色氨酸发酵
班级：生物3111 姓名：解成文学号：3112112108
摘要：色氨酸是人和动物生命活动中8种必需氨基酸之一，对人和动物的
生长发育、新陈代谢起着非常重要的作用。随着市场需求的不断增加，提高色
氨酸生产能力成为全球热点。本文综述了色氨酸应用及生产技术包括发酵生产
色氨酸的菌种选育、发酵培养基原料和发酵工艺等方面的研究进展。
关键词：发酵法色氨酸
1、发酵法生产色氨酸过程中的菌种选育
生产菌种选育是发酵工业中最为关键的工作,受到普遍的重视。过去发酵法生产色氨酸采用的是在培养基中添加吲哚或邻氨基苯甲酸的方法,此法因必须采用高价的吲哚或邻氨基苯甲酸做前体物质,使色氨酸的生产存在着成本高的缺点。而且由于这些前体物质对微生物的生长有毒害作用,故不能大量使用。目前,利
用糖质原料直接发酵生产色氨酸的国内外报道不多,主要是因为色氨酸在微生物体内代途径较长且存在着多种严格的调节机制,致-色氨酸的生产菌种产酸较低,达不到工业化生产的要求。色氨酸的生产菌种有谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutanicum)、黄色短杆菌(Bre-vibacteriumflavum)、枯草芽孢杆菌(Bacillus sub-tilis)、大肠杆菌(Escherichia coli)、产朊假丝酵
母(Candida utilis)等,其中绝大多数为细菌。
2、发酵法生产色氨酸过程中的发酵条件的选择
色氨酸发酵过程中菌种的质粒稳定性对发酵水平高低有严重影响，维持发
酵高产酸就要保证发酵过程菌种质粒稳定。在培养过程可以通过调节适当罐压、培养温度、溶氧控制水平、底料中酵母抽提物添加量等方面进行控制，保证发
酵过程中不发生质粒丢失现象。色氨酸发酵液中乙酸浓度高时对色氨酸生产菌
的生长和产酸均有抑制作用，发酵过程中可以通过调节溶氧控制水平、初始葡
萄糖浓度、发酵葡萄糖浓度及控制菌体比生长速率等方面进行控制，减少发酵
液中乙酸的生成。
色氨酸发酵过程中产大量的热，为了维持发酵温度的稳定，必须采取适当
的降温措施，在发酵罐外部加上冷却盘管，采用冰水降温,控制发酵温度33℃
左右。
色氨酸发酵过程中由于无机盐的消耗及产酸引起PH变化，所以发酵过程中适当流加氨水或液氨调节PH，控制最佳PH值在6.9左右。
色氨酸发酵为耗氧发酵，并且产酸过程中用氧量比较大，溶氧的多少直接
影响着代谢的方向，进而影响产酸和转化率，溶氧低于20%容易发生菌体自溶、乙酸产量增加，所以在主发酵过程中必须控制溶氧大于20%，这要求我们采用
先进的通风搅拌装置，设计合理的发酵罐径高比，增加通气量提高溶解氧。
色氨酸发酵过程中，采用高糖流加技术，使发酵糖浓度始终处于低浓度，
从而有效减少残糖对发酵产生的抑制作用，避免发酵后期产生乙酸上升的现象，保证高产酸及转化率。此外，色氨酸发酵生产可采用先进的培养基连消技术，
高精度空气膜滤技术，使发酵污染程度控制最低水平，确保发酵产酸水平；对
发酵车间的环境定期进行消毒，提高环境清洁度，对排污要控制，对排污口要
用漂白粉处理，对空气过滤系统要定期清理，减少染菌机率。
3、发酵法生产色氨酸过程代谢控制
芳香族氨基酸的生物合成存在着特定的代谢调节机制,因此不可能从自然界中找到大量积累色氨酸的菌株，但是可以黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌等为出发
菌株,设法得到从遗传角度解除了芳香族氨基酸生物合成正常代谢调节机制的突变菌株,用微生物直接发酵法生产色氨酸"这些方法包括:解除菌体自身反馈调节、切断支路代谢、增加前体物的合成等。
4、发酵法生产色氨酸产物提取工艺
色氨酸的工业生产常常会受到生产成本的制约,而在生产成本的结构中,分
离纯化等下游工程的成本占有相当大的比例。据报道,从发酵液中分离纯化L-
色氨酸的方法有离子交换法、结晶法等,其中离子交换法具有工艺简便、投资少、节能、污染少的优点,很适合于工业推广。徐琪寿等采用D061阳离子交换树脂
从发酵液中分离纯化L-色氨酸,提取率为45%~50%。梅丛笑等采用003*7阳离子交换树脂从发酵液中分离纯化L-色氨酸,提取率为68%。用001*7阳离子交换树脂吸附L-色氨酸,浓缩结晶得到成品的总提取率为73.10%
5、不同菌种生产能力的比较
先后有Osamu Kurahashi等、Katsumata Ryoichid等根据代谢控制发酵
原理对L-色氨酸发酵进行了研究。王健等以谷氨酸棒杆菌Tx5-32为出发菌株,
经硫酸二乙酯(DES)多次诱变处理,定向培育出1株L-色氨酸生产菌TQ2223。在优化条件下,该菌株发酵64 h产L-色氨酸7128 g/L。Ikeda以谷氨酸棒杆菌为
出发菌株,经诱变得到的KY9456(Phe-+Tyr-)使色氨酸积累达到0115 g/L。近年来基因工程技术的发展为色氨酸的菌种选育提供了一个有效途径,也是今后育种的主要方向。目前,基因工程技术主要是通过基因扩增,增大生物合成途径中的
限速酶(DS酶基因、trpE、trpD、trpC、trpB、trpA)的表达量,进而提高色氨
酸产量。其次是通过对某些酶的基因进行体外诱变造成该基因所编码的酶不可
逆失活,再将突变基因导入色氨酸生产菌中,解除Trp的反馈调节或切断分支代
谢从而有利于色氨酸的积累。
如将与Trp合成有关的基因克隆到质粒pDTS9901上,然后导入Trp生产菌BPS-13中,产色氨酸3512 g/L(亲株产2011g/L)。Aiba等构建了包含trp操纵
子基因(其中trpE和trpD基因失活)表达载体并克隆到E1coli,使色氨酸产量
达到了612 g/L。针对葡萄糖代谢流途径的基因包括pgi、serA、PRPP合成酶
基因等。Yajima Yoshihiro等人从色氨酸生产菌(枯草杆菌)中分离出含PRPP
合成酶的基因片段,将其克隆到质粒pSEY146112上，导入具有5-FTr的枯草杆
菌中,转化后PRPP合成酶的活力比原始菌提高319倍。该工程菌在含邻氨基苯
甲酸010008g/L时发酵,产色氨酸量比原始菌株提高1~1125倍。Ikeda等人将
来源不同的色氨酸代谢途径中关键酶包括DS酶基因、色氨酸合成基因簇、ANS
酶和PRT酶基因同时进行谷氨酸棒杆菌KY10894菌株过表达,色氨酸产量提高了
54%,达到43g/L。接下来将上述酶基因和酮糖转移酶基因转入色氨酸生产菌谷
氨酸棒杆菌KY9218中进行过表达,色氨酸产量达58g/L,是目前报道的最高水平。
6、色氨酸的遗传标记
选育色氨酸操纵子中弱化子缺失突变型，也是积累色氨酸的有效措施，在
