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
的方法是分离对氨基酸类似物具有抗性的突变株，或从营养缺陷型菌株进一步得到某种调节酶缺失的回复突变株。
利用氨基酸生物合成的前体生产氨基酸，是一种半发酵法生产氨基酸的工艺。这种工艺的特点是：将氨基酸生物合成途径中的某一中间代谢产物加入细胞培养介质，利用活菌体将该中间代谢产物转化为氨基酸。利用前体生产氨基酸可以显著地消除或减少反馈抑制调节的影响，缺点是前体的价格要比发酵所用的碳源贵得多。半发酵法与酶法生产氨基酸的差别是：在半发酵法中，前体是在发酵的开始或中间加入到培养介质中，一般需要一步以上的酶催化反应，催化剂是活菌体，而酶法一般只需一步反应，催化剂是提纯的酶或死菌体。
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）
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
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）
氨基酸生产工艺 主讲人：韩北忠 刘萍 氨基酸是构成蛋白成分 目前世界上可用发酵法生产氨基酸有20多种。 氨基酸 α 碳原子分别以共价键连接氢原子、羧基和氨基及侧链。侧链不同，氨基酸的性质不同。 氨基酸的用途 1. 食品工业： 强化食品(赖氨酸，苏氨酸，色氨酸于小麦中) 增鲜剂：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。 2. 饲料工业： 甲硫氨酸等必需氨基酸可用于制造动物饲料 3. 医药工业： 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。 4. 化学工业：谷氨基钠作洗涤剂,丙氨酸制造丙氨酸纤维。 氨基酸的生产方法 发酵法： 直接发酵法：野生菌株发酵、营养缺陷型突变发酵、抗氨基酸结构类似物突变株发酵、抗氨基酸结构类似物突变株的营养缺陷型菌株发酵和营养缺陷型回复突变株发酵。 添加前体法 酶法：利用微生物细胞或微生物产生的酶来制造氨基酸。 提取法：蛋白质水解，从水解液中提取。胱氨酸、半胱氨酸和酪氨酸 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。 生产氨基酸的大国为日本和德国。 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。 国内生产氨基酸的厂家主要是天津氨基酸公司,湖北八峰氨基酸公司,但目前无论生产规模及产品质量还难于与国外抗衡。 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和仿造产品, 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
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
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。
1.什么是氨基酸发酵工业？答：氨基酸发酵是典型的代谢控制发酵,由发酵所生成的产物氨基酸,都是微生物的中间代谢产物,它的积累是建立于对微生物正常代谢的抑制。在脱氧核糖核酸(DNA)的分子水平上改变、控制微生物的代谢,使有用产物大量生成、积累。氨基酸发酵工业是利用微生物的生长和代谢活动,发酵生产氨基酸的现代工业. 2.简述氨基酸的生产方法有哪些？抽提法,化学合成法,生物法(直接发酵法和酶转化). 3.举例氨基酸的应用领域有哪些？答：临床营养制剂及氨基酸药物:①Glu治疗肝昏迷。②氨基酸大输液。医药中间体:合成手性药物。肽类：乳链菌肽,可强烈抑制食品腐败.