色氨酸发酵工艺原理及工业生产
色氨酸工艺流程
色氨酸工艺流程色氨酸是一种超级有趣的东西呢，它的工艺流程也很有讲究哦。
色氨酸的生产是一个复杂又好玩的过程。
一般来说呀，有好几种方法可以用来生产色氨酸呢。
其中一种方法就是微生物发酵法。
这就像是一场微生物的大派对。
先得挑选合适的微生物，这些微生物就像是小工匠一样。
要找到那些能够产生色氨酸的微生物可不容易，就像在一堆沙子里找一颗特别的小珠子。
找到之后呢，得给它们准备一个超级舒服的“家”，这个“家”就是发酵培养基啦。
这个培养基里要有各种各样的营养成分，就像我们人吃饭要营养均衡一样。
有碳源，这就像是微生物的主食，给它们提供能量；还有氮源，就像是它们的蛋白质来源。
还要有各种维生素和矿物质，这些就像是小调料一样，虽然量少，但是很重要。
然后把挑选好的微生物放到这个培养基里，它们就开始欢快地生长啦。
在这个过程中，微生物会利用培养基里的营养成分，通过自己内部神奇的反应机制，慢慢地合成色氨酸。
不过这个过程中，要一直小心地照顾这些微生物，要控制好温度，温度太高或者太低，微生物都会不开心，就像我们人在太冷或者太热的环境里也会不舒服一样。
还要控制好酸碱度，就像我们喝的饮料不能太酸也不能太碱一样。
而且还要给它们足够的氧气，就像我们人需要呼吸新鲜空气一样。
还有一种方法是化学合成法。
这个方法就像是搭积木一样。
化学家们要找各种化学原料，这些原料就像是不同形状的积木块。
然后通过一系列复杂的化学反应，把这些“积木块”一个一个地拼接起来，最后就形成了色氨酸。
不过这个过程中，每一步的反应条件都要精确控制。
比如说反应的温度、压力还有反应的时间，只要有一个地方没控制好，可能就搭不成正确的“积木”，就得不到色氨酸了。
而且化学合成法中用到的化学原料和试剂可能会有点危险，就像玩鞭炮一样，得小心翼翼的。
无论是微生物发酵法还是化学合成法，在得到含有色氨酸的产物之后呢，还要进行分离和提纯。
这就像是从一堆混合的宝贝里把真正的色氨酸这个大宝贝找出来。
可以用各种分离技术，像过滤、结晶、离子交换之类的。
色氨酸发酵工艺原理及工业生产
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 ****************指导老师李亚东2011 年 6 月 4 日目录1前言------------------------------------------------32发酵机制--------------------------------------------63发酵工艺及特点--------------------------------------74菌种的制备及种子的扩大培养--------------------------95培养基的组成及制备----------------------------------12 6无菌空气制备系统-----------------------------------137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，色氨酸以结图1-1色氨酸的结构式合态或游离态存在。
色氨酸的生产工艺流程
色氨酸的生产工艺流程
第一篇
嘿，亲爱的朋友们！今天咱们来聊聊色氨酸的生产工艺流程，可有意思啦！
一开始呢，得准备好那些原材料，就像做饭得先有菜一样。
这原材料可不能马虎，得精挑细选。
选好了材料，就得让它们在合适的环境里反应。
就好像让小伙伴们在一个好玩的游乐场里一起玩耍，发生奇妙的变化。
然后啊，经过一系列的操作，过滤掉那些不需要的杂质。
这就像是从一堆沙子里把小石头挑出去，留下干净的细沙。
再之后，还要经过结晶这一步。
哇，看着那些小小的晶体慢慢形成，就像魔法一样神奇！
把这些结晶好好地收集起来，经过检验，合格的色氨酸就诞生啦！
怎么样，是不是觉得色氨酸的生产过程很有趣呢？
第二篇
嗨呀，朋友们！咱们又见面啦，今天来给你们讲讲色氨酸是怎么生产出来的哟！
先从源头说起，找那些能变成色氨酸的“宝贝材料”，这可是关键的第一步。
有了材料，就把它们放进大大的反应釜里，让它们在里面热热闹闹地发生变化。
