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用循环式生物反应器酶法生产L-丙氨酸刘景晶 吴梧桐(中国药科大学生化教研室,南京210009)摘 要 用固定化德阿昆合假单孢(Pseud omonas d acunhae)菌体的L-天门冬氨酸- -脱羧酶,在新设计的生物反应器中转化L-天门冬氨酸生成L-丙氨酸。
该反应器能不断缓慢溶解固体L-天门冬氨酸,使反应系统的pH和底物浓度维持恒定。
用80g固定化菌体为酶源,在69h内能将4.2kg L-天门冬氨酸全部转化成L-丙氨酸,且仅消耗较少的P LP和氨水。
关键词 新生物反应器;固定化细胞;L-丙氨酸 L-丙氨酸是人体必需氨基酸,在医药和食品行业有广泛的用途,利用固定化德阿昆合假单孢(Pseudomonas dacunhae)的L-天门冬氨酸- -脱羧酶(EC4、1、1、2)能将L-天门冬氨酸脱羧生成L-丙氨酸。
在酶催化脱羧反应中,反应液的pH是逐步升高的。
在pH5.0～7.0范围内,固定化细胞的相对酶活力从52%上升到100%,但随着pH的继续升高,固定化细胞的相对酶活力很快下降,在pH8.0时,仅为15%[1]。
Takamatsus、Brent 和M uarray等人[2～4]曾用连续向反应液中添加盐酸的方法来维持反应液的pH值,但因此在转化液中生成大量盐酸盐,给后处理带来困难。
此外,L-天门冬氨酸- -脱羧酶需要磷酸吡哆醛(PLP)作为辅酶,PLP价格昂贵,在L-丙氨酸生产成本中占较大份额。
本文设计的生物反应器用于生产L-丙氨酸,能够自动维持反应液的pH值,并能节省PLP的用量。
1 材料和方法1.1菌种德阿昆合假单孢(P.dacunhae) CPU2100011.2材料 K-卡拉胶由本校药厂提供;戊二醛系Merck进口分装;L-天门冬氨酸由本校生物工程公司生产;磷酸吡哆醛(PLP)为Sigm a公司产品。
F ig1. T he bior eacto r f or pro duct ion of L-alanine1.Imm obilized cells2.T emperature-controlled w ater(37℃)3.F irst reser voir(1号罐)4.Solid L-aspar tate acid5.A gitator6.Seco nd reser voir(2号罐)7.P er istalitic pump8.Heat exchanger212药 物 生 物 技 术Pharmaceutical Biotechnology 1997,4(4):212～215 收稿日期 1997-03-201.3固定化细胞制备[1]。
年年产产1100000000吨吨L L --苯苯丙丙氨氨酸酸生生产产线线建建设设之之能能源源使使用用初初步步设设计计作者：黄启鹏目 录1.主要产品的生产工艺................................................2 2.电力网络初设......................................................3 3.电力网络之电量分配初设............................................4 4.低压蒸汽网初设....................................................5 5.冷却水平衡初设....................................................6 6.说明.. (7)1.主要产品的生产工艺初步设计年产10000吨L-苯丙氨酸主要生产工序有淀粉制糖工序、发酵工序、提炼工序及动力系统，主要产品L-苯丙氨酸。