谷胱甘肽GSH含疏基,有抗氧化和整合解毒作用,用于治疗肝脏疾病、药物和重金属中毒。食品补充剂：①调味品：味精，稀释3000倍，鲜味，阈值0.03%。Gly：蔗糖的0.8倍。Asp-phe甲酯（阿斯巴甜），蔗糖的200倍。②提高食品营养价值，强化食品.评价蛋白质营养价值的指标，看食物中蛋白质的量（含量）和质（氨基酸之间的构成比例）。饲料添加剂:农业饲料用Lys，添加0.2%，鸡每年生蛋250个，猪120天长只至180斤，鸡56天长3.5斤。工业绿色化学产品:多聚氨基酸。α-聚赖氨酸（α-PL）,作为安全食品保鲜剂；r-聚谷氨酸(r-PGA)，可降解塑料，环境友好材料；聚天冬氨酸PASP，可生物降解的高吸水材料。保健化妆品:氨基酸系表面活性剂. 4.简述淀粉的组成及特性：淀粉白色无定形结晶粉末,圆形椭圆形多角形.是一种碳水化合物,组成元素为44.4%C,6.2%H,49.4%O.淀粉分子是由许多葡萄糖脱水缩聚而成的高分子化合物(C6H10O5)n. 分直链淀粉(不分支的葡萄糖链构成, α-1,4糖苷键聚合,空间构象卷曲螺旋状.水溶液加热不产生糊精,以胶体状态溶解,遇碘反应纯蓝色)和支链淀粉(α-1,6糖苷键连接直链,只有加热加压溶于水遇碘紫红色.)两部分.特性:无还原性无甜味,不溶于冷水,酒精,醚等有机溶剂.在热水中能吸收水分而膨胀,最后淀粉粒破裂,淀粉分子溶于水中形成带有黏性的淀粉糊,即糊化.生淀粉的颗粒在偏光显微镜下观察有双折射现象,淀粉有黑色十字,将颗粒分成白色的四部分,有晶体结构.淀粉含有较多水分却不显潮湿,原因淀粉分子中羟基和水分子相互作用形成氢键.淀粉遇碘反应强烈生成蓝色碘淀粉和淀粉-碘复合物.加热蓝色消失,冷却出现.温度太高碘极易逃逸,冷却后无蓝色. 5.分析玉米淀粉生产中浸泡工序的目的。玉米子粒坚硬有胚,需浸泡才能破碎. ①可软化子粒,增加皮层和胚的韧性.有利于胚的破碎②水分通过胚和皮层向胚乳内部渗透,溶出水溶性物质.有利于分离操作.③使粘附在玉米表面上的泥沙脱落.有利于玉米的破碎和提取淀粉.(逆流浸泡,水中加入SO2(不超过0.4%)以分散和破坏玉米子粒细胞中蛋白质网状组织,促使淀粉游离出来,同时抑制微生物繁殖活动.浸泡条件:浸泡水SO2浓度0.15-0.2%,PH3.5,温度50-55℃,时间48h) 清理浸泡粗碎胚芽分离磨碎纤维分离(筛选法)蛋白质分离(利用相对密度不同)清洗脱水干燥成品整理. 6.简述淀粉水解糖生产的意义. 谷氨酸产生菌不能直接利用淀粉或糊精作为碳源.淀粉必须经水解成葡萄糖才能供发酵使用.工业上将淀粉水解为葡萄糖的过程成为糖化,所制得糖液称为淀粉水解糖,主要是葡萄糖.它是谷氨酸产生菌生长的营养物质,易被其利用.淀粉水解糖液的质量关系到谷氨酸菌的生长速度,谷氨酸的积累及分离提取. 7.谷氨酸发酵水解糖液的要求.1.严格控制淀粉质量(无霉烂变质)2.正确控制淀粉乳的浓度(浓度高低满足发酵的初糖浓度)3.糖液中不含糊精(水解完全)4.糖液清、色泽浅,有一定的透光率5.糖液新鲜6.降低糖液蛋白质的含量7.质量标准:色泽：浅黄、杏黄通明液体；糊
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
《氨基酸工艺学》复习题 1、什么是能荷？ 2、谷氨酸发酵中污染噬菌体出现“二高三低”的现象，主要指的是什么？ 3、什么是谷氨酸的α-结晶？ 4、添加表面活性剂控制谷氨酸菌种细胞膜通透性机制是什么？ 5、谷氨酸发酵过程中，谷氨酸生成后又下跌，请分析可能原因并给出相应的解决方法。 6、在等电－离交法提提取谷氨酸过程中，影响谷氨酸结晶的因素有哪些？ 7、什么是优先合成？ 8、谷氨酸生物素缺陷型菌种通过生物素控制细胞膜通透性的作用机制是什么？ 9、试述生物素对糖代谢的调节？ 下表是200 m3发酵罐数据记录，流加糖浓度为50%，放罐体积为180m3，总糖酸转化率为64%，结合表格数据，请计算： 1）、整个发酵过程谷氨酸生产强度？ 2）、单罐谷氨酸产量？ 3）、前10h平均耗糖强度？ 4）、发酵过程流加50%糖液量？ 10、在谷氨酸离子交换法提取工艺中，若谷氨酸发酵液中存在以下离子Ca2+、Mg2+、NH4+、丙氨酸+、谷氨酸+、天门冬氨酸+，在下图离子交换柱上标示的①②③④⑤分别应为什么物质？