色氨酸操纵子中存在一段DNA，该DNA具有减弱转录的作用，称为弱化子，因此，色氨酸操纵子除通过阻遏作用外，还通过弱化子的影响来调节色氨酸的生
物合成，据报道，色氨酸操纵子中弱化子缺失突变型和色氨酸生物合成有关的
酶都远远高于非缺失型菌株，因此，如果给色氨酸生产菌株带上这一标记，必
然会提高色氨酸的产量。
为了产生较多的色氨酸，可以采用使色氨酸生产菌的细胞膜秀在加大的方法，导致细胞内色氨酸向培养基中渗透。色氨酸外渗降低了细胞内色氨酸浓度，有利于反应向生物合成色氨酸的方向进行，这可借助于选育谷氨酸生产菌时常
用的方法，如选育抗维生素p类衍生物突变株、溶菌酶敏感型突变株、甘油缺
陷突变株和油酸缺陷突变株。
根据代谢控制发酵理论，还可选育As缺陷的回复突变株，以提高色氨酸的积累。因为As受到色氨酸的反馈控制，而AS缺陷的回复突变株可以使AS恢复原来活性，但AS并不受到色氨酸的反馈控制，故有利于菌体内色氨酸的积累。同理，选育DS缺陷的回复突变株，可增加色氨酸的前体物DAHP的积累，也有
利于色氨酸的积累。
此外，利用细胞融合的方法或转导的方法进行遗传重组，可使色氨酸产量
进一步提高。
从色氨酸生物合成途径可以看出，4磷酸赤藓糖和磷酸烯醇式丙酮酸是合
成色氨酸的前体，加强HMP途径，有利于EP和PEP的合成。因此，可选育增强HMP途径各个酶活性的突变株，还可以选育不能利用像D―葡萄糖或L阿拉伯糖等必须通过磷酸戊糖循环进行代谢的突变株，以提高EP和PEP的产量。
青霉素生产工艺 摘要：青霉素是一种重要的抗生素，在目前的制药工业中占有举足轻重的地位，生产规模非常大。通过数十年的完善，青霉素针剂和口服青霉素已能分别治疗肺炎、肺结核、脑膜炎、心内膜炎、白喉、炭疽等病，增强了人类治疗传染性疾病的能力。研究和优化其生产工艺对人类健康有重要意义。 关键词;青霉素；生产工艺 抗生素在目前的制药工业中仍占有举足轻重的地位，尤其是下游半合成抗生素的发展，进一步刺激了上游的工业发酵。一些抗生素的工业生产规模非常大，如β-内酰胺类的青霉素、头孢菌素C，大环内酯类的红霉素、利福霉素，氨基环醇类的链霉素、庆大霉素。其它的一些抗生素，如林可霉素、四环素、金霉素、万古霉素等，单个发酵罐容积越来越大，100 m3的发酵罐被普遍采用，200 m3甚至更大容积的发酵罐经常可见报道。 抗生素的工业生产包括发酵和提取两部分。工艺流程大致如下：菌种的保藏、孢子制备、种子制备、发酵、提取和精制。种子和发酵培养基的常用碳源有：葡萄糖、淀粉、蔗糖、油脂、有机酸等，主要为菌体生长代谢提供能源，为合成菌体细胞和目的产物提供碳元素。有机氮源多用玉米浆、黄豆饼粉、麸质粉、蛋白胨、酵母粉、鱼粉等，硫酸铵、尿素、氨水、硝酸钠、硝酸铵则是常用的无机氮源。另外，培养基中还得添加无机盐、微量元素以及消沫剂，部分抗生素还得加入特殊前体，如青霉素的前体是苯乙酸，大环内酯类抗生素的前体是丙酸盐。发酵过程普遍补加一种碳源、氮源物质，如葡萄糖和硫酸铵。pH值通过流加氨水进行调节，很多抗生素在发酵中后期流加前体，对提高产量非常有益。抗生素发酵绝大多数为好氧培养，必须连续通入大量无菌空气，全过程大功率搅拌。发酵液的预处理，一般加絮凝剂沉淀蛋白，过滤去除菌丝体，发酵滤液的提取常用溶媒萃取法、离子交换树脂法、沉淀法、吸附法等提纯浓缩，然后结晶干燥得纯品。现在来介绍一下青霉素的生产工艺。 一、青霉素概述 青霉素是抗菌素的一种，是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素，是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。青霉素类抗生素是β-内酰胺类中一大类抗生素的总称。但它不能耐受耐药菌株(如耐药金葡)所产生的酶，易被其破坏，且其抗菌谱较窄，主要对革兰氏阳性菌有效。最初青霉素的生产菌是音符型青霉菌，生产能力只有几十个单位，不能满足工业需要。随后找到了适合于深层培养的橄榄型青霉菌，即产黄青霉（P. chrosogenum），生产能力为100U/ml。经过X、紫外线诱变，生产能力达到1000－1500U/ml。随后经过诱变，得到不产生色素的变种，目前生产能力可达66000－70000U/ml。青霉素是抗生素工业的首要产品。中国为青霉素（penicillin）生产大国，国内生产的青霉素，已占世界产量的近70%，国内较大规模的生产企业有华药、哈医药、石药、鲁抗，单个发酵罐规模均在100 m3以上，发酵单位在70000 U/ml左右，而世界青霉素工业发酵水平达100000 U/ml以上。 青霉素应用 临床应用：40多年，主要控制敏感金黄色葡糖球菌、链球菌、肺炎双球菌、淋球菌、脑膜炎双球菌、螺旋体等引起感染，对大多数革兰氏阳性菌（如金黄色葡萄球菌）和某些革兰氏阴性细菌及螺旋体有抗菌作用。 二、发酵条件下的生长过程
年产1000吨色氨酸发酵工厂的设计毕业论文 第一章绪论 色氨酸的分子式为:C11H12N2O2分子量为214.21,含氮13.72%,仅一氨基氮6.86%。色氨酸有三种光学异构体,L-色氨酸呈绢丝光泽、六角片状自色晶体,无臭,有甜味,水中溶解度1.14 g/l(25℃),溶于稀酸或稀碱,在碱液中较稳定,强酸中分解,微溶于乙醇,不溶于氯仿、乙醚。 色氨酸具有重要的生理作用。它是人体和动物生命活动中必需的氨基酸之一，对人和动物的生长发育和新代谢起着重要的作用。被称为第二必需氨基酸。广泛应用于医药、食品和饲料等方面。在生物体从L-色氨酸出发可合成4 一羟基色胺等激素以及色素、生物碱、辅酶、植物激素等生理活性物质。可预防和治疗糙皮病。同时具有消除精神紧、改善睡眠效果等功效。另外，由于色氨酸是一些植物蛋白中比较缺乏的氨基酸。用它强化食品和傲饲料添加剂对提高植物蛋白质的利用率具有重要的作用。它是继蛋氨酸和赖氨酸之后的第三大饲料添加氨基酸。 1.1 设计项目概述 （1）设计课题：年产1000t色氨酸工厂初步设计 （2）厂址：皖南地区 （3）重点车间：提取车间 （4）重点设备：发酵罐 （5）需要完成的设计图纸：全厂工艺流程图、全厂平面布置图、重点车间平面布置图，重点车间侧视图。 1.2 设计依据 （1）学校下达的毕业设计任务书和相关可行性报告，以及可靠的设计资料； （2）我国现行的有关设计和安装设计的规与标准； （3）其他氨基酸的发酵工艺及色氨酸的特性发酵。 1.3 设计围 （1）厂址选择及全厂概况介绍（地貌、资源、建设规模、人员）； （2）产品的生产方案、生产流程、及技术条件的制定； （3）重点车间详细工艺设计、工艺论证、设备选型及计算； （4）全厂物料、能量衡算； （5）车间布置和说明； .专业.专注.
