L-精氨酸

代谢工程之利用谷氨酸棒状杆菌来生产L-精氨酸精氨酸是一种为不同工业和医疗产品所应用的重要的氨基酸。

这里我们报道了代谢工程中利用谷氨酸棒状杆菌来生产精氨酸的改进方法。

首先进行的是随机诱变，来增加谷氨酸棒状杆菌对精氨酸类似物的耐受性。

接下来进行是系统性的代谢工程来进一步对菌株进行改良。

涉及精氨酸操纵子调控阻遏物的去除，NADPH水平的最优化，破坏L-谷氨酸的生成来增加精氨酸的前体物质还有限制精氨酸合成反应的通量优化。

最终菌株的流加培养发酵在5L和大规模1500L的生物反应器中进行，分别允许生产92.5g/L和81.2g/L的精氨酸，产量为每g 碳源（葡萄糖加蔗糖）可分别产出0.40g和0.35g精氨酸。

这里描述的系统代谢工程结构对于构建棒状杆菌菌株来进行精氨酸及相关产品的工业生产是有用的。

L-精氨酸是一种工业中重要的半必需氨基酸，它在食品和补加健康食品、制药以及化妆品中有很多应用。

与其他的氨基酸和有价值的化学物质相比，利用谷氨酸棒状杆菌作为精氨酸生产工程菌有很大优势，因为它带有强烈的面向L-谷氨酸形成的通量。

跟大肠杆菌相比，谷氨酸棒状杆菌不含有argA和argE基因，但取而代之，它含有可以编码乙酰转移酶的argJ基因，可以催化两种不同的精氨酸生物合成途径的生化反应。

重要的是，谷氨酸棒状杆菌缺乏精氨酸降解酶以及在大肠杆菌中发现的精氨酸脱氨酶，因此，细胞内生产的精氨酸不能被积极地降解。

可被谷氨酸棒状杆菌利用的碳源范围也相对广阔，包括己糖和戊糖两种。

对于精氨酸的过度生产来说，调节子对精氨酸生物合成操纵子的抑制以及精氨酸对乙酰谷氨酸激酶的反馈抑制在谷氨酸棒状杆菌中被显著地移除了。

在这次研究中，我们针对谷氨酸棒状杆菌ATCC 21831菌株进行代谢工程研究，最初经过随机诱变来增强精氨酸的产量。

逐步地合理地代谢工程建立在针对通过菌株工程步骤实现的精氨酸产量逐步增加的代谢结果的分析的基础上。

由本次研究建立的最终菌株的流加培养获得了有效的精氨酸产量，使用5L和大规模1500L生物反应器使浓度分别达到92.5和81.2g/L。

高产L-精氨酸的钝齿棒杆菌在不同供氧条件的差异蛋白质组学研究的开题报告一、研究背景与意义精氨酸是重要的氨基酸，是蛋白质中含量最高的离子性氨基酸之一，对于鱼类、禽类等动物的生长、免疫等方面有重要作用。

而传统方法制备精氨酸主要依靠提取豆粉或与大米秸秆等混合物进行发酵，效率低且成本高。

利用微生物代谢制备精氨酸成为了更为高效且低成本的方法。

钝齿棒杆菌是一种常见的革兰氏阳性菌，被广泛应用于食品、医药和环境等领域。

同时，钝齿棒杆菌对于产生大量L-精氨酸有特别的优势。

本研究旨在探究钝齿棒杆菌在不同供氧条件下其差异蛋白质组学变化，以期为改进高产L-精氨酸的生产流程提供科学依据。

二、研究内容本研究以钝齿棒杆菌为研究对象，通过改变其生长环境供氧条件（静态、摇床和批量培养）来模拟其在不同生产流程中的供氧环境。

利用二维凝胶电泳技术和质谱分析技术，分析不同供氧条件下钝齿棒杆菌的差异蛋白质组学变化以及L-精氨酸相关代谢途径的变化，进而探究不同供氧条件的对其代谢网络及L-精氨酸高产的影响。

三、研究方法1.细胞培养：选用钝齿棒杆菌作为研究对象，改变其培养环境供氧条件（静态、摇床、批量培养），进而产生不同的代谢网络及L-精氨酸合成途径环境。

2.蛋白质组学：通过二维凝胶电泳技术分析不同供氧条件下细胞蛋白质组成的差异，进而选取差异蛋白进行质谱分析并鉴定，分析代谢通路和物质代谢途径的变化。

3.其他分析方法：采用相关分子生物学和生物化学方法对差异蛋白的信号转导、途径调控等方面进行研究，整合多个层面的信息对L-精氨酸高产的影响进行系统分析。

四、研究预期结果1.获得钝齿棒杆菌在不同供氧条件下的差异蛋白组谱，鉴定其中的代谢调控蛋白、L-精氨酸相关蛋白，并分析它们在代谢网络中的作用和调控机制。

2.研究不同供氧条件下L-精氨酸相关代谢途径变化及其与L-精氨酸生产素质之间的关系，寻找提高L-精氨酸生产率的关键蛋白。

3.探究钝齿棒杆菌在不同供氧条件下L-精氨酸高产的生理生化机制，为提高微生物代谢制备L-精氨酸的效率提供理论依据。

L-盐酸精氨酸Cas 号: 15595-35-4别名: L-精氨酸盐酸盐;L-精氨酸单盐酸盐;L-胍基戊氨酸盐酸盐;L-盐酸蛋白氨基酸;L-盐酸胍基戊氨酸分子结构:描述: 1.L-盐酸精氨酸(15595-35-4)的生产方法：以明胶为原料，经酸性水解，再分离精制而得。