11、下图是提取谷氨酸的单柱法离子交换工艺流程，请把下列内容对应的序号填入相应的方框中：①上柱交换、②收集洗脱液、③水洗树脂、 ④高流分、⑤等电点法提取谷氨酸。
12、下图是谷氨酸生物合成途径，如图根据谷氨酸“进、通、节、堵、出”育种策略，从“通和节”两方面阐述谷氨酸产生菌的代谢控制育种方案。
13、在淀粉制糖工艺中，使用连续喷射液化工艺进行液化，其优点是什么？ 14、什么是谷氨酸的β-结晶？ 15、氨基酸菌种保藏的原则是什么？ 16、配制种子培养基的基本原则是什么 17、生物素亚适量控制谷氨酸菌种细胞膜通透性机制是什么？ 18、谷氨酸发酵中，在没有感染杂菌和噬菌体的情况下，为什么中后期谷氨酸生成后又下跌，请分析可能原因并给出相应的解决方法。
名词解释：1.发酵：通过微生物的生长和代谢活动，产生和积累人们所需代谢产物的一切微生物培养过程。 2.发酵工艺：指工业生产上通过“工业发酵”来加工或制作产品，其对应的加工或制作工艺。 3.前体：在微生物代谢产物的生物合成过程中，有些化合物能直接被微生物利用构成产物分子结构的一部分，而化合物本身的结构没有大的变化，这些物质称为前体。 4.热阻：指微生物在某一特定条件下的致死时间。 5.对数残留定律：指在一定温度下，微生物受热后，活菌数不断减少，其减少速度随残留活菌数的减少而降低，且在任何瞬间，菌的死亡速率与残存的活菌数成正比。 6.实消：将配制好的培养基放入发酵罐或其他装置中，通入蒸汽将培养基和所有设备一起进行加热灭菌的操作过程称为实罐灭菌。 7.连消：培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续加热灭菌，冷却后送入已灭菌的发酵罐内，这种工艺过程称为连消灭菌。 8.空消：无论是种子罐、发酵罐还是液氨罐、消泡罐，当培养基尚未进罐前对罐进行预先灭菌，为空罐灭菌。 9.液化：用ɑ-淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖。 10.糖化：用糖化酶将糊精和低聚糖转化葡萄糖。 11.种子制备：将固体培养基上培养出的孢子或菌体转入到液体培养基中培养，使其繁殖成大量菌丝或菌体的过程。 12.菌种保藏：根据菌种的生理、生化特性，人工创造条件使菌体的代谢活动处于休眠状态。 13.呼吸临界氧浓度：在溶解浓度低时，呼吸强度随溶氧浓度的增加而增加，当溶氧浓度达到某一值后，呼吸强度不再随溶解氧浓度的增加而变化，把此时的溶解氧浓度称为呼吸临界氧浓度。 14.溶解氧饱和度：在一定温度和压力下，空气中的氧在水中的溶解度。 15.氧传递系数：比表面积与以浓度差为推动力的氧传质系数的乘积。 16.分批发酵：指一次性投入料液，发酵过程中不补料，一直到放罐。 17.补料分批发酵：指在发酵过程中一次或多次补入含有一种或多种营养成分的新鲜料液，以达到延长发酵周期，提高产量的目的。 18.连续发酵：指在特定的发酵设备中进行的，一边连续不断地输入新鲜无菌料液，同时一边连续不断地放出发酵料液。 简答题：1发酵过程有哪些特征谈谈你对发酵工程技术应用前景的想法 特征：1.原料广 2.反应条件温和，易控制 3.产物单一，纯度高 4.投资少，效益好想法：随着生物技术的发展，发酵工程的应用领域也在不断扩大，基因工程及细胞杂交技术在微生物育种上的应用，将使发酵用菌种量达到前所未有的水平；生物反应器技术及分离技术的相应进步将发酵工业的某些神秘特征；由于物理微生物数据库、发酵动力学、发酵传递学的发展，将使人们能够清楚的描述与使用微生物。（个人的，你也可以自已） 2.发酵工业对菌种的要求 答：1.菌种不能是病源菌 2.发酵周期短，生产能力强 3.发酵过程中不产生或少产生与目标产物性质相似的副产物 4.原料来源广泛价格低廉，菌种能高效地将原料转化为产品5.对需添加剂的前体有耐受能力，且不能将前体作为一般碳源利用 6.遗传性状稳定，菌种不易变异退化 7培养条件易于控制 3.菌种选育有哪些方法 答：1.自然选育 2、诱变选育 3.原生质体技术育种 4.基因工程技术育种 4.自然选育、诱变选育的概念，一般步骤，影响诱变的主要因素。