生物工程专业综合实训 （2016 年 11 月
谷氨酸生产工艺 摘要： 谷氨酸做为一种人体所必须的氨基酸，在生命的生理活动周期中具有很大的作用。不仅参与各种蛋白质的合成，组成人体结构，还做为味精可以给我们带来味蕾上的享受。现代生产谷氨酸的工艺主要是利用微生物发酵提取而来。不同的发酵方法和不同的发酵条件会造成产量的很大不同。本次谷氨酸的生产工艺，主要是掌握发酵方法和发酵条件的控制，还有各种仪器的使用方法。通过测得的数据来观察菌种的生长变化，同时谷氨酸发酵工艺各个工段的原理和使用方法。关键词：谷氨酸；发酵；工艺；等电点。
引言 谷氨酸是一种酸性氨基酸，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。不论在食品、化妆品还是医药行业，谷氨酸都有很大的用途。 谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。医学上谷氨酸主要用于治疗肝性昏迷，还用于改善儿童智力发育。食品工业上，味精是常用的仪器增鲜剂，其主要成分是谷氨酸钠盐。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。不论在食品、化妆品还是医药行业，谷氨酸都有很大的用途。 谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能与其它氨基酸等并用。用于食品内，有增香作用。甘氨酸具有甜味，和味精协同作用能显着提高食品的风味。谷氨酸作为风味增强剂可用于增强饮料和食品的味道，不仅能增强食品风味，对动物性食品有保鲜作用。
一、谷氨酸简介 谷氨酸一种酸性氨基酸。分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。谷氨酸是里索逊1856年发现的，为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点3.22。大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。医学上谷氨酸主要用于治疗肝性昏迷，还用于改善儿童智力发育。食品工业上，味精是常用的仪器增鲜剂，其主要成分是谷氨酸钠盐。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。 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。 谷氨酸产生菌主要是棒状类细菌，这类细菌中含质粒较少，而且大多数是隐蔽性质粒，难以直接作为克隆载体，而且此类菌的遗传背景、质粒稳定尚不清楚，在此类细菌这种构建合适的载体困难较多。需要对它们进行改建将棒状类细菌质粒与已知的质粒进行重组，构建成杂合质粒。受体菌选用短杆菌属和棒杆菌属的野生菌或变异株，特别是选用谷氨酸缺陷型变异株为受体，便于从转化后的杂交克隆中筛选产谷氨酸的个体，用谷氨酸产量高的野生菌或变异菌作为受体效果更好。供体菌株选择短杆菌及棒杆菌属的野生菌或变异株，只要具有产谷氨酸能力都可选用, 但选择谷氨酸产量高的菌株作为供体效果最好。这样就可以较容易地在棒状类细菌中开展各项分子生物学研究。有了合适的载体及其转化系统后，就可通过DNA体外重组技术进行谷氨酸产生菌的改造。这对以后谷氨酸发酵的低成本、大规模、高质量有较大的发展空间。
年产2万吨谷氨酸发酵生产的初步设计
第一章总论 一、设计项目： （1）设计课题：年产2万吨谷氨酸发酵工厂的初步设计 （2）厂址：某市 （3）重点工段：糖化 （4）重点设备：糖化罐 二、设计范围： （1）厂址选择及全厂概况介绍（地貌、资源、建设规模、人员）；（2）产品的生产方案、生产方法、工艺流程及技术条件的制定；（3）重点车间详细工艺设计、工艺论证、设备选型及计算；（4）全厂的物料衡算； （5）全厂的水、电、热、冷、气的衡算； （6）车间的布置和说明； （7）重点设备的设计计算； （8）对锅炉、电站、空压站等提出要求及选型； （9）对生产和环境措施提出可行方案。 三、要完成的设计图纸： （1）全厂工艺流程图一张； （2）重点车间工艺流程图一张； （3）重点车间设备布置立面图一张；
（4）重点车间设备布置平面图一张； （5）重点设备装配图一张。 四、设计依据： （1）批准的设计任务书和附件可行性报告，以及可靠的设计基础资料。 （2）我国现行的有关设计和安装的设计规范和标准 （3）广东轻工职业技术学院食品系下达的毕业设计任务书 五、设计原则： （1）设计工作要围绕现代化建设这个中心，为这个中心服务。首先要有加速社会主义四个现代化早日实现的明确指导思想，做到精心设计，投资省，技术新，质量好，收效快，收回期短，使设计工作符合社会主义经济建设的总原则。 （2）要学会查阅文献，收集设计必要的技术基础资料，要善于从实际出发去分析研究问题，加强技术经济的分析工作。（3）要解放思想，积极采用技术，力求设计上具有现实性和先进性，在经济上具有合理性，尽可能做到能提高生产率，实现机械化和自动化，同时兼顾社会和环境的效益。 （4）设计必须结合实际，因地制宜，体现设计的通用性和独特性相结合，工厂生产规模、产品品种的确定，要适应国民经济的需求，要考虑资金的来源，建厂的地点、时间、三废综合
发酵法生产色氨酸的研究 刘辉 047111230 摘要：色氨酸是人和动物生命活动中8种必需氨基酸之一，对人和动物的生长发育、新陈代谢起着非常重要的作用。随着市场需求的不断增加，提高色氨酸生产能力成为全球热点。本文综述了色氨酸应用及生产技术包括发酵生产色氨酸的菌种选育、发酵培养基原料和发酵工艺等方面的研究进展。 关键词：发酵法色氨酸 1、发酵法生产色氨酸过程中的菌种选育 生产菌种选育是发酵工业中最为关键的工作,受到普遍的重视。过去发酵法生产色氨酸采用的是在培养基中添加吲哚或邻氨基苯甲酸的方法,此法因必须采用高价的吲哚或邻氨基苯甲酸做前体物质,使色氨酸的生产存在着成本高的缺点。而且由于这些前体物质对微生物的生长有毒害作用,故不能大量使用[1]。目前,利用糖质原料直接发酵生产色氨酸的国内外报道不多[2-3],主要是因为色氨酸在微生物体内代途径较长且存在着多种严格的调节机制,致-色氨酸的生产菌种产酸较低,达不到工业化生产的要求。色氨酸的生产菌种有谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutanicum)、黄色短杆菌(Bre-vibacteriumflavum)、枯草芽孢杆菌(Bacillus sub-tilis)、大肠杆菌(Escherichia coli)、产朊假丝酵母(Candida utilis)等,其中绝大多数为细菌[1]。 