明胶[HCl,(水解)]→[116-122℃,16h]水解液[减压]→[(浓缩)]浓缩液[NaOH(中和)]→[pH10.5-11]中和液[缩合]→[pH8]苯亚甲基精氨酸粗品[HCl(水解)]→[煮沸]水解液[活性炭(脱色)]→脱色液[303×2树脂(吸附)]→[pH7-8]滤液[HCl(酸化)]→[pH3-3.5]酸化液[浓缩、结晶]→L-精氨酸盐酸盐。

苯亚甲基精氨酸粗品的制备：将明胶和2倍量工业盐酸放入水解罐内，加热于116-122℃回流16h，得水解液。

减压浓缩至1/2体积时，再加蒸馏水稀释至原体积，再浓缩，得浓缩液。

冷却后，缓缓加入30%NaOH溶液，不断搅拌，并使温度在10℃以下，调节pH至10.5-11，再缓缓滴加苯甲醛，当pH为8时，苯甲醛停止滴加，搅拌反应0.5h使其反应完成，苯亚甲基精氨酸结晶析出，静置6h后过滤，取结晶并用水洗涤，滤干，粉碎，于60℃干燥，得苯亚甲基精氨酸粗品。

粗品水解，分离纯化：在苯亚甲基精氨酸粗品中，加入其量0.8倍的6mol/L 盐酸，加热煮沸50min进行酸水解，水解至40min时，加入少量活性炭脱色，过滤，滤渣用热水洗涤，再过滤，合并洗涤液，静置分层。

分离出上层苯甲醛溶液待回收，下层水溶液，加入已处理好的弱碱性苯乙烯型阴离子树脂303×2，进行吸附，至pH7-8为止(约需3h)，滤去树脂，收集滤液。

再加6mol/LH Cl酸化收集得的滤液，使pH至3-3.5，加入适量活性炭，加热搅拌10min，过滤取滤液然后在水浴上保温80-90℃减压浓缩，至有少量结晶析出时，停止减压浓缩，冷却结晶，过滤取结晶先用70%乙醇洗涤，再用95%乙醇洗涤，滤干，于80℃干燥，得精制L-盐酸精氨酸(15595-35-4)。

精氨酸市场调研分析精氨酸的用途和生产情况精氨酸是维持婴幼儿生长发育必不可少的氨基酸。

它是鸟氨酸循环的中间代谢物，能促使氨转变成为尿素，从而降低血氨含量。

它也是精子蛋白的主要成分，有促进精子生成，提供精子运动能量的作用。

此外，静注精氨酸，能刺激垂体释放生长激素，可用于垂体功能试验，被广泛应用于医药、保健、食品、美容等方面。

L-精氨酸工业化主要有两种生产工艺：即蛋白质水解提取工艺；生物发酵工艺。

国际上著名的大公司如日本味之素、协和公司和韩国大象公司主要采用生物发酵技术进行大规模生产L-精氨酸产品。

蛋白质水解制备L-精氨酸一般采用毛发（包括猪血）盐酸水解法提取，每吨毛发只能提取10kgL-精氨酸，工艺繁杂，而且水解过程中要使用大量盐酸，成本高，环境污染重。

生物发酵制备工艺一般通过诱变、筛选得到积累精氨酸含量高的生产的菌种，然后进行液体深层培养，得到含精氨酸的发酵液，再通过提取精制技术得到成品L-精氨酸。

目前国内生产L-精氨酸一般采用蛋白质水解提取工艺，产能小、成本高，环境污染重，不符合国家的长远发展战略。

而且国外，特别是欧盟国家十分强调非动物来源性（non-animal），使得毛发水解精氨酸产品不能得到广泛应用。

因此建立我国发酵法生产L-精氨酸工业十分紧迫，也有良好发展前景。

国内生产L-精氨酸企业只有湖北新生源有限公司，主要采用毛发水解法生产，产能小，污染重，不是主流生产方法。

欧洲国家有少量的毛发水解产品，国外的生产企业主要日本味之素和协和发酵、韩国大象等企业，均采用发酵法生产，全球产能不足10000吨，需求缺口很大。

产品的国内外市场应用现状L-精氨酸是体内多种功能物质的合成前体，具有改善心肌功能、增强肝脏解毒能力、消除疲劳的生理作用，是氨基酸营养输液和多种营养添加剂的重要组成成分；近年来,L-精氨酸在食品、医药、保健等行业应用十分广阔。

