L_色氨酸工业化技术研究进展

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L-色氨酸的精制工艺

L-色氨酸的精制工艺朱撮丝;张春枝;浦军平【摘要】从饲料级L-色氨酸(L-Trp)粗品出发,将其进一步精制成为食品级合格产品.对脱色温度、脱色时间、活性炭的添加量进行单因子试验和正交优化,得到最佳工艺为脱色温度80℃、脱色时间15 min、活性炭用量0.5％,产品透光率在95％以上,比旋光度达到要求(-30.0°～-32.5°).采用离子交换树脂提取母液中的L-Trp,从4种树脂中选出适宜的离子交换树脂,并进行条件优化,得到了最佳条件:HYA408作为理想的离子交换树脂,树脂装柱体积与母液的装柱量比为1∶2,氨水洗脱体积流量为1 mL/min,氨水浓度为0.5 mol/L.处理后母液的透光率达到90％,母液中L-Trp提取率达70％.【期刊名称】《大连工业大学学报》【年(卷),期】2016(035)001【总页数】4页(P19-22)【关键词】L-Trp;脱色;离子交换树脂【作者】朱撮丝;张春枝;浦军平【作者单位】大连工业大学生物工程学院,辽宁大连 116034;大连工业大学生物工程学院,辽宁大连 116034;张家港市华昌药业有限公司,江苏张家港 215600【正文语种】中文【中图分类】TS202.3L-Trp广泛应用于医药、食品、饲料等方面，随着市场需求量的日益增加，L-Trp具有广阔的应用前景[1-2]。

目前国内L-Trp的工业化生产受到成本、技术的极大制约，产量远不能满足市场需求，需要大量进口[3-4]；而在生产成本的构成中，下游的分离纯化成本占有相当比例[5]，因此研究L-Trp 的分离纯化工艺具有重要意义。

梅丛笑等[6-7]利用阳离子交换树脂提取发酵液中的L-Trp；桑丽花[8]应用有机溶剂沉淀结晶方法精制L-Trp粗品;韦平和等[9]利用膜法去除L-Trp中的色素。

在国内，利用活性炭对L-Trp粗品进行脱色还未见报道。

本试验从饲料级L-Trp粗品出发，经过脱色等工艺精制加工成食品级合格产品，并从脱色母液中提取L-Trp，进一步提高L-Trp的收率。

大肠杆菌发酵生产L-色氨酸工艺简析

大肠杆菌发酵生产L-色氨酸工艺简析廖韦红;褚宏;纪衍英【摘要】本文对L-色氨酸进行了简要概述,指出利用大肠杆菌工程菌直接发酵生产L-色氨酸为国内主流方法,并对其成熟的发酵工艺控制、提取工艺进行了简析,并指出部分可进一步优化的工艺点。

其中发酵工艺简析包括菌种培养基增加一定溶度抗生素和控制发酵温度来控制质粒稳定性;分析物料作用并提出优化后的种子、发酵培养基组成;菌种无需控制溶氧,而发酵则用溶氧反馈补料;控制乙酸和氨氮浓度、顺序升温缩短周期降低抑制性副产物作用。

分离提取工艺简析包括硫酸酸化p H2-3,陶瓷膜过滤并控制滤液平均单位为14000-18000u/ml,阳离子树脂纯化,醋酸调pH5.89,0.5%活性炭60℃脱色20-30min,蒸发浓缩结晶,纯化水洗涤整条工艺路线。

【期刊名称】《生物技术世界》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】2页(P11-12)【关键词】L-色氨酸;大肠杆菌;发酵生产;提取;工艺【作者】廖韦红;褚宏;纪衍英【作者单位】[1]山东鲁抗生物制造有限公司，山东邹城273517;[2]山东鲁抗医药股份有限公司，山东济宁272000;[3]山东鲁抗立科有限公司，山东济宁272000【正文语种】中文【中图分类】TQ92L-色氨酸，1825年首次被发现，是第二必需氨基酸，广泛应用于各行业。