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
1、至今氨基酸生产方法虽有抽提法，化学合成法及生物法(包括直接发酵法和酶转化法)， 但绝大多数氨基酸是以发酵法或酶转化法生产。 2、在工业生产中，将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，制得的溶液叫淀粉水解糖。 3、根据原料淀粉的性质及采用的水解催化剂的不同，水解淀粉为葡萄糖的方法有下列三 种：酸解法、酶解法、酸酶结合法。 4、酸解法又称酸糖化法。它是以酸(无机酸或有机酸)为催化剂，在高温高压下将淀粉水解 转化为葡萄糖的方法。 （1）工艺流程：淀粉、水、盐酸→调浆→进料→水解→冷却、中和→脱色→过滤→糖化液（2）工艺特点：高温、高压；糖化时间短；副产物多、糖化收率低。 （3）优点：用酸解法生产葡萄糖，具有生产方便、设备要求简单、水解时间短、设备生产能力大等优点。 （4）缺点：水解作用是在高温、高压及一定酸度条件下进行的，因此，酸解法要求有耐腐蚀、耐高温、耐高压的设备。淀粉在酸水解过程中研发生的化学变化是很复杂的，除了淀粉的水解反应外，尚有副反应的发生，这将造成葡萄糖的损失而使淀粉的转化率降低。酸水解法对淀粉原料要求较严格，淀粉颗粒不宜过大，大小要均匀。颗粒大，易造成水解不透彻;淀粉乳浓度也不宜过高，浓度高，淀粉转化率低，这些是酸解法存在的待解决的问题。 5、酶解法是用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的工艺。 （1）工艺：原料→粉碎→调浆→液化→灭酶→调整pH→糖化→灭酶→中和→过滤→糖化液α-淀粉酶的用量：10-12u/干淀粉；糖化酶的用量：100-120 u/干淀粉。 （2）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，这个过程称为液化。利用糖化酶将糊精及低聚糖进一步水解转化为葡萄糖，这个过程在生产中称为糖化。（3）双酶法：用专一性很强的淀粉酶和糖化酶为催化剂，将淀粉水解成为葡萄糖的工艺。双酶法水解可分为两步：第一步是液化过程，利用ɑ－淀粉酶将淀粉液化，转化为糊精及低聚糠，使淀粉的可溶性增加。第二步是糖化，利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解，转变为葡萄糖。 双酶法优点: ①酶专一性高，副产物少，糖液纯度高；②反应条件温和，不需要耐高温高压、耐酸的设备；③可在较高的淀粉浓度下水解；④制取的水解糖液营养丰富，可简化培养基，提高糖酸转化率，利于后道提取；⑤糖液质量高，可被充分利用；⑥适用于大米或粗淀粉原料，避免淀粉大量流失，减少粮耗。 缺点：是酶反应时间长，生产周期长，夏天糖液容易变质，。酶本身是蛋白质，引起糖液过滤困难，要求设备较多。 （4）优点： ①采用酶法制备葡萄糖，酶解反应条件较温和。因此，不需耐高温、高压、耐酸的设备，便于就地取材，容易运作。 ②微生物酶作用的专一性强，淀粉水解的副反应少，因而水解糖液的纯度高，淀粉转化率(出糖率)高。 ③可在较高淀粉乳浓度下水解，而且可采用粗原料。 ④用酶解法制得的糖液颜色浅，较纯净，无异味，质量高，有利于糖液的充分利用。 ⑤缺点：酶解反应时间较长(48h)，需要的设备较多，需要具有专门培养酶的条件，而且酶本身是蛋白质，易引起糖液过滤困难。 6、酸酶结合水解法是集中酸法和酶解法制糖的优点而采用的结合生产工艺。根据原料淀粉 性质可采用酸酶水解法或酶酸水解法。 7、总结：水解糖液的质量和降低糖耗、提高原料利用率方面来考虑，酶解法最好，其次是 酸酶法，酸法最差。从淀粉水解整个过程所需的时间来看，酸法最短，酶解法最长。