然后呢，要对剩下的进行提纯，让色氨酸变得更纯更纯。
在这之后，还有干燥的步骤哦，把多余的水分去掉，让色氨酸变得干爽爽的。
还有哦，整个过程中要不断地检测，就像老师检查作业一样，保证每一步都不出错。
等到一切都完美了，咱们期待的色氨酸就成功生产出来啦！
是不是感觉很神奇呀？其实每一种物质的生产都像是一场精心策划的冒险，充满了惊喜和挑战呢！。
色氨酸生产工艺
色氨酸生产工艺色氨酸是一种重要的氨基酸，在医学、食品、营养等领域有广泛的应用。
色氨酸的生产工艺通常分为微生物发酵法和合成法两种。
微生物发酵法是目前广泛应用的色氨酸生产工艺。
该工艺主要使用大肠杆菌、酵母菌等微生物发酵产生色氨酸。
具体步骤如下：1. 菌种培养：首先选取适宜的菌株，并进行菌种的制备。
菌种培养可以采用液体培养或固体培养方法，通过控制培养基的成分和培养条件，提高菌种的活力和产量。
2. 发酵过程：将培养好的菌种接种到发酵罐中，提供适宜的发酵环境，包括温度、pH值、氧气供应等。
通过调控发酵条件，促进菌株的生长和代谢，从而产生色氨酸。
3. 收获和提取：发酵结束后，通过离心等方式将发酵液和菌体分离。
然后对发酵液进行浓缩处理，进一步提高色氨酸的浓度。
最后，使用萃取剂或离子交换树脂等方法提取纯化色氨酸。
合成法是另一种色氨酸的生产工艺。
这种方法主要通过化学合成的方式制备色氨酸。
具体步骤如下：1. 反应原料准备：选取适宜的原料，包括苯丙酮、苯乙酮、甲基丙烯酸酯等。
这些原料通过合成反应可以形成色氨酸的结构骨架。
2. 合成反应：将原料加入反应釜中，加入催化剂和溶剂，并控制反应的温度和压力。
通过加热和搅拌等手段促进反应的进行，最终生成色氨酸。
3. 分离和纯化：反应结束后，将反应液通过蒸馏、结晶、萃取等方法进行分离和纯化。
这一步骤可以去除杂质，提高色氨酸的纯度。
两种工艺各有优劣，微生物发酵法相对来说更环保和可持续，但工艺相对复杂，生产成本较高；合成法则生产成本较低，但需要大量的化学合成步骤，对环境有一定的影响。
因此，在实际应用中需根据需求和条件等因素选择合适的工艺进行色氨酸的生产。
色氨酸发酵工艺原理及工业生产
色氨酸发酵工艺原理及工业生产一、引言色氨酸（Tryptophan）是一种重要的氨基酸，广泛应用于医药、食品、化妆品等领域。
其发酵工艺是通过微生物发酵生产，本文将详细介绍色氨酸发酵的工艺原理及工业生产过程。
二、色氨酸发酵工艺原理色氨酸发酵的工艺原理主要包括菌种选用、发酵条件控制和代谢途径调控。
1. 菌种选用色氨酸发酵主要采用大肠杆菌（Escherichia coli）和窄叶链霉菌（Streptomyces griseus）等菌种。
这些菌种具有较高的色氨酸产量和较好的代谢途径。
2. 发酵条件控制色氨酸发酵的关键条件包括温度、pH值、氧气供应和营养物质供应等。
（1）温度：一般在37°C左右进行发酵，这是因为该温度下菌种生长较快，代谢活性较高。
（2）pH值：色氨酸发酵过程中，pH值的控制对菌种的生长和产酸有重要影响。
一般控制在pH 6.5-7.5之间。
（3）氧气供应：色氨酸发酵需要较好的氧气供应，可以通过搅拌或通入氧气气体来增加氧气的溶解度。
（4）营养物质供应：菌种在发酵过程中需要合适的营养物质供应，如碳源、氮源、矿物盐等。
其中，葡萄糖常用作碳源，酵母浸粉常用作氮源。
3. 代谢途径调控色氨酸的生物合成途径包括芳香族氨基酸途径和缬氨酸途径。
通过调控这两个途径的代谢，可以增加色氨酸的产量。
三、色氨酸工业生产过程色氨酸的工业生产主要包括菌种培养、发酵、分离纯化和产品制备等步骤。
1. 菌种培养首先，选用合适的菌种进行培养。
通过菌种的预培养和扩大培养，获得足够的活菌量用于发酵。
2. 发酵将培养好的菌种接种到发酵罐中，控制好发酵条件，如温度、pH值、氧气供应和营养物质供应等。
发酵过程一般持续数十小时至数百小时，期间监测菌种生长和产酸情况。
3. 分离纯化发酵结束后，需要对发酵液进行分离纯化，以获取色氨酸。
一般采用离心、过滤、吸附等方法进行分离。
最后，通过结晶、溶剂萃取等技术手段纯化色氨酸。
4. 产品制备纯化后的色氨酸可以用于医药、食品、化妆品等领域。