化学名为α-氨基-β-吲哚丙酸，白色或微黄色片状晶体或粉末，溶于水，在稀酸或稀碱中较稳定。

在有NaOH、CuSO4存在下加热会分解产生大量吲哚。

其生产方法最早是化学合成法和蛋白质水解法，在上世纪90年代就被酶促转化法所替代。

又因酶促反应法底物价格高，转化率低，很快被微生物发酵法替代，有添加前体发酵和直接发酵两种形式。

前体物的价格比较昂贵，不利于降低成本。

又随着重组DNA技术在L-色氨酸生产菌株的筛选中的可靠应用，使直接发酵法更具优势，成为目前的主流工业方法。

L-色氨酸生产菌株有谷氨酸棒杆菌，黄色短杆菌，枯草杆菌，重组大肠杆菌。

我国氨基酸发酵工业现状及发展战略

我国氨基酸发酵工业现状及发展战略
陈宁
天津科技大学生物工程学院教育部工业微生物重点实验室　天津　３００４５７
１我国发酵氨基酸发酵工业的发展及现状
“国以民为本，民以食为天”，食品工业是人类赖以生存和发展的基础产业，关系到国计民生的重要产业，又是我国国民经济的重要组成部分，现已跃升为国民经济的第一大产业。

发酵工业是一种以高科技含量为特征的新型工业，近年来特别是２０世纪９０年代以来，行业的迅速发展已经使其在食品工业中占有重要地位。

作为生物工程产业化的具体表现，发酵行业在国家社会和经济生活中具有非常重要的不可替代的作用。

发酵行业不仅与国计民生直接相关，而且是提升农副产品附加值、解决三农问题和就业率的重要途径。

谷氨酸_色氨酸_丝氨酸发酵进展_刘贤雪

我国氨基酸生产最早在 1922 年用酸法水解面筋生产谷氨酸钠即味精，1965 年发酵法生产味精的成功，带动了其它氨基酸的研究开发。
自从氨基酸法生产谷氨酸成功以后，世界各国纷纷开展氨基酸发酵的研究与生产，产量增长很快。但除谷氨酸、赖氨酸和蛋氨酸外，其它品种产量均不大。目前世界各大氨基酸生产国的厂商积极发展氨基酸的新技术，国内外氨基酸产业的发展促使生产技术和手段方面的突飞猛进外，氨基酸深层次加工及新产品开发是今后发展方向。本文综述了发酵生产谷氨酸、色氨酸、丝氨酸的最新研究进展，以期对其工业化生产有指导意义。
4 丝氨酸发酵进展
L-丝氨酸属非必需氨基酸，但其作为一种生化试剂，在食品、饲料、医药、农业以及化妆品工业中广泛应用。 L-丝氨酸处于氨基酸代谢的中间位置，参与许多生物物质(如甘氨酸、蛋氨酸、嘌吟等)的合成，代谢运转速度极快。因此，与其它类氨基酸相比，L- 丝氨酸的直接发酵法生产十分困难。 L-丝氨酸发酵法生产的研究报告主要集中于利用添加前体物发酵生产 L-丝氨酸，甘油酸盐 (或酯)、甘油酸三甲内盐、甘氨酸被研究认为是合成 L-丝氨酸最有前景的前体物[19]。
—38—
7．33kg ／ m3，生物素 1．783mg ／ m3，温度 33．7℃，初始 pH7．74，发酵时间 58．4h)，谷氨酸最大产率为 37．1kg ／ m3。 2．3．发酵生产谷氨酸的代谢途径最新研究
上述各种努力都是为了提高谷氨酸产率，但根本的措施是搞清细菌的代谢途径。因此，已有人将研究重点放在了代谢途径工程。 S．Takac[11]等人在前人工作的基础上尝试了谷氨酸生产最优化的代谢流分布研究。据称，基于化学计量的流率平衡模型已经引起了极大兴趣，但由于文献中关于大肠杆菌生成氨基酸的代谢系统信息较多，这种模型主要用于 E．coli．。 S．Takac 等人提出了一个详细的谷氨酸生产菌生物反应网络。并把它用于分析最优化生产谷氨酸的细胞内流率分布。流率分布分析揭示了要增加谷氨酸产率需要通过基因工程技术以及发酵条件来调节的 B．flavum 细胞内的代谢反应。理论上，通过磷酸戊糖支路，乙醛酸支路的中间物以及 A-酮戊二酸的分布对谷氨酸的生产是至关重要的。为了增加谷氨酸产率，有关 α-酮戊二酸、丙酮酸和谷氨酸的生物反应都应进行调控。研究还显示，为了生成谷氨酸，TCA 循环不需进行完全，倒是乙醛酸支路相当活跃。这好像和传统的观点不一致。分析还显示，谷氨酸优先利用谷氨酸脱氢酶由 α-KG 生产，但到发酵后期，由于反应液中 NH3 浓度的下降，谷氨酸开始利用谷氨酸合成酶由谷氨酰胺合成。文中也谈到了溶氧的问题，此问题他们尚在研究之中。