生物工程氨基酸工艺学考试试题及答案 一.选择题（单选，每题2分，共20分） 1.关于利用发酵工程生产谷氨酸的生产实例的叙述中，错误的是（B） A．常用的谷氨酸产生菌有好氧性的谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌等 B．生产用的培养基通常是由豆饼的水解液、玉米浆、尿素、磷酸二氢钾、氧化钾、 硫酸镁、生物素等配制而成的液体培养基，从培养基的成分上分析，该培养基为合成培养基 C．发酵过程中应通过发酵罐上面连接的通气、搅拌、接种、加料、冷却、PH检测等 装置严格控制发酵条件 D．提取出来的谷氨酸用适量的Na2CO3溶液中和后，再经过过滤、浓缩、离心分离等步骤，便制成了味精 2.与阳离子树脂进行交换时，在无其他离子干扰的情况下，下列哪种氨基酸优先被吸附（A）： A.赖氨酸（PI=9.74） B.亮氨酸（PI=5.98） C.谷氨酸 D.天冬氨酸（PI=2.77） 3.下列哪一种不属于必须氨基酸（D）
A.Ile B.Leu C.Met D.Arg 4.关于谷氨酸发酵，下列说法不正确的是（C） A.生产上所用谷氨酸产生菌的种类与Lys产生菌基本一致 B.其两大类原料的发酵工艺主要区别在于发酵过程是否需要添加青霉素、表面活性剂等 C.与Lys发酵相比较，谷氨酸发酵要消耗更多的氮源 D.加晶种起晶时，需要控制溶液的pH，以利于较大结晶颗粒的形成 5.氨基酸发酵过程中若发生噬菌体污染时会出现一些明显的变化，主要表现在(D) A.发酵液光密度值急剧下降 B.发酵液泡沫增多、粘度增大，甚至呈胶体 C．C源、N源以及氧的消耗减慢甚至停滞，排气中CO2含量迅速下降 D.以上说法都对 6.关于结构类似物，下列说法正确的是(D) A．S-2氨基乙基-L-半胱氨酸（AEC）是赖氨酸的结构类似物 B.α-噻唑丙氨酸（α-TA）是亮氨酸的结构类似物 C.a-氨基b-羟基戊酸（AHV）是苏氨酸的结构类似物
绪论 一，什么是氨基酸发酵工业？ 答：氨基酸发酵是典型的代谢控制发酵,由发酵所生成的产物氨基酸,都是微生物的中间代谢产物,它的积累是建立于对微生物正常代谢的抑制。在脱氧核糖核酸(DNA)的分子水平上改变、控制微生物的代谢,使有用产物大量生成、积累。氨基酸发酵工业是利用微生物的生长和代谢活动,发酵生产氨基酸的现代工业. 第一章，淀粉水解糖的制备 二，氨基酸的生产方法 1.抽提法 2.化学合成法 3、生物法：.酶转化法，微生物发酵法 三，水解淀粉为葡萄糖的方法。 酸解法，酶酸法，酸酶法，双酶法。 1.酸解法 （1）工艺流程： 淀粉、水、盐酸→调浆→进料→水解→冷却、中和→脱色→过滤→糖化液 （2.）工艺特点 高温、高压 糖化时间短 副产物多、糖化收率低 3）水解工艺条件： a.淀粉乳的浓度控制在18-22%。 b.盐酸的用量为干淀粉的0.6-0.7%，通常控制淀粉乳的pH值为1.5左右。 c.进料压力0.02-0.03MPa。 d.水解压力0.28-0.3 MPa。 e.水解终点检查采用无水乙醇检查无白色反应为止。 4）中和、脱色的工艺条件 淀粉水解后，在水解液中尚含有少量蛋白质等胶体物质，除去这些物质的方法：以Na2CO3调整水解液的pH值到这些杂质的等电点，约为4.8-5.0，这个过程称为中和。中和的温度控制在70-80℃。 糖液的脱色一般采用粉末活性炭脱色，具体工艺条件如下： 用量：为糖液的0.1-0.2% 温度：65-80℃ 时间：30min pH：4.8-5.0 5）过滤 2.酶酸法 原料→粉碎→调浆→液化→灭酶→过滤→调酸→糖化→中和→脱色→过滤→糖化液 α-淀粉酶的用量：10-12u/干淀粉。 3.双酶法