2、发酵法生产色氨酸过程中的发酵条件的选择 色氨酸发酵过程中菌种的质粒稳定性对发酵水平高低有严重影响，维持发酵高产酸就要保证发酵过程菌种质粒稳定。在培养过程可以通过调节适当罐压、培养温度、溶氧控制水平、底料中酵母抽提物添加量等方面进行控制，保证发酵过程中不发生质粒丢失现象。 色氨酸发酵液中乙酸浓度高时对色氨酸生产菌的生长和产酸均有抑制作用，发酵过程中可以通过调节溶氧控制水平、初始葡萄糖浓度、发酵葡萄糖浓度及控制菌体比生长速率等方面进行控制，减少发酵液中乙酸的生成。 色氨酸发酵过程中产大量的热，为了维持发酵温度的稳定，必须采取适当的降温措施，在发酵罐外部加上冷却盘管，采用冰水降温,控制发酵温度33℃左右。 色氨酸发酵过程中由于无机盐的消耗及产酸引起PH 变化，所以发酵过程中适当流加氨水或液氨调节PH，控制最佳PH 值在 6.9 左右。 色氨酸发酵为耗氧发酵，并且产酸过程中用氧量比较大，溶氧的多少直接影响着代谢的方向，进而影响产酸和转化率，溶氧低于20%容易发生菌体自溶、乙酸产量增加，所以在主发酵过程中必须控制溶氧大于20%，这要求我们采用先进的通风搅拌装置，设计合理的发酵罐径高比，增加通气量提高溶解氧。 色氨酸发酵过程中，采用高糖流加技术，使发酵糖浓度始终处于低浓度，从而有效减少残糖对发酵产生的抑制作用，避免发酵后期产生乙酸上升的现象，保证高产酸及转化率。此外，色氨酸发酵生产可采用先进的培养基连消技术，高精度空气膜滤技术，使发酵污染程度控制最低水平，确保发酵产酸水平；对发酵车间的环境定期进行消毒，提高环境清洁度，对排污要控制，对排污口要用漂白粉处理，对空气过滤系统要定期清理，减少染菌机率。［4］3、发酵法生产色氨酸过程代谢控制 芳香族氨基酸的生物合成存在着特定的代谢调节机制,因此不可能从自然界中找到大量积累色氨酸的菌株，但是可以黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌等为出发菌株,设法得到从遗传角度解除了芳香族氨基酸生物合成正常代谢调节机制的突变菌株,用微生物直接发酵法生产色氨酸"这些方法包括:解除菌体自身反馈调节、切断支路代谢、增加前体物的合成等。[5] 4、发酵法生产色氨酸产物提取工艺
青霉素生产工艺 摘要：青霉素是人类最早发现的一种极其重要的抗生素,其杀伤革兰氏阳性细菌的神奇功效在二战中挽救了众多士兵的生命。它的发现对药物学乃至整个人类发展的重要意义。本文将对青霉素的生产工艺及其提取进行深入的讲解。 关键词：青霉素生产工艺发酵提取 一、青霉素的生物学特性 青霉素类抗生素是β-内酰胺类中1种,在分类上属于A类，酶的活性位点 上有丝氨酸，又称活性位点丝氨酸酶，其作用机制是水解β-内酰胺类抗生素 的β-内酰胺环，使抗生素失去活性。由于β-内酰胺类作用于细菌的细胞壁, 而人类只有细胞膜无细胞壁,故对人类的毒性较小,除能引起严重的过敏反应 外,在一般用量下,其毒性不甚明显,但它不能耐受耐药菌株(如耐药金葡)所产生 的酶,易被其破坏,且其抗菌谱较窄,主要对革兰氏阳性菌有效。青霉素G有钾 盐、钠盐之分,钾盐不仅不能直接静注,静脉滴注时,也要仔细计算钾离子量,以 免注入人体形成高血钾而抑制心脏功能,造成死亡。 二、青霉素的发酵 青霉素的发酵生产的一般工艺流程： 青霉素生产菌不同，发酵工业也有区别。 丝状菌的青霉素发酵工艺流程：沙土管→斜面母瓶（孢子培养，25℃，6～ 7d）→大米孢子斜面（孢子培养，25℃，6～7d）→种子罐（种子培养，25℃，
40～45h）→繁殖罐（种子培养，25℃，13～15h）→发酵罐（发酵，26℃，6～7d）→放罐 球状菌的青霉素发酵工艺流程：冷冻管→斜面母瓶（孢子培养，25℃，6～8d）→大米孢子斜面（孢子培养，25℃，8～10d）→种子罐（种子培养，28℃，50～60h）→发酵罐（发酵，26℃，6～7d）→放罐 青霉素的分批发酵分为菌丝生长和产物合成两个阶段，进入合成阶段的必要条件是降低菌丝的生长速率。影响青霉素发酵产率的因素有环境和生理因素两个方面，前者包括温度、PH、培养基种类及浓度、溶解氧饱和度等；后者包括菌体浓度、菌体生长速率、菌丝形态等。 菌体生长和青霉素合成最适温度并不相同，一般前阶段略高于后阶段。因此，在菌体生长阶段可以采取较高温度，以缩短生长时间，而到达产物合成阶段，应适当降低温度，以利于青霉素的合成。青霉素发酵的最适PH一般在左右，由于青霉素在碱性条件下不稳定，容易发生水解，因此应尽量避免PH超过。 三、青霉素发酵过程控制 反复分批式发酵，100m3发酵罐，装料80m3，带放6－10次，间隔24h。带放量10％，发酵时间24h。发酵过程需连续流加补入葡萄糖、硫酸铵以及前体物质苯乙酸盐，补糖率是最关键的控制指标，不同时期分段控制。 在青霉素的生产中，让培养基中的主要营养物只够维持青霉菌在前40h生长，而在40h后，靠低速连续补加葡萄糖和氮源等，使菌半饥饿，延长青霉素的合成期，大大提高了产量。所需营养物限量的补加常用来控制营养缺陷型突变菌种，使代谢产物积累到最大。 （1）培养基 青霉素发酵中采用补料分批操作法，对葡萄糖、铵、苯乙酸进行缓慢流加，维持一定的最适浓度。葡萄糖的流加，波动范围较窄，浓度过低使抗生素合成速度减慢或停止，过高则导致呼吸活性下降，甚至引起自溶，葡萄糖浓度调节是根据pH，溶氧或CO2释放率予以调节。 碳源的选择：生产菌能利用多种碳源，乳糖，蔗糖，葡萄糖，阿拉伯糖，甘露糖，淀粉和天然油脂。经济核算问题，生产成本中碳源占12％以上，对工艺影响很大；糖与6-APA结合形成糖基-6-APA，影响青霉素的产量。葡萄糖、乳糖结合能力强，而且随时间延长而增加。通常采用葡萄糖和乳糖。发酵初期，利用快效的葡萄糖进行菌丝生长。
年产1000吨色氨酸发酵工厂的毕业设计 1.1 设计项目概述 （1）设计课题：年产1000t色氨酸工厂初步设计 （2）厂址： （3）重点车间：提取车间 （4）重点设备：发酵罐 （5）需要完成的设计图纸：全厂工艺流程图、全厂平面布置图、重点车间平面布置图，重点车间侧视图。 1.2 设计依据 （1）学校下达的毕业设计任务书和相关可行性报告，以及可靠的设计资料； （2）我国现行的有关设计和安装设计的规范与标准； （3）其他氨基酸的发酵工艺及色氨酸的特性发酵。 1.3 设计范围 （1）厂址选择及全厂概况介绍（地貌、资源、建设规模、人员）； （2）产品的生产方案、生产流程、及技术条件的制定； （3）重点车间详细工艺设计、工艺论证、设备选型及计算； （4）全厂物料、能量衡算； （5）车间布置和说明； （6）重点设备的选型和计算； （7）对生产、环境保护提出可行方案。 1.4工厂设计原则[7] （1）设计工作要围绕现代化建设这个中心，为这个中心服务。首先要做到精心设计，投资省，技术新，质量好，收效快，回收期短，使设计工作符合社会主义经济建设的总原则。设计的安全性和可靠性是工程项目设计工作的第一要务，是设计人员进行生物工程项目设计的根本出发点和落脚点。 （2）设计工作必须认真进行调查研究。需大量查阅文献，搜集设计的技术基础资料并