L-苯丙氨酸采用纯种深层、通气搅拌二级发酵（根据发酵罐大小进行调整）。
培养基消毒暂定采用实消法，连消工艺在生产稳定后实施。
培养基主要碳源为葡萄糖，主要氮源是硫酸铵及氨水。
发酵过程采取流加补糖方法，并视pH情况调整补充氨水（或液氨），在泡沫较多，液位较高时，以不逃液情况下，加消沫剂消沫。
L-苯丙氨酸提炼采用膜过滤、三效浓缩后结晶、活性炭脱色、母液进一步提纯（可以选择离子交换、炭脱、重结晶等工艺）、烘干（沸腾干燥、闪蒸干燥或流化床干燥等工艺）与自动化包装工艺。
L-苯丙氨酸工艺流程见图1-1。
图1-12.电力网络初设33.电力网络之电量分配初设44.低压蒸汽网初设55.冷却水平衡图5.1 根据大生产统计数据：30T/d规模的L-苯丙氨酸提炼生产线按6000m3/h的冷却水流量配置。
5.2 发酵车间配置12个200m3发酵罐、1个200m3糖罐、8个30 m3种子罐、4个60m3糖罐、2个10m3消沫剂罐、1个10m3无机盐料罐（发酵罐配置根据业主意志可做调整）。
L-苯丙氨酸的发酵生产线建设的工艺初步设计作者：黄启鹏菌种描述：L-苯丙氨酸产生菌为为大肠杆菌的基因工程菌，为酪氨酸缺陷型和维生素B部分缺陷型菌株，所带质粒为经改良得重组质粒，该质粒上含有L-苯丙氨酸合成过程中的关键酶结构基因，以及卡那霉素抗性基因。
由于本菌株是酪氨酸缺陷性，在培养基中必须添加酪氨酸才能保证菌体生长，因此酪氨酸是菌体生长得限制因素之一，可以通过限制酪氨酸的量来控制菌体的生长量。
同时由于菌株含有卡那霉素抗性基因的重组质粒，因而培养基中必须加有卡那霉素，以保证菌体细胞内的重组质粒不会丢失，否则菌体性能将会发生退化，及不含重组质粒的菌体不能生长，只含有该重组质粒的菌体才能生长。
生产菌种培养工程：采用5000ml三角瓶进行摇瓶种子培养，摇瓶机型号ZHWY-3222（供参考，需调研），摇瓶装量1000ml/三角瓶，共计40瓶，其中5瓶用于检验用途，培养温度37°C，摇瓶转速240rpm，培养周期10~12hr。
菌种放瓶标准：镜检菌体呈短杆状，610nm处测定OD＞1.0，pH7.5以上。
将生长良好的摇瓶种子液无菌并瓶（标准型超净工作台型号：SW-CJ-1CU），并瓶体积2×3500ml（不锈钢锥瓶Φ200×250，上口根据1000ml三角瓶的瓶口并应有相应胶塞适配，竹节与胶管配置按图）。
采用具有洁净措施的送种框送至发酵车间。
种子送抵车间种子暂存间的冰箱，不得超过20min。
种子培养工程：确认配料罐（15m3 SUS304罐，适配电机30Kw、搅拌转速150rpm、搅拌型式四斜叶开放涡轮搅拌器一层）、输料管道（DN50 SUS304）清洗干净，并确认相应种子罐设备处于清洁待接料状态。
检查物料品名、规格、数量，在清洁的配料罐内加水至搅拌叶处，开启搅拌，将培养基（一）、培养基（二）分别投入到不同的配料槽中溶解。
搅拌均匀后，核对种子罐（30m3 SUS304罐、适配电机45Kw、搅拌转速140rpm、搅拌型式新型发酵搅拌器三层）罐号，将输料软管插入待进罐人孔，开启进料端阀门。
一种l-丙氨酸的制备方法与流程标题：一种l-丙氨酸的高效制备方法与流程1. 引言在当今世界，合成有机化学物质已成为重要的领域之一。
其中，氨基酸作为构成蛋白质的基本组成单元，在医药、化工等领域具有重要的应用价值。
而l-丙氨酸作为生命体系中的重要氨基酸之一，其合成方法与流程备受关注。
本文将就一种高效制备l-丙氨酸的方法与流程展开深入探讨。
2. l-丙氨酸的重要性l-丙氨酸是一种非常重要的氨基酸，它不仅是构成蛋白质的必需氨基酸之一，还在医药和食品工业中具有重要的应用价值。
