其荧光性质形成的重要影响;(4)pH值和盐类影响:从金属离子对 L-赖氨酸荧光性质影响的角度出发,发现了Na Cl等对其荧光性质的影响甚微; 并进一步的研究了pH对L-赖氨酸和L-赖氨酸盐酸盐荧光性质的影响,发现了在接近中性的环境中,L-赖氨酸荧光强度最强,并且在该部分研究中,同时分析了陈化作用对L-赖氨酸和L-赖氨酸盐酸盐荧光性质的影响,并发现了二者良好的荧 光稳定性。
氨基酸发酵生产工艺 1. 概述 氨基酸在药品、食品、饲料、化工等行业中有重要应用。 氨基酸的制造始于1820年，蛋白质酸水解生产氨基酸，1850年化学合成氨基酸，1956年分离到谷氨酸棒状杆菌，日本采用微生物发酵法工业化生产谷氨酸成功，1957年生产谷氨酸钠（味精）商业化，从此推动了氨基酸生产的大发展。目前绝大多数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。 主要菌种有谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短杆菌、短芽孢杆菌、粘质赛式杆菌等，往往是生物素缺陷型，也有些是氨基酸缺陷型。还有采用基因工程菌进行生产的。 氨基酸的世界市场中，谷氨酸钠约占氨基酸总量的75％，其次为赖氨酸，占产量10％，其他约占15％。 国外谷氨酸采用甘蔗糖蜜或淀粉水解糖为原料的强制发酵工艺，产酸率13－15％，糖酸转化率50－60％；国内采用淀粉水解糖或甜菜糖蜜为原料生物素亚适量发酵工艺，产酸率10％，转化率60％。 菌种改良和新工艺开发，促进了中国氨基酸产业发展，应用于输液的18种氨基酸原料只有丝氨酸和色氨酸不能工业化生产仍需进口外，其余16种均已投产，国产化80％以上。2002年，全国氨基酸原料产品万吨，医药用总产量超过4200吨。2002年氨基酸制剂近1亿支（片/瓶）。氨基酸原料生产企业约20多家，制剂生产企业30多家。甘氨酸3000多吨，赖氨酸及其盐酸盐约1000吨，天门冬氨酸、缬氨酸、谷氨酸、亮氨酸、丙氨酸等几百吨。谷氨酸钠的生产规模最大，居世界首位。 2 氨基酸生产工艺 培养基制备 水解淀粉、糖蜜、醋酸、乙醇、烷烃等可作为碳源，取决于菌种和氨基酸种类和操作方式，常采用水解淀粉糖、糖蜜。氨盐、尿素、氨水等作为无机氮源，有机氮源有玉米浆、麸皮水解液、豆饼等。有机氮源还可提供生物素等微生物生长因子的来源。碳氮比对于氨基酸发酵非常重要，调节适宜的碳氮比。无机盐是发酵必需的，磷有很重要的影响。 主要发酵参数控制 三级发酵进行生产，主要参数控制如下。 pH：流加尿素和氨水控制，常用尿素，根据pH变化、菌体生长、残糖等调节，少量多次。如果用氨水，采用流加连续方式调节pH。PH的范围之间。 温度：最适温度因菌种和氨基酸种类而不同，菌体生长和氨基酸生产的温度也不同。对于温度敏感突变株，可采用分段调节控制策略。 溶解氧：供氧充足时，产率最高的氨基酸有谷氨酸、谷氨酰氨、脯氨酸和精氨酸等，它们对氧有高依赖性，氧分压应该在×105Pa以上，才能获得高产。低氧分压下，生产受阻。适当缺氧时，产率最高的氨基酸有亮氨酸、苯丙氨酸和缬氨酸等，菌体呼吸在受阻时，氧分压接近零，有利于发酵。供氧不足对生产影响不大的氨基酸发酵包括赖氨酸、异亮氨酸、苏氨酸等。 泡沫：加入天然豆油、玉米油或泡敌等进行消泡，控制泡沫的产生。 主要提炼工艺过程 过滤：用板框式压滤机过滤发酵液。 沉淀：根据氨基酸的等电点，采用等电沉淀、离子交换，提取氨基酸。 脱色：加入活性炭脱除色素。 精制：离子交换、重结晶等进行精制。