进行分析，从实际出发。 （3）要解放思想，突出创新，力求设计在技术上具有现实性和先进性，在经济上具有合理性，环境保护上有可行性。 （4）设计必须结合实际，因地制宜，工厂设计要体现其通用性和独特性相结合的原则。（5）设计需遵守国家的相关规定，要明确设计进度。 1.5 工厂组成 工厂的组成一般包括以下内容： （1）生产车间：糖化、发酵等车间； （2）辅助车间; （3）动力车间； （4）行政部门； （5）绿化区域； （6）道路等运输设施和各类地上、地下工程管网； （7）三废治理。 1.6 产品生产方案及建设规模 （1）生产方案：以淀粉为原料，经糖化生产可发酵性糖，然后利用色氨酸高产菌，在适宜的生产条件下进行生产发酵，生产L-色氨酸。并通过后续工作，使产品达到国家规定。 （2）建设规模：年产1000吨，生产天数300天，连续生产。 1.7 生产方法及产品规格 （1）生产方法：L-色氨酸的生产最早主要是依靠化学合成法和蛋白质水解法制造。随对微生物法生产色氨酸的研究的不断发展，人们开始利用微生物法发酵生产色氨酸。现已走向实用并且处于主导地位。微生物法大体可分为微生物发酵法和酶促转化法。近年来还出现了直接发酵法和化学合成法，直接发酵法和转化法相结合生产色氨酸的研究。另外，基因工程、酶的固定化和高密度培养等技术在微生物育种和酶工业上的应用极大地推动了直接发酵法和酶法生产色氨酸的工业化进程[15]。 本设计采用微生物直接发酵法生产色氨酸，因为这种工艺简单，适合大规模生产。且成本较低，易实现经济最大利益化。 （2）产品规格：食品级色氨酸，纯度95%，白色或淡黄色粉末，易溶于水。水中溶解度1.l4g(25℃)，溶于稀酸或稀碱，在碱液中较稳定，强酸中分解。微溶于乙醇，
青霉素生产工艺过程 一、青霉素的发酵工艺过程 1、工艺流程 （1）丝状菌三级发酵工艺流程 冷冻管（25℃，孢子培养，7天）——斜面母瓶（25℃，孢子培养，7天）——大米孢子（26℃，种子培养56h,1:1.5vvm）——一级种子培养液（27℃，种子培养，24h,1:1.5vvm）——二级种子培养液（27~26℃,发酵,7天,1:0.95vvm）——发酵液。 （2）球状菌二级发酵工艺流程 冷冻管（25℃，孢子培养，6~8天）——亲米（25℃，孢子培养，8~10天）——生产米（28℃，孢子培养，56~60h,1:1.5vvm）——种子培养液（26~25-24℃，发酵，7天，1：0.8vvm）——发酵液。 2、工艺控制 （1）影响发酵产率的因素 基质浓度：在分批发酵中，常常因为前期基质量浓度过高，对生物合成酶系产生阻遏（或抑制）或对菌丝生长产生抑制（如葡萄糖和钱的阻遏或抑制，苯乙酸的生长抑制），而后期基质浓度低限制了菌丝生长和产物合成，为了避免这一现象，在青霉素发酵中通常采用补料分批操作法，即对容易产生阻遏、抑制和限制作用的基质进行缓慢流加以维持一定的最适浓度。这里必须特别注意的是葡萄糖的流加，因为即使是超出最适浓度范围较小的波动，都将引起严重的阻遏或限制，使生物合成速度减慢或停止。目前,糖浓度的检测尚难在线进行, 故葡萄糖 释放率予以调节。的流加不是依据糖浓度控制,而是间接根据pH 值、溶氧或C0 2 （2）温度：青霉素发酵的最适温度随所用菌株的不同可能稍有差别，但一般认为应在25℃左右。温度过高将明显降低发酵产率，同时增加葡萄糖的维持消耗，降低葡萄糖至青霉素的转化率。对菌丝生长和青霉素合成来说，最适温度不是一样的, 一般前者略高于后者, 故有的发酵过程在菌丝生长阶段采用较高的温度，以缩短生长时间, 到达生产阶段后便适当降低温度，以利于青霉素的合成。（3）pH值：青霉素发酵的最适pH值一般认为在6.5左右,有时也可以略高或略低一些，但应尽量避免pH值超过7.0, 因为青霉素在碱性条件下不稳定, 容易加速其水解。在缓冲能力较弱的培养基中, pH值的变化是葡萄糖流加速度高低的反映。过高的流加速率造成酸性中间产物的积累使pH值降低；过低的加糖速率不足以中和蛋白质代谢产生的氨或其他生理碱性物质代谢产生的碱性化合物而引起pH值上升。 （4）溶氧：对于好氧的青霉素发酵来说，溶氧浓度是影响发酵过程的一个重要因素。当溶氧浓度降到30%饱和度以下时, 青霉素产率急剧下降, 低于10%饱
L-色氨酸的生产及其代谢控制育种 摘要本文综述了利用微生物生产L-色氨酸的各种方法和L-色氨酸的生物合成 途径及其代谢调控机制，并介绍了利用重组DNA技术选育L-色氨酸高产菌的研究现状。 L-色氨酸是含有吲哚基的中性芳香族氨基酸，为白色或略带黄色叶片状结晶或粉末，水中溶解度1.l4g(25℃)，溶于稀酸或稀碱，在碱液中较稳定，强酸中分解。微溶于乙醇，不溶于氯仿、乙醚。它是人体和动物生命活动中必需的氨基酸之一，对人和动物的生长发育、新陈代谢起着重要的作用，被称为第二必需氨基酸，广泛应用于医药、食品和饲料等方面。在生物体内，从-色氨酸出发可合成5-羟基色胺等激素以及色素、生物碱、辅酶、植物激素等生理活性物质，可预防和治疗糙皮病，同时具有消除精神紧张、改善睡眠效果等功效。色氨酸代谢失凋会引起糖尿病和神经错乱，因此在医学上被用作氨基酸注射液和复合氨基酸制剂。另外，由于色氨酸是一些植物蛋白中比较缺乏的氨基酸，用它强化食品和做饲料添加剂对提高植物蛋白质的利用率具有重要的作用，它是继蛋氨酸和赖氨酸之后的第三大饲料添加氨基酸。 1.色氨酸的生产方法 色氨酸的生产最早主要依*化学合成法和蛋白质水解法，但是随着对微生物法生产色氨酸研究的不断深入，这种方法已经走向实用并且处于主导地位。微生物法大体上可以分为直接发酵法、微生物转化法和酶法。近年来还出现了将直接发酵法与化学合成法相结合、直接发酵法与转化法相结合生产色氨酸的研究。另外，重组DNA技术在微生物育种和酶工业上的应用极大地推动了直接发酵法和酶法生产色氨酸的工业化进程。 1.1微生物转化法 亦称前体发酵法。这种方法使用葡萄糖作为碳源，同时添加合成色氨酸所需的前体物如邻氨基苯甲酸、吲哚等，利用微生物的色氨酸合成酶系来合成色氨酸。这种方法同直接发酵法一样，需要解除生物合成途径中大部分酶所受到的反馈调节，以使色氨酸能够高浓度蓄积。另外，所添加的前体物大都是抑制微生物生长的，因此添加量不可过高，一般采取分批少量添加的方法。同时可以筛选前体物的抗性突变株来提高前体物的添加量。例如采用枯草杆菌的5-FT抗性突变株SD-9在15L含6%葡萄糖的培养基中培养，在培养过程中每次添加少量6%的邻氨基苯甲酸溶液共2L，经120h后可生产色氨酸9.6g/L。微生物转化法的不足在于当转化液中前体物浓度较高时，转化率有所下降。另外，前体物的价格比较昂贵，不利于降低成本。 1.2酶法