开发一种高效制备l-丙氨酸的方法与流程对于提高氨基酸的生产效率和改善相关产业的发展具有重要意义。
3. 目前制备l-丙氨酸的方法与流程目前制备l-丙氨酸的方法主要包括化学合成和生物合成两种途径。
化学合成的方法虽然可以得到高纯度的产物，但环境污染严重且成本较高；而生物合成的方法虽然可以在温和条件下进行，但产物纯度较低且需要长时间发酵。
寻找一种新的高效制备l-丙氨酸的方法成为当前的研究热点。
4. 一种高效制备l-丙氨酸的方法与流程近年来，一种基于催化剂的新方法引起了研究人员的关注。
该方法采用了新型的催化剂，在温和的条件下即可高效合成l-丙氨酸，且产物纯度高，废物产生少。
其具体流程可以分为以下几个步骤：(1) 原料准备。
首先需要准备反应所需的原料，包括有机酮和氨基化合物等。
(2) 反应条件优化。
在催化剂的作用下，对反应条件进行逐步优化，包括温度、压力、反应时间等，以得到最佳的反应效果。
(3) 产物纯化与提取。
通过适当的分离技术，可以得到高纯度的l-丙氨酸产物，并对催化剂进行回收和再利用。
5. 个人观点与理解我认为这种基于催化剂的新方法具有很大的应用潜力。
它不仅可以高效合成l-丙氨酸，还具有较低的成本和对环境友好的特点。
但是，该方法在工业化应用上还存在一定的挑战，需要进一步完善反应体系和提高催化剂的稳定性和寿命。
6. 总结与回顾l-丙氨酸的高效制备方法与流程是一个具有挑战性的课题。
填充床反应器连续酶法合成乳果糖乳果糖是一种广泛应用于食品和医药领域的重要补充剂，可以作为优质甜味剂和缓解便秘的功能性成分。
近年来，床反应器连续酶法合成乳果糖的研究备受关注，因其具有高效、环保、经济等优势，被认为是一种非常有前景的生产方法。
床反应器是一种连续流动的反应设备，其工作原理是将反应床填充到反应器中，并通过连续供给底物和废物的方式实现反应的持续进行。
在合成乳果糖的反应中，床反应器可以提供良好的反应环境，使酶催化反应高效进行。
在填充床反应器时，选择合适的填充材料对反应效果起着至关重要的作用。
常用的填充材料有活性炭、硅胶、膨胀石英等。
这些材料具有高比表面积和较好的通透性，可以提供良好的生物反应环境，有利于酶的固定和反应快速进行。
值得注意的是，为了保持床反应器的反应活性和稳定性，需要定期进行酶的固定和修复。
酶在填充床内会发生脱活和失活的情况，因此需要在合适的时间点添加新的酶或修复已有的酶。
这样可以保持酶的活性和稳定性，保证反应的高效进行。
此外，床反应器连续酶法合成乳果糖的一大优势是生产能力可调节。
通过调整反应器的工作条件，如温度、压力和反应时间等，可以改变乳果糖的合成速率和产量，实现生产能力的灵活调控。
这使得床反应器连续酶法合成乳果糖具有更高的生产效率和经济效益。
在实际生产中，除了床反应器的合理设计和操作，酶的选择和使用也是关键。
在乳果糖的合成反应中，常用的酶有果糖转移酶和木糖转化酶等。
选择合适的酶可以提高反应的选择性和产率，从而提高乳果糖的合成效果。
综上所述，床反应器连续酶法合成乳果糖是一种高效、环保、经济的生产方法。
通过合适的填充材料、酶的固定和修复、生产能力的调节等措施，可以提高反应的效率和产量，实现乳果糖的大规模生产。
未来，随着科学技术的进步和工艺流程的优化，床反应器连续酶法合成乳果糖有望成为乳果糖生产的主要方法之一，为食品和医药领域的发展提供有力支持。
L-苯丙氨酸的提炼生产线建设的工艺初步设计作者：黄启鹏发酵液的预处理：接罐前准备：确认接收罐[兼酸化罐，200m3 SUS不锈钢罐，带加热盘管（保温65±5℃），搅拌系统（转速70±1rpm），在线pH计（465-50-SC-P-S7/150/9848）]已经清洗干净，关闭接收罐罐底阀门和液位计连通阀。