L-精氨酸是具有广泛用途的高附加值氨基酸品种，是一氧化氮、尿素、鸟氨酸及肌丁胺的直接前体，合成肌肉素的重要原素，被用作聚胺、瓜氨酸及谷氨酰胺的合成。

L－盐酸精氨酸拼音名：Yansuan Jing'ansuan英文名：L-ARGININI MONOHYDROCHLORIDUM书页号：S1-31 标准编号：WS1-C3-0022-89[C6H14N4O2·HCl＝210.66]本品为2－氨基－5－胍基戊酸盐酸盐。

按干燥品计算,含C6H14N4O2.HCl应为98.5～101.5％。

【性状】本品为白色结晶性粉末，水溶液显酸性反应。

本品在水中易溶，在乙醇中极微溶解。

比旋度取本品,精密称定,加盐酸溶液(9→100)制成每1ml中含30mg的溶液,依法测定(中国药典1985年版二部附录16页),按干燥品计算,比旋度应为＋20.4°至＋22.4°。

【鉴别】(1)取本品约2mg,加水2ml使溶解,加茚三酮约2mg,加热,溶液显蓝紫色。

(2) 取本品约50mg，加水1ml溶解后，加α－萘酚溶液与次溴酸钠试液各0.5ml,即显红色。

【检查】溶液的澄清度与颜色取本品1g，加水10ml溶解后，溶液应澄清无色。

硫酸盐取本品0.5g，依法检查（中国药典1985年版二部附录35页）,如发生浑浊, 与标准硫酸钾溶液1.5ml制成的对照液比较，不得更浓(0.03％)。

磷酸盐取本品0.4g，置坩埚中,加硝酸镁0.3g与水5ml,摇匀,置水浴上蒸发至干，用小火灼烧至完全灰化，加水5ml与硫酸溶液(1→4)3ml,缓缓加热5分钟，加热水10ml，滤过，滤液置比色管中，滤渣用热水适量洗涤，洗液并入滤液中并使总液量达25ml，加钼酸铵溶液与米妥溶液各1ml，在60℃加热10分钟，如显蓝色，与标准磷酸盐溶液0.8ml 用同法处理后显出的颜色比较，不得更深(0.02％)。

铵盐取氧化镁1g，置蒸馏瓶中，加无氨蒸馏水200ml,加热蒸馏，馏出液导入加有稀盐酸1滴的无氨蒸馏水5ml中，俟馏出液达40ml，停止蒸馏，馏出液移至50ml纳氏比色管中，加氢氧化钠试液5滴，加无氨蒸馏水至50ml，加碱性碘化汞钾试液2ml，放置15分钟，不应显色；如显色，继续蒸馏，并照上述方法收集馏出液进行试验；直至对碱性碘化汞钾试液不显色。

2023年L-精氨酸-α-酮戊二酸盐行业市场发展现状L-精氨酸-α-酮戊二酸盐是一种生物活性物质，能够提高人体免疫力、增加肌肉力量、改善神经衰弱、调节血糖等方面的功能。

目前，L-精氨酸-α-酮戊二酸盐行业市场正在不断发展，成为了健康食品、保健品、运动营养品、药品等领域的热门产品。

一、市场现状1、全球市场L-精氨酸-α-酮戊二酸盐目前在全球市场上的销售额每年都在稳步增长。

据统计，2020年全球L-精氨酸-α-酮戊二酸盐市场规模已达XX亿元，预计到2025年市场规模将超过XX亿元。

2、中国市场中国市场也是目前全球L-精氨酸-α-酮戊二酸盐市场的主要消费市场之一。

近年来，随着国内人们健康意识的提升以及体育运动的普及，L-精氨酸-α-酮戊二酸盐销售额逐渐增加。

目前，中国市场上L-精氨酸-α-酮戊二酸盐产品主要来自国外进口，国内市场处于起步阶段，但具有很大的潜力。

二、市场前景1、运动营养品市场随着运动健身的普及，人们对体育营养和运动营养品的需求不断增加。

L-精氨酸-α-酮戊二酸盐可以提高运动表现、增强肌肉爆发力和持久力，因此被广泛应用于运动营养品领域。

随着健身房、运动商品店等销售渠道的增多，L-精氨酸-α-酮戊二酸盐在这一领域具有广阔的市场前景。

2、保健品市场随着人们健康意识的提升，消费者对保健品的需求不断增加。

L-精氨酸-α-酮戊二酸盐具有增强免疫力、调节血糖等保健功能，能够作为一种保健品广泛应用于人们日常生活中。

目前，L-精氨酸-α-酮戊二酸盐已被用于制作多种保健食品，如营养饮料、膳食补充剂等，未来市场前景广阔。

3、药品市场L-精氨酸-α-酮戊二酸盐具有调节神经和代谢功能的作用，可以作为一种治疗神经衰弱、糖尿病、肌肉萎缩等多种疾病的药物。

目前，L-精氨酸-α-酮戊二酸盐已被广泛应用于中西药的开发中，并且在临床上取得了良好的疗效，未来市场前景也将不断拓展。

三、市场竞争随着市场的不断扩大，L-精氨酸-α-酮戊二酸盐行业市场也面临着激烈的竞争。