L-色氨酸生产菌质粒稳定性工艺研究

泡敌消泡；种子培养液０砷 —１ — ０时，人待Ｄ００２接
的空细胞的出现导致所表达蛋白的产量下降。一般情况下，粒增加了细胞的代谢负担，含质粒质与
的细胞相比，丢失质粒的空细胞通常具有较高的
比生长速率ｌｌ空细胞出现在发酵初期。会成４，－若５将
ｃｌＴＪ）ｏｉＲＨ生产Ｌ色氨酸分批补料发酵工艺，一显著提高了生产菌的质粒稳定性和Ｌ色氨酸产量。 ’
浓度降至一定值时．８％葡萄糖溶液以一定的将０
１材料与方法
１１菌种．
脉冲速度流加至培养基中且维持发酵液中的葡萄
糖浓度在所需浓度范围。１．质粒缺失率的检测４平板点种法：选择几个培养时间，随机挑取在
大肠杆菌ＴＪｔＥＣＡ＋ｅＲ，津科技ＲＨ（ｐＤＢｔ）天ｒｔ
发酵科技通讯
非选择性培养基上生长的菌落，分别点种在对应
１．培养方法３
种子培养：吸取适量无菌生理盐水于５支活化斜面（２【培养２ｈ中，所有菌悬液接人装３ｃ＝４１将２０．Ｌ种子培养基５Ｌ种子罐（上海保兴）；始通中初气量１／ｎ搅拌转速３０・ｐ７０・Ｐ通过Ｌｍｉ；０ｒｍ・－０ｒｍ・；自动流加氨水控制ｐ在７；培养温度３ ℃ ；Ｈ．０２以

L-色氨酸

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。

离子交换树脂吸附L-色氨酸的动力学研究

ｐｒｉｌａｔｒａｄａｓｒｔｏｅｅａｕｅｏｈｏｘｃａｇｒｅｓｗｅｅｉｖｓｉａｅ．Ｔｈｅｕｌｈｗａｔｃｅｄｉｍｅｅｎｄｏｐｉｎｔｍｐｒｔｒｎｔｅｉｎｅｈｎｅｐｏｃｓｒｎｅｔｇｔｄｅｒｓｔｓｏｓ
第２６卷第４期２１年８月０２
高
校
化
学
工
程
学
报
ＮＯ４、１６．，．０２
ＪｕｎａｆｅｉａｎｎｅｉｇｏｉｅｅＵｎｉｅｓｔｓｏｒｌｏｍｃｌＥｇｉｅｒｎｆＣｈＣｈｎｓｖｒｉｉｅ
Ａｕ．２２ｇ０１
文章编号：１０．０５２１）４０１．６０附Ｌ色氨酸的动力学研究．
谢友坪，敬科举，姚传义，卢英华
（门大学化学化工学院化学工程与生物工程系，厦福建厦门３１０）６０５
ｔａｔｅｍａｉｍｔｐｏｈｎａｓｒｔｎｃｐｃｔｆ０７ｃｔｎｅｃａｇｅｉｎｒａｅｔｅｒａｉｇｈｔｈｘｍｕＬ－ｔｐａｄｏｐｉａａｉｏａｉ－ｘｈｎｅｒｓｎｉｃｅｓｓｗｉｄｃｅｓｙｒｏｙ０１ｏｘｈｎ
ｘＩｏ－ｉ，ＪＮｅｕＹＯＣｕｎｙ，Ｌｉ－ｕＥＹｕｐｎｇＩＧＫ－，Ａｈａ—ｉＵＹｎｈａｊｇ
（ｐｒｎｆｅｃｌｎｏｈｍｉｌｎｉｅｒｇＣｏｌｅｏｅｓｙａｄＣｈｍｉａＥｎｉｅｒｇＤｅａｔｔｍｉａａｄＢｉｃｅｃｇｎｅｉ，ｌｇｆｍｅｏＣｈａＥｎｅＣｈｍｉｒｎｅｃｌｇｎｅｉ，ｔｎ