一、概述 所有微生物在培养时都能产生氨基酸，主要用于细胞生长所必需的蛋白质合成。在氨基酸的工业化生产中，一般应使微生物积累较高浓度的氨基酸，才具有实际价值。因此，利用微生物发酵生产氨基酸的关键是解除反馈调节，使氨基酸能过度积累。通常可以采用以下方法： ⑴刺激细胞同化起始底物 ⑵抑制副反应 ⑶刺激细胞内氨基酸合成酶系的合成并提高酶的活力 ⑷抑制或降低使已合成氨基酸降解的酶的活性 ⑸刺激细胞将胞内的氨基酸释放到细胞外。 因此，如果要从一种野生型微生物出发获得氨基酸的工业化生产菌种，就必须对该微生物的代谢途径进行研究，进而对其遗传基因进行改造。遗传基因的改造可以采用传统的诱变育种方法，也能应用现代的基因重组技术，这两种方法都已广泛地用于氨基酸高产菌种的选育。 一、氨基酸发酵机理和菌种选育 细胞内氨基酸的合成具有如下特点： ⑴某一类氨基酸往往有一个共同的前体 ⑵氨基酸的生物合成与EMP途径、三羧酸循环有十分密切的关系 ⑶一种氨基酸可能是另一种氨基酸的前体。
如果要细胞大量地积累氨基酸，就必须做到： ⑴必须解除氨基酸代谢途径中存在的产物反馈抑制 ⑵应该防止所合成的目标氨基酸降解或者用于合成其它细胞组分 ⑶若几种氨基酸有一个共同的前体，应该切断其它氨基酸的合成途径 ⑷应该增加细胞膜的通透性，使得细胞内合成的氨基酸能够及时地释放到细胞外，降低其细胞内的浓度 因此在氨基酸生产菌种的育种工作中，应该在基因水平上对微生物进行改造，改造的方法包括传统的诱变育种以及应用现代基因工程。 发酵法生产氨基酸的菌种选育方法主要有：选育营养缺陷型菌种；选育调节突变型菌种以及应用基因工程方法获得高产菌种。营养缺陷型突变株的特点是：当菌株生长所必需的某种营养物质供应受到限制时，就不会合成产生负反馈抑制的抑制剂，从而解除了反馈抑制，使得该代谢途径下游的有关代谢产物或其前体物质能够过量积累。 营养缺陷型突变菌株的选育方法不能用于生产非分支代谢途径中末端产物氨基酸的高产菌种，只有选育代谢调节突变株的方法才能达到这个目的。代谢调节突变株中微生物的某些生物合成的调节机制已经缺失，这样使产物氨基酸的积累得到了强化。选育
20种氨基酸的记忆口诀 20种氨基酸记忆口诀 先赋打油诗一首： 六伴穷光蛋，酸谷天出门， 死猪肝色脸，只携一两钱。 一本落色书，拣来精读之， 芳香老本色，不抢甘肃来。 六伴穷光蛋：硫、半、光、蛋→半胱、光、蛋(甲硫)氨酸→含硫氨基酸 酸谷天出门：酸、谷、天→谷氨酸、天门冬氨酸→酸性氨基酸 死猪肝色脸：丝、组、甘、色→丝、组、甘、色氨酸→一碳单位来源的氨基酸 只携一两钱：支、缬、异亮、亮→缬、异亮、亮氨酸→支链氨基酸 一本落色书：异、苯、酪、色、苏→异亮、苯丙、酪、色、苏氨酸→生糖兼生酮拣来精读之：碱、赖、精、组→赖氨酸、精氨酸、组氨酸→碱性氨基酸 芳香老本色：芳香、酪、苯、色→酪、苯丙、色氨酸→芳香族氨基酸 不抢甘肃来：脯、羟、甘、苏、赖→脯、羟脯、甘、苏、赖氨酸→不参与转氨基的氨基酸
氨基酸的类别记忆口诀 1，必须氨基酸：携一本蛋色书来[缬氨酸，异亮(亮)氨酸，苯丙氨酸，蛋氨酸，色氨酸(甲硫氨酸)，苏氨酸，赖氨酸，] 2，半必须氨基酸：半斤组[精(斤)氨酸，组氨酸] 3，含硫氨基酸：硫甲硫，胱半胱[甲硫氨酸，半胱氨酸，胱氨酸] 4，芳香族氨基酸：老芳本色[酪氨酸，苯丙氨酸，色氨酸] 5，支链氨基酸：支姐，亮一亮[缬氨酸，亮氨酸，异亮氨酸] 6，非极性疏水性氨基酸：非姐，脯亮一亮，(给你)本饼干[缬氨酸， 脯氨酸，亮氨酸，异亮氨酸，苯丙氨酸，丙氨酸，甘氨酸] 7，酸性氨基酸：酸谷天(三伏天)[谷氨酸，天冬氨酸] 8，碱性氨基酸：碱组精赖[组氨酸，精氨酸，赖氨酸] 9，生糖氨基酸：姐，天天，哭哭(谷谷)，脯(羟)脯，(要吃)半斤组蛋饼(和)钢丝[缬氨酸，天冬氨酸，天冬酰氨，谷氨酸，谷氨酰氨，脯(羟)脯氨酸，半胱氨酸，精氨酸，组氨酸，蛋氨酸，丙氨酸，甘氨酸，丝氨酸]