青霉素生产工艺过程 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
青霉素生产工艺过程 一、青霉素的发酵工艺过程 1、工艺流程 （1）丝状菌三级发酵工艺流程 冷冻管（25℃，孢子培养，7天）——斜面母瓶（25℃，孢子培养，7天）——大米孢子（26℃，种子培养56h,1:）——一级种子培养液（27℃，种子培养，24h,1:）——二级种子培养液（27~26℃,发酵,7天,1:）——发酵液。 （2）球状菌二级发酵工艺流程 冷冻管（25℃，孢子培养，6~8天）——亲米（25℃，孢子培养，8~10天）——生产米（28℃，孢子培养，56~60h,1:）——种子培养液（26~25-24℃，发酵，7天，1：）——发酵液。 2、工艺控制 （1）影响发酵产率的因素 基质浓度：在分批发酵中，常常因为前期基质量浓度过高，对生物合成酶系产生阻遏（或抑制）或对菌丝生长产生抑制（如葡萄糖和钱的阻遏或抑制，苯乙酸的生长抑制），而后期基质浓度低限制了菌丝生长和产物合成，为了避免这一现象，在青霉素发酵中通常采用补料分批操作法，即对容易产生阻遏、抑制和限制作用的基质进行缓慢流加以维持一定的最适浓度。这里必须特别注意的是葡萄糖的流加，因为即使是超出最适浓度范围较小的波动，都将引起严重的阻遏或限制，使生物合成速度减慢或停止。目前,糖浓度的检测尚难在线进
行, 故葡萄糖的流加不是依据糖浓度控制,而是间接根据pH 值、溶氧或C02释放率予以调节。 （2）温度：青霉素发酵的最适温度随所用菌株的不同可能稍有差别，但一般认为应在25℃左右。温度过高将明显降低发酵产率，同时增加葡萄糖的维持消耗，降低葡萄糖至青霉素的转化率。对菌丝生长和青霉素合成来说，最适温度不是一样的, 一般前者略高于后者, 故有的发酵过程在菌丝生长阶段采用较高的温度，以缩短生长时间, 到达生产阶段后便适当降低温度，以利于青霉素的合成。 （3）pH值：青霉素发酵的最适pH值一般认为在左右,有时也可以略高或略低一些，但应尽量避免pH值超过, 因为青霉素在碱性条件下不稳定, 容易加速其水解。在缓冲能力较弱的培养基中, pH值的变化是葡萄糖流加速度高低的反映。过高的流加速率造成酸性中间产物的积累使pH值降低；过低的加糖速率不足以中和蛋白质代谢产生的氨或其他生理碱性物质代谢产生的碱性化合物而引起pH值上升。 （4）溶氧：对于好氧的青霉素发酵来说，溶氧浓度是影响发酵过程的一个重要因素。当溶氧浓度降到30%饱和度以下时, 青霉素产率急剧下降, 低于10%饱和度时, 则造成不可逆的损害。溶氧浓度过高，说明菌丝生长不良或加糖率过低，造成呼吸强度下降, 同样影响生产能力的发挥。溶氧浓度是氧传递和氧消耗的一个动态平衡点, 而氧消耗与碳能源消耗成正比, 故溶氧浓度也可作为葡萄糖流加控制的一个参考指标。 （5）菌丝浓度：发酵过程中必须控制菌丝浓度不超过临界菌体浓度, 从而使氧传递速率与氧消耗速率在某一溶氧水平上达到平衡。青霉素发酵的临界菌体浓
1）生物素营养缺陷型 ?作用机制:生物素是脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰CoA羧化酶的辅酶,参与 了脂肪酸的合成,进而影响脂肪酸的合成.当磷脂合成量少到正常的1/2左右时,细胞变形,Glu向膜外泄漏. ?控制关键:使用该类突变株必须限制发酵培养基中生物素亚适量(5-10 g/L).在发酵 初期(0-8小时),细胞正常生长,当生物素耗尽后,在菌的再次倍增时,开始出现异常形态细胞,即完成了细胞从生长型到积累型转换. 2）油酸营养缺陷型 ?作用机制:油酸营养缺陷型丧失了合成油酸的能力,通过控制油酸使磷脂合成量减少 到正常量的1/2左右. ?控制关键:保证在培养基中油酸亚适量,完成细胞从生长型到生产型的转换. （3）添加表面活性剂 ?添加表面活性剂(如吐温60)或不饱和脂肪酸(C16-18),也能造成细胞渗漏,积累谷氨 酸. ?机理:两者在脂肪酸合成时对生物素有拮抗作用,导致磷脂合成不足,形成不完整的细 胞膜. ?关键:控制好脂肪酸或表面活性剂的时间和浓度,必须在药剂加入后,在这些药剂存在 下进行分裂,形成产酸型细胞. （4）添加青霉素 ?机理:青霉素抑制谷氨酸生产菌细胞壁后期的合成,细胞膜在失去保护,在渗透压的作 用下受损,向外泄露谷氨酸. ?控制关键:一般在进入对数生长期的早期(3-6小时)添加.添加青霉素后倍增的菌体不 能合成完整的细胞壁,完成细胞功能的转换. 谷氨酸发酵强制控制工艺 ?为了稳产,克服培养基原料中某些成分不易控制带来的影响,在谷氨酸发酵时可采取 “强制控制”的方法,如:“高生物素高吐温”或“高生物素高青霉素”的方法. ?控制方法:在发酵培养基中预先配加一定量(过量)的纯生物素,大大地削弱每批原料 中生物素含量变化的影响,高生物素、大接种量能促进菌体迅速增殖.再在菌体倍增的早期加入相对高的吐温或青霉素,形成产酸型细胞.固定其它条件,确保高产稳产。谷氨酸发酵 ? 1.适应期:尿素分解出氨使pH上升.糖不利用.2-4h. 措施:接种量和发酵条件控制使适应期缩短. ? 2.对数生长期:糖耗快,尿素大量分解使pH上升,氨被利用pH又迅速下降.溶氧急剧 下降后维持在一定水平.菌体浓度迅速增大,菌体形态为排列整齐的八字形.不产酸.12h. 措施:及时供给菌体生长必须的氮源及调节pH,在pH7.5-8.0时流加尿素;维持温度30- 32℃ ? 3.菌体生长停止期:谷氨酸合成. 措施:提供必须的氨及pH维持在7.2-7.4.大量通**,控制温度34-37 ℃. ? 4.发酵后期:菌体衰老,糖耗慢,残糖低. 措施:营养物耗尽酸浓度不增加时,及时放罐. 发酵周期一般为30h. 二、谷氨酸发酵的生化过程