年产1000吨色氨酸的工厂设计

生物工程课程设计报告书题年产1000吨L-色氨酸工厂初步设计目专业：生工101指导教师：葛飞（副教授）完成日期： 2014.06.05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ABSTRACTTryptophan 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)ABSTRACT (Ⅱ)前言 (1)1工艺论证 (2)1.1无菌空气系统 (2)1.2淀粉的液化和糖 (3)1.3发酵工艺 (4)1.4提取工艺 (5)1.5 总工艺流程图 (6)2物料衡算 (7)2.1生产过程的总物料衡算 (7)2.2 制糖工序物料衡算 (8)2.3连续灭菌和发酵工艺物料衡算 (9)2.4 提取工序物料衡算 (11)3热量衡算 (13)3.1 液化工序热量衡算 (13)3.2 糖化工序热量衡算 (14)3.3 连续灭菌和发酵工序热量衡算 (15)3.4 浓缩结晶过程热量衡算 (17)3.5 干燥过程热量衡算 (18)3.6 生产过程耗用蒸汽汇总表 (19)4水平衡 (20)4.1糖化工序用水量 (20)4.2连续灭菌用水量 (20)4.3发酵工序用水量 (20)4.4 提取工序用水量 (20)4.5用水量汇总表 (21)5设备计算与选型 (22)5.1糖化罐 (21)5.2 发酵罐 (22)5.3 种子罐 (27)5.4 无菌空气制备 (30)5.5三效浓缩罐 (31)5.6 结晶罐 (33)6. 参考文献 (30)前言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，在水中溶解度1014 g（25℃），溶于稀酸或稀碱，在碱液中较稳定，强酸中分解。

L-色氨酸高产菌种和工艺技术

L-色氨酸高产菌种和工艺技术L-色氨酸（L—Tryptophan）属于芳香族氨基酸，含氮13.72％，α-氨基氮6.86％。

L-色氨酸有三种光学异构体，L-色氨酸呈绢丝光泽、六角片状白色晶体，无臭，有甜味。

水中溶解度为1.14g/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。

L-色氨酸具有重要的生理作用，在生物体内从L-色氨酸出发可合成激素、色素、生物碱、辅酶和多种生理活性物质。

在临床上主要用于医药，如氨基酸输液，抗闷剂，抗臭滤药，调节脑代谢等作用。

新近的研究报导，L-色氨酸在体内能借助的作用生成神经荷尔蒙的前体5-羟基色胺，从而促进睡眠和精神安定，维生素B6已被用作保健食品和安神药。

目前L-色氨酸的主要应用是作营养药剂，人工合成膳食，必需氨基酸片，及水解蛋白质的添加剂。

L-色氨酸与铁剂、维生素等合用可以提高抗贫血疗效，此外，还可用作消化溃疡组氨酸的佐药。

L-色氨酸在人和动物体内能转变为许多生理上重要的物质。

如可生成B族维生素之一菸酸。

如果L-色氨酸、菸酸不足，就会引起癞皮病。

国内生产的企业大约有：山东鲁抗、升华拜克与横店等，有一些企业没有获得生产许可证，对外委托加工，主要出口。

目前饲料级L-色氨酸成交价：400元/kg,利润比较可观。

CAS编号：73-22-3，分子式：C11H12N2O2，分子量：204.231．技术水平发酵单位40-50g/L发酵时间:32小时产品得率:70%产品质量:>98.0%(纯度)生产菌种:E.coli工程菌生产成本：80-90元/KG说明：1、主要原料为葡萄糖，原料易得，不需要吲哚，成本低廉；2发酵过程中需要补加葡萄糖和氨水。