确定排污阀处于关闭状态，往液位计中加满水。
接收料液：打开进料阀，通知发酵车间放罐，开始接收料液。
接料到搅拌叶上端0.5m处即开启搅拌。
料液接收结束后关闭搅拌，打开液位计连通阀门，通知发酵人员前来确定体积，体积确定后在放罐交接单上签字。
放罐体积应在175±2m3。
取样：体积确定后再开启搅拌。
搅拌10分钟后打开罐顶盖，用取样勺在液面10cm 以下取出400ml料液均分于2个干净碘量瓶中，封口，通知QC人员取样检测。
放罐单位应≥40g/L。
接收洗罐水：发酵车间洗罐后，将2.0/0.5m3洗罐水也输送至酸化罐。
均匀酸化：检查浓硫酸罐（2.5m3碳钢罐浓硫酸来至酸碱库的25m3浓硫酸罐硫酸泵型号65FIU30-32）的酸量应在1m3以上。
缓慢打开浓硫酸阀门，观察在线pH计。
当料液pH调整至4.5±0.1时继续搅拌10min。
用取样勺取出200ml酸化液于碘量瓶中，封口并通知QC人员取样检测。
关闭机械搅拌，记录加入浓硫酸的体积。
加酸体积235±65L。
通过酸化罐列管加热（or：直接通蒸汽），保持酸化液温度65±5℃。
陶瓷膜（南京九思高科 200m2/台）过滤开机前准备：开启空气压缩机（ZW155A 复盛牌），空气干燥机，合上控制柜电源总闸。
打开生产罐（透析滤液罐 200m3 SUS304）罐底阀门。
打开预过滤器（根据膜厂家要求匹配）上排空阀门，排尽管道内空气。
确认手动阀HCV02A、HCV02B关闭，HCV01A、HCV01B开启2/3，HCV03A、HCV03B开启一半。
简介增味剂是指能够提升食品原有风味、增加食品可口性的一一类物质，属于食品添加剂。
它不仅可以改善风味、调节营养成分，还可以使加上食品口味丰富多彩,满足消费者味蕾的各种需求,在现代食品工业中扮演着重要角色。
近几年来,食品工业发展势头迅猛，有力地推进了增味剂的发展。
尤其是除味精以外的天然营养性增味剂发展速度最快。
性质L-丙氨酸是组成人体蛋白质的20多种氨基酸中的一员,为分子内含有羧基和氨基的中性非必需氨基酸,也是人体血液中含量最高的氨基酸。
它是a-丙氨酸的一种旋光异构体,所以又称为L-a氨基丙酸,分子式为CH,CH(NH2)COOH.摩尔质量为89.09.密度为1.437(19C).熔点为297C,外观为无色斜方结晶或结晶性粉末,溶于乙醇和水,不溶于乙醚和丙削，无臭无毒,具有鲜味及甜味,其甜味是蔗糖的1.2倍。
制备方法工业上制备1-丙氨酸最常用的工艺为微生物转化法,这也是现在应用最广泛的生产方法。
目前,微生物转化法是指以I-天冬氨酸为原料，利用德阿昆哈假单胞菌(Pseudomonas dlacunhae)的细胞菌悬液或固定化1-天冬氨酸β-脱羧酶脱羧制备I-丙氨酸”。
本文表格中实验所用的丙氨酸为安微华恒生物科技股份有限公司的生物酶法产品。
应用现状增味剂大致可以分为以下5种:氨基酸类、呈味核苷酸类、水解动物蛋白类、水解植物蛋白类、酵母提取物类甲。
作为食品增味剂.必须具备安全性和有效性,其中安全性尤为重要，根据国标GB2760-2014.目前我国批准使用的增味剂有9种,包括L谷氨酸钠、L-丙氨酸、甘氨酸、琥珀酸二钠、5-星味核苷酸二钠、5-鸟苷酸_二钠、5-肌苷酸二钠、糖精钠、辣椒油树脂。
俗称味精的I-谷氨酸钠是世界上使用最广、用量最大的增味剂.既能改善食品风味，又可促进消化、增加食欲，在多种复配调味品中充当主体增味物质,被广泛应用于各种美味菜肴以及罐头、鱼糕、辣酱、香肠等加工食品中心,但随着现代人们生活水平和消费观念的改变.对味精的接受程度逐渐降低，甚至出现了谈“味精”色变的局面,味精销售市场逐渐萎缩。