L-色氨酸的发酵代谢控制 09生工（2）班20090806249 肖军 摘要：色氨酸化学名称为a一氨基一p-吲哚丙酸，有L和D型同分异构体，此外还有消旋体DL-色氨酸。L-色氨酸是人和动物的必需氨基酸，参与机体蛋白质合成和代谢网络调节，广泛存在于自然界。D-色氨酸则主要存在于微生物和绿色植物中，动物体内含量较少。色氨酸在人体内几乎不发生作用，也无毒性。L-色氨酸是继蛋氨酸、赖氨酸之后的第三代饲料添加剂，其使用效果是赖氨酸的3～4倍，具有十分广泛的应用前景，近年来在医药、化妆、食品、保健品等行业也得到广泛的应用。本文综述了利用微生物生产L-色氨酸的各种方法和L-色氨酸的生物合成途径及其代谢调控机制，并介绍了利用重组DNA技术选育L-色氨酸高产菌的研究现状。 关键字：色氨酸；发酵；代谢控制；生物合成；育种 目前年产量超过万吨的氨基酸还只有谷氨酸、赖氨酸和采用合成法的DL-甲硫氨酸，不言而喻，色氨酸又是一个很有吸引力的工业化商品。发展色氨酸的关键在于提高产率、降低成本。色氨酸是必需氨基酸。它与赖氨酸同是生物体内不足的氨基酸, 在营养上是十分重要的。色氨酸在饲料中良好的添加效果已引起了人们极大的重视, 饲养试验表明在玉米粉中添加0.4%赖氨酸, 可使蛋白质增重效率（PER）由0.85提高到1.08, 而再添加0.07%色氨酸后，PER可进一步提高到2.55。也就是说比单独使用赖氨酸时要高一倍以上。 1.色氨酸的生产方法 色氨酸的生产最早主要依靠化学合成法和蛋质水解法，但是随着对微生物法生产色氨酸研究的不断深入，这种方法已经走向实用并且处于主导地位。微生物法大体上可以分为直接发酵法、微生物转化法和酶法。近年来还出现了将直接发酵法与化学合成法相结合、直接发酵法与转化法相结合生产色氨酸的研究。另外，重组DNA技术在微生物育种和酶工业上的应用极大地推动了直接发酵法和酶法生产色氨酸的工业化进程。 1.1微生物转化法 亦称前体发酵法。这种方法使用葡萄糖作为碳源同时添加合成色氨酸所需的前体物如邻氨基苯甲酸、吲哚等，利用微生物的色氨酸合成酶系来合成色氨酸。这种方法同直接发酵法一样，需要解除生物合成途径中大部分酶所受到的反馈调节，以使色氨酸能够高浓度蓄积。另外，所添加的前体物大都是抑制微生物生长的，因此添加量不可过高，一般采取分批少量添加的方法。同时可以筛选前体物的添加量。例如采用枯草杆菌的抗菌的5-FT抗性突变株SD-9在15L含6%葡萄糖的培养基中培养，在培养过程中每次添加少量6%的邻氨基苯甲酸溶
青霉素的发酵工艺 青霉素生产工艺过程 一、青霉素的发酵工艺过程 1、工艺流程 （1）丝状菌三级发酵工艺流程 冷冻管（25°C，孢子培养，7天）——斜面母瓶（25°C，孢子培养，7天）——大米孢子（26°C，种子培养56h,1:1.5vvm）——一级种子培养液（27°C，种子培养，24h,1:1.5vvm）——二级种子培养液（27~26°C,发酵,7天,1:0.95vvm）——发酵液。 （2）球状菌二级发酵工艺流程 冷冻管（25°C，孢子培养，6~8天）——亲米（25°C，孢子培养，8~10天）——生产米（28°C，孢子培养，56~60h,1:1.5vvm）——种子培养液（26~25-24°C，发酵，7天，1：0.8vvm）——发酵液。 2、工艺控制 （1）影响发酵产率的因素 基质浓度在分批发酵中，常常因为前期基质量浓度过高，对生物合成酶系产生阻遏（或抑制）或对菌丝生长产生抑制（如葡萄糖和钱的阻遏或抑制, 苯乙酸的生长抑制）, 而后期基质浓度低限制了菌丝生长和产物合成, 为了避免这一现象, 在青霉素发酵中通常采用补料分批操作法, 即对容易产生阻遏、抑制和限制作用的基质进行缓慢流加以维持一定的最适浓度。这里必须特别注意的是葡萄糖的流加,
因为即使是超出最适浓度范围较小的波动, 都将引起严重的阻遏或限制, 使生物合成速度减慢或停止。目前, 糖浓度的检测尚难在线进行, 故葡萄糖的流加不是依据糖浓度控制, 而是间接根据pH 值、溶氧或C02 释放率予以调节。 （2）温度青霉素发酵的最适温度随所用菌株的不同可能稍有差别 , 但一般认为应在25 °C 左右。温度过高将明显降低发酵产率 ,同时增加葡萄糖的维持消耗 , 降低葡萄糖至青霉素的转化率。对菌丝生长和青霉素合成来说 , 最适温度不是一样的, 一般前者略高于后者, 故有的发酵过程在菌丝生长阶段采用较高的温度，以缩短生长时间, 到达生产阶段后便适当降低温度 , 以利于青霉素的合成。（3） pH 值青霉素发酵的最适 pH 值一般认为在 6. 5 左右 , 有时也可以略高或略低一些 , 但应尽量避免 pH 值超过7.0, 因为青霉素在碱性条件下不稳定, 容易加速其水解。在缓冲能力较弱的培养基中, pH 值的变化是葡萄糖流加速度高低的反映。过高的流加速率造成酸性中间产物的积累使 pH 值降低；过低的加糖速率不足以中和蛋白质代谢产生的氨或其他生理碱性物质代谢产生的碱性化合物而引起 pH 值上升。 （4）溶氧对于好氧的青霉素发酵来说 , 溶氧浓度是影响发酵过程的一个重要因素。当溶氧浓度降到 30% 饱和度以下时, 青霉素产率急剧下降, 低于 10% 饱和度时, 则造成不可逆的损害。溶氧浓度过高 , 说明菌丝生长不良或加糖率过低, 造成呼吸强度下降, 同
年产2000吨色氨酸的工厂设计 发酵工程课程设计 报告书 题 目年产2000吨色氨酸的工厂设计 分工安排: 生物工程102班第一组 专业: 生物工程指导教师:金大勇 完成日期:2013.06.20分组安排: 第一组 1009082046-47(摘要、前言、工艺论证) 第二组1009082050-55(物料衡算、热量衡算、水平衡计算) 第三组 1009082040-45(设备选型及计算) 第四组1009082048-49(CAD绘图) 第五组1009082056-59(整理总结) 摘要 色氨酸是人和动物生命活动中八种必需氨基酸之一,对人和动物的生长发育、新陈代谢起着重要作用。色氨酸的生产方法有多种,其中以微生物直接发酵法最具发展前途。 随着色氨酸的需求量日益增加,决定设计一个年产2000吨色氨酸的工