2．工艺流程斜面--摇瓶--一级种子---二级种子---生产发酵---过滤----树脂吸附与解析----纳滤浓缩----脱色----喷雾干燥---成品。

L-色氨酸研究进展

关键词：Ｌ一色氨酸；生产方式；谢工程；用代应中图分类号Ｑ３９６文献标识码Ａ文章编号１０７３（ｏｏｏ３００７－７１２ｌ）７－８－３
Ｐｏｒｓｆｓｕｙｏ —ｔｙｔｐａｒｇｅｓｏｔｄｎＬ — ｒｐｏｈｎ
色氨酸学名ｐ一吲哚基丙氨酸（Ｂ—ｉｄｌｌａｉｅ，ｎｏｙｌｎｎ）首ａ先于１２８５年被发现，８２年由Ｎｕｅｓｒ１９ｅｍｉｅ定名为色氨酸ｔ（ｒｐｏｈｎ，９２年由Ｈｋｎｔ酪蛋白中分离获得。Ｔｙｔａ）１０ｐｏｉｓ从
１１蛋白质水解及化学合成法．
早期色氨酸生产方法主
要为化学合成法及蛋白质水解法。蛋白质水解法以毛发、
血粉、丝等为原料，废蚕通过酸、碱或酶水解成氨基酸混合物，再分离纯化得到各种氨基酸。化学合成法就是利用有机合成和化学工程相结合的技术，主要以吲哚及苯肼为原料的合成氨基酸的方法。化学合成法须经多步骤合成，且
白色晶体，特殊甜味，点２１２２Ｃ（有熔８～８￣分解）溶于水、，
ＺｕＺｕｈｅｅ１ｏｚｎｔａ．
（ｏｌｅｏｌｅｓｉｎｅＦｊｎＮｒａＵｉｒｔ，ｕｈｕ３００，ｈｎ）Ｃｌｇｆｉｃｃ，ｕｉｏｍｌｎｖｓｙＦｚｏ５１８Ｃｉａｅｆｅａｅｉ
ＡｂｔａｔＡｓａｎｃｓａｙａｎｃｄ，Ｌ —ｔｐｏｈｎｉｗｄｌｐｌｄｉｄｃｎｓｒｃ：ｅｅｓｒｍｉｏａｉｒｔａｓｉｅｙａｐｉｎｍｅｉｉｅ，ｆｏｎｅｄｔｆｙｐｅｏｄａｄｆｅｓｕｆ．Ｗｉｈｅｅｏ — ｔｔｅｄｖｌｐｈｍｅｔｏｔｄｎＬ—ｔｐｏｈｎ，ｔｅｍｅｈｄｆｉｒｄｃｉｎｃａｇｓｆｍｒｔｉｙｒｌｚｔｎａｄｃｅｃｌｓｎｈｓｓｔｎｆｓｕｙｏｒｔｐａｙｈｔｏｓｏｓｐｏｕｔｈｎｅｒｐｏｅｎｈｄｏｙａｉｎｈｍｉａｙｔｅｉｏｔｏｏｏｄｒｃｅｍｅｔｔｎｆｍｃｏｒａｉｍｓＷｉｈｅｅｏｍｅｔｏｅｅｉｎｉｅｒｇｉｔｒｎａｉｒｅｆｏｏｍｉｒｏｇｎｓ．ｔｔｅｄｖｌｐｎｆｇｎｔｅｇｎｅｎ，ｍｅａｏｉｎｉｅｒｇｉｂｃｍｉｇｈｃｉｔｂｌｅｇｎｅｎｓｅｏｎｃｉｍｏｅａｄｍｏｅｉｏｔｎｈｓａｃｆｒｄｃｉｎｓｒｉ．ＴｉａｅｅｉｗｓｔｅｎｔｒｒｄｃｉｎａｄａｐｉａｉｎｆｒｎｒｍｐｒａｔｎｔｅｒｅｒｈｏｏｕｔｔａｎｈｓｐｐｒｒｖｅａｎｅｏｐｏｕｔｎｐｌｔｓｏｉｅｐｏｈｆｏｃｏＬ—ｔｐｏｈｎｒｔｐａ．ｙｋｙｒｓＬ—ｔｙｔｐａｅｗｏｄ：ｒｐｏｈｎ；Ｐｏｕｔｎ；Ｍｅａｏｉｅｇｎｅｎ；Ａｐｌａｉｎｒｄｃｉｏｔｂｌｎｉｅｒｇｃｉｐｉｔｃｏ

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微生物转化法的不足之处在于当转化液中前体物浓度较高时，转化率有所下降，通过分批次少量流加前体可以减少其抑制作用。另外，L-色氨酸前体物的价格比较昂贵，不利于降低成本。这种方法很早就投入了工业化生产，目前世界上最大的 L-色氨酸生产厂家日本的昭和电工就是采用以氨茴酸为前体物，利用 Hansenula 或 Bacllius 菌种将其转化为 L-色氨酸。 Nakayama 等（JP 1982, 5:694）进—步改造变异株，使其具有 5-FT 和 8-
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系统。随着重组 DNA 技术在微生物育种中的应用，为优良的 L-色氨酸生产菌株的筛选和产酸水平的提高提供了可靠的技术保障，使微生物直接发酵法生产 L-色氨酸成为—种廉价的工业化生产方法。发酵法生产 L-色氨酸大体上可以分为：直接发酵法和前体添加发酵法。
直接发酵法中常用的 L-色氨酸产生菌有：谷氨酸棒杆菌，黄色短杆菌，枯草杆菌，北京棒杆菌等。如 Fukui（JP1974,20:391）等由枯草杆菌选育的 5—氟色氨酸(5-FT)抗性变异株，可积累 L-色氨酸 9.6g/L。
色氨酸酶 3.2 吲哚+丙酮酸-铵离子 → L-色氨酸
此途径由于吲哚对色氨酸酶抑制作用较弱，
且丙酮酸价格不高，因而已被 Genex 等公司所采
用。但该途径是 L-色氢酸水解的逆反应要求底物
浓度较高，反应平衡不易把握。近几年国内已经有
单位对该工艺进行工业化开发。
2000 年，oikwa 等人（JP2000342294，2000）发
色氨酸合成酶或丝氨酸消旋酶 3.1 吲哚+DL-丝氨酸 → L-色氨酸
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发酵科技通讯
第 39 卷
该方法的优点是酶转化反应周期短、投资少、收率高、分离提取工艺简单。
由于商品 l-丝氨酸价格几乎与 L—色氨酸相当，致使该工艺很难推广到饲料级 L—色氨酸的工业化生产。如能解决低成本 L-丝氨酸和吲哚的来源问题，该工艺可能是一种成本较低的 L-色氨酸工业化生产方法，与发酵法工艺相比具有投资规模小、工艺控制简单和生产成本低等优点。
3 生物酶法
酶法是利用微生物中 L-色氨酸生物合成酶系的催化功能生产 L-色氨酸。这些酶包括色氨酸酶、色氨酸合成酶、丝氨酸消旋酶等。根据提供这些酶的微生物种类数，可以分为双酶菌法和单酶菌法两种类型。该法既可以直接加入细胞壁溶解酶使细胞破壁后再使用，也可以将所需的酶固定化后再使用，—般由酶源菌体的培养、菌体的分离洗涤、固定化和反应几个阶段组成。酶法能够利用化工合成的前体物为原料，既充分发挥了有机合成技术的优势，又具有产物浓度高、收率高、纯度高、副产物少、精制操作容易的优点，是—种成本较低的生产 L-色氨酸的工业化生产方法。L-色氨酸的酶法生产途径主要有四条工艺路线：
发酵科技通讯
第 39 卷
L-色氨酸工业化技术研究进展
焦庆才赵根海刘均忠刘茜（南京大学生命科学学院医药生物技术国家重点实验室江苏南京 210093）
摘要：介绍了 L-色氨酸的发酵法、化学合成法以及生物酶法等工业化技术的最新研究并作了生产研究的展望。
关键词：L-色氨酸工业化技术展望