厂。本设计以大肠杆菌为生产菌株,利用微生物直接发酵法制备色氨酸,采用深层发酵的方式,采用过滤、三效浓缩、冷却结晶、离心烘干的方法,最终获得99%的色氨酸。本设计对工艺流程进行了物料衡算,并对主要生产设备进行了选型。 关键词:色氨酸,发酵法,工艺,设备选型 ABSTRACT Tryptophan is one of eight kinds of essential amino acids in human and animal life activity, It is useful for growth of people and animal. There are many methods to product tryptophan, and among them the microbial fermentation is the most promising. With the increasing demand of tryptophan , we decided to design an annual output of 2000 tons of tryptophan factory. We design the product with Escherichia coli strains, using microbial fermentation , the method of deep fermentation, filtration, three-efficient concentration, cooling crystallization, centrifugal and drying, and eventually get 99% degrees of purity of tryptophan. The design perform the material balance based on the technological processes, and select the main production equipment. Key words: tryptophan, fermentation, process, selection of equipment, 目录 摘要 (Ⅰ)
目录1.谷氨酸发酵生产工艺简介 1.1工艺流程 1.2工艺参数 1.3工艺要求 2串级控制系统特点与分析 2.1串级系统特点 2.2串级控制结构框图及分析 3控制方案 3.1总体方案 3.2系统放图 3.3待检测点的控制系统流程图 4仪表的选型 4.1热交换器 4.2仪表清单 5控制算法选择 5.1控制规律 5.2调节器正反作用的选择 6总结 7参考文献 附图
串级控制系统-----两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。 例：加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统 1. 基本概念即组成结构
串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。 前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。 整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。 在该反应中，主要控制的指标是釜温。但由于测量元件的测量滞后，以及由于测量套管插入其内，在套管的外表面有反应发生，很容易造成釜温的假象。因此在升温-恒温控制的过程中需要热水和冷水的交换切换，以便使谷氨酸发酵充分反应，提高产品质量。 主、副变量，主、副控制器（调节器），主、副对象，主、副检测变送器，主、副回路。 作用在主、副对象上的干扰分别为一、二次干扰 系统特点及分析 * 改善了过程的动态特性，提高了系统控制质量。 * 能迅速克服进入副回路的二次扰动。 * 提高了系统的工作频率。 * 对负荷变化的适应性较强 串级控制系统的特点：
湖北大学 发酵工程与设备课程设计 题目色氨酸发酵工艺 专业年级 08生物工程 学生姓名赵雄峰 学号 2008221107100168 指导老师李亚东 2011 年 6 月 4 日
目录 1前言------------------------------------------------3 2发酵机制--------------------------------------------6 3发酵工艺及特点--------------------------------------7 4菌种的制备及种子的扩大培养--------------------------9 5培养基的组成及制备----------------------------------12 6无菌空气制备系统-----------------------------------13 7部分工艺计算----------------------------------------15 8三废处理--------------------------------------------17 9参考文献---------------------------------------------18
一. 前言 L-色氨酸是种重要的氨基酸,广泛应用于医药、食品和饲料等行业。近年来,各行业对L-色氨酸的需求量日益增加,而现有产量远不能满足国内外市场的需求。因此,开发微生物酶法生产L-色氨酸的工艺路线具有广阔的应用前景。 目前我国市场上销售的[色氨酸主要依靠进口，我国国务院已于2004、 2007年将I 色氨酸生产列入"鼓励外商投资产业目录"之中。直接发酵法生产[色氨酸的研究，对发展我国氨基酸发酵工业具有重大的意义。本文对发酵液中色氨酸的快速测定、出发菌株的生理特征和产酸特性、I 色氨酸高产菌株的选育及发酵条件的优化进行了重点研究。 1.1色氨酸的理化性质 色氨酸属于中性芳香族氨基酸，结构中含有吲哚基，在生物体中，色氨酸以结 合态或游离态存在。其结构式如图1-1所示：色氨酸是手性化合物，有[型和0型两种镜像结构。[色氨酸是人体必须氨基酸，它参与人体与动物的蛋白质合成和代谢网络调节，并广泛的存在于自然界中； 0-色氨酸不能合成蛋白质，在人体内几乎不发生代谢作用。 L-色氨酸化学名为L-2-氨基-3-吲哚基丙酸，别名为L-氨基吲哚丙酸、胰化蛋白氨基酸。其分子式为C 11H 12O 2N 2，相对分子量为204.21，熔点为289℃，等电点PI 为5.89， pKa （25℃）为2.38及9.39， 微苦、呈绢丝光泽六角片状白色结晶，在水中溶解度1.147％ （25℃）2.80％（75℃）, 微溶于乙醇，不溶于乙醚、氯仿，在碱液中稳定，在强酸中易分解。 1.2 L-色氨酸的用途 L-色氨酸在生物体内不能自然合成，需要从食物中摄取，是动物和一些真菌生命活动中的必须氨基酸。L-色氨酸在蛋白质中含量很低，平均含量约1％或更少。L-色氨酸能调节蛋白质的合成、调节免疫及消化功能，增加 5-羟色胺代谢作用以图1-1色氨酸的结构式