第 39 卷第 4 期 2010 年 10 月
发酵科技通讯
氮鸟嘌呤（8-AG）双重抗性，连续流加邻氨基苯甲酸，可积累 L-色氨酸 15.6g/L。
微生物发酵法是 L-色氨酸的主要生产技术, 它提供了一种适合于大规模工业生产、成本低廉的生产方法。根据料报道，目前国内生产企业 L色氨酸发酵产酸浓度 5%左右，发酵时间 35h 左右，饲料级产品收率 85%，医药级产品收率 70%，糖酸转化率 20%以上。
经过多年开发研究，色氨酸酶催化法生产 L—色氨酸的转化率获得很大提高，生产周期大大缩短，生产成本逐步下降。但是，其工业应用中依然存在一些问题，如：一为吲哚难溶于水，为操作带来很多不便；二为在高浓度底物下转化率不高，由于底物本身成本很高，造成了总的生产成本较高。因此，如何进一步提高转化率、降低底物成本是该方法能否工业化成功运行的关键。
1 发酵法
以葡萄糖、甘蔗糖蜜等廉价原料为碳源，利用优良的 L-色氨酸生产菌种来生产 L-色氨酸。对这种方法的研究进行得比较早，但在相当长的— 段时间内达不到工业化生产的要求。主要原因是从葡萄糖到 L-色氨酸的生物合成途径比较漫长，其代谢流也比较弱，而且 L-色氨酸的合成需要多种前体物(如 PRPP 等)，若想进 —步提高 L-色氨酸的积累量，就必须设法增强合成这些前体物的代谢流。另—方面，L-色氨酸生物合成途径中的调控机制比较复杂，除了反馈抑制和反馈阻遏这—粗调系统之外，还存在着细调系统—弱化子
2 化学合成法
L-色氨酸的化学合成途径很多，主要有以吲哚为原料及在合成过程中生成吲哚环两大类（氨基酸杂志，1983，4：29-33）。但上述二种方法合成色氨酸或合成路线长、或需采用价格昂贵的特殊原料、或构建吲哚环的路线反应步骤多，涉及原料多，工艺条件较苛刻，操作难度大，而不适合大规模工业化生产。
厂家(南京台硝生物工程有限公司)运用色氨酸酶
催化 L-半胱氨酸和吲哚合成 L-色氨酸，10h 内
L-半胱氨酸的转化率达到 95％以上，L-色氨酸收
率 90％以上，年生产能力达到 100t 以上。
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2006 年之前横店集团普洛医药科技有限公司采用该方法进行过工业化生产，但目前改成发酵工艺生产 L—色氨酸。
—般化学合成法得到的氨基酸都是无光学活性的 DL-型外消旋混合物，所以必须将其进行光学拆分以获得 L-型氨基酸。外消旋氨基酸拆分的方法有物理法、化学法、酶法等，其中以酶法最有效，能够产生光学纯度高达 100%的 L-氨基酸，目前氨基酸拆分应用最广泛的酶是氨基酰化酶。
N- 乙酰 -DL- 氨基酸经过氨基酰化酶的水解得到 L-氨基酸和未水解的 N-乙酰-D-氨基酸，这两种产物的等电点不同、溶解度不同，因而很容易分离。未水解的 N-乙酰-D-氨基酸经外消旋作用后又成 DL 型，可再进行拆分，或者水解制备 D-型氨基酸。
使用葡萄糖作为碳源，同时添加合成 L-色氨酸所需的前体物（如氨茴酸、吲哚、L- 丝氨酸等），利用微生物的色氨酸合成酶系转化前体来合成 L-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 L-色氨酸能够高浓度积累。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。
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，具有十分广泛的使用前景,近年来在医药、化妆品、食品、保健等行业也得到广泛的应用。世界市场色氨酸年需求量约为万 t 以上，每年市场增长率超过 10%，但现在全球范围生产量不足，因而该产品具有很好的市场前景。
在日本、美国 L-色氨酸主要应用于医药和饲料领域。目前国内使用的 L-色氨酸主要依赖进口，而过高的价格严重影响了其在饲料添加剂行业的应用。目前该产品的生产技术和市场主要被日本三井化学、美国 ADM 等几家跨国公司所垄断,我国每年需要大量进口。为了加快该产品的国产化进程, 我国外经贸委曾把此项目列入鼓励外商投资指导目录。在工业上，L-色氨酸的生产方式主要有以下几种方式。
1998 年，Hatakeyama 等人(US 5776740，1998) 发明了采用一步法生产 L-色氨酸的方法，即在含有甘氨酸、甲醛、吲哚和具丝氨酸羟甲基转移酶和色氨酸合成酶的微生物细胞水溶液中酶法合成 L-色氨酸。目前，体内和体外的遗传操作技术已经用于新型色氨酸产生菌的选育。
为了解决转化底物 L—丝氨酸的廉价来源问题，2009 年南京大学与湖北新生源生物工程股份有限公司合作开发 (中国发明专利， 200910027192．4) 以含有高浓度 L-丝氨酸的混合氨基酸料液作为转化底物，开发出一条具有中国特色的高效低成本生产饲料级 L—色氨酸的工业化新工艺。该公司将根据现有 L-丝氨酸资源新建一套年产饲料级 L—色氨酸数 103t 级工业化装置。
色氨酸合成酶+丝氨酸消旋酶 3.4 吲哚+DL-丝氨酸 → L-色氨酸
此途径已被日本三井东亚公司工业化应用，但该途径所需两种酶 (色氨酸合成酶和丝氨酸消旋酶)之一的丝氨酸消旋酶基因尚未被克隆，野生菌产酶活力较低，所以该途径效率不高。
4 展望
L-色氨酸工业化生产具有良好的市场前景。近年来，L- 色氨酸的工业化主题集中在微生物发酵法和生物酶转化法两种方法上，两者各有利弊，因而为不同的生产厂家所采用。如何进一步降低每种生产方法的成本，提高产率是摆在科技工作者和企业家面前的重要课题。
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ57 年 Greenstein 最早采用氨基酰化酶进
对 N-乙酰-DL-氨基酸进行不对称水解获得 L氨基酸，其利用猪肾中的氨基酰化酶拆分 40 种酰化的 DL-氨基酸，每种氨基酸及其异构体产率 60%~90%，含量 99%，光学纯度>95%。此后， Chibata 等比较了不同菌株酰化酶活力，发现米曲霉菌(Aspergillus oryzae No.9)酰化酶活力最高，葡酒色青霉菌(Penvinaceum.sp)次之，两种酶均可以拆分芳香族酰化氨基酸，从此氨基酰化酶不必从动物肾脏中提取，而改由霉菌发酵产生。国内采用米曲酶 602 或 3042 菌为酶源，也可以水解芳香族氨基酸。韩沾元采用药用淀粉酶中提取氨基酰化酶，并用 DEAE-葡聚糖 A-50 固定化，对 DL-色氨酸进行拆分，所得 L-色氨酸产率 72%，光学纯度 99%，N-乙酰-D-色氨酸经水解，可得 64%的 D-色氨酸，光学纯度 99%。廖本仁等人采用氨基酚化酶拆分 N-乙酰-DL-色氨酸，所得 L-色氨酸光学纯度 98.8%。同时将 N-乙酰-D-色氨酸进行水解，得到 D-色氨酸光学纯度 99.2%。