发酵法生产色氨酸
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。
年产1000吨色氨酸发酵工厂的毕业设计
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张、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。
发酵法生产色氨酸
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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 ****************指导老师李亚东2011 年 6 月 4 日目录1前言------------------------------------------------32发酵机制--------------------------------------------63发酵工艺及特点--------------------------------------74菌种的制备及种子的扩大培养--------------------------95培养基的组成及制备----------------------------------12 6无菌空气制备系统-----------------------------------137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，色氨酸以结图1-1色氨酸的结构式合态或游离态存在。
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C11H12O2N2，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-羟色胺代谢作用以及增强认知能力等，因此在人和动物的新陈代谢、生长发育中有重要作用L-色氨酸的这些营养和药用价值使其被广泛应用于医药、饲料和食品等行业。
1.2.1色氨酸在医学上的应用在生物体内L-色氨酸是合成生理活性物质及某些激素的前体物（如烟酸、5-羟色胺、色素、吲哚乙酸、辅酶和生物碱等）。
这些生理活性物质和激素会参与生物体多种生命活动。
例如，吲哚乙酸可以调节植物生长；5-羟色胺是动物的一种神经递质，它可以调节祌经的抑制和兴奋状态、调节血管的收縮，具有抗抑郁、抗高血压、镇痛、促进睡眠等功能；褪黑素可以调节动物毛发生长及性成熟等多种生物节律，并可以选择性影响大脑内不同结构5-羟色胺代谢。
吲哚生物碱中的长春碱和长春新碱被广泛的用作抗癌性药物。
由于众多代谢途径中涉及到L-色氨酸，所以色氨酸和它的代谢产物在调节胃口、睡眠与清醒节奏和疼痛知觉等神经行为上起着重要作用，从而使其在医药领域的用途成为医学界的研究热门。
L-色氨酸代谢功能失调，可引起神经系统的功能障碍。
L-色氨酸常常被用作复合氨基酸制剂和氨基酸注射液，用来改善睡眠效果、消除精神紧张、预防、治疗嗜酸细胞增多性肌痛综合症和粗糙病等。
到目前为止，L-色氨酸作为治疗精神分裂症、髙血压、抑郁症、癩皮病和镇痛等用途已经得到很好的认可。
L-色氨酸还可以与维生素、铁剂等合用提高抗贫血疗效，或与组氨酸合用防治消化道溃疡等。
1.2.2色氨酸在食品和词料添加剂中的应用由于植物蛋白中比较缺乏L-色氨酸，所以可用L-色氨酸做食品或词料添加剂，使植物蛋白质的利用率得以提高。
我国农业部已经将L-色氨酸确认为六种饲料级氨基酸之一，使得L-色氨酸成为继赖氨酸、蛋氨酸之后的第三大饲料添加用氨基酸。
L-色氨酸可以调节畜禽生产性能、釆食量以及饲料转化率；减少肝脏中脂肪的积累量、提高蛋白质合成率从而增加畜禽的瘦肉比例；减轻应激反应从而减少畜禽攻击行为；还可以转化为尼克酰胺促进畜禽生长并预防尼克酰胺缺乏症的出现〔等。
因此，在动物饲料中添加L-色氨酸，对动物的生长和健康起着重大的作用。
在食品方面，L-色氨酸可被用于水解蛋白质和酶解明胶制剂的营养强化剂。
L-色氨酸具有抗氧化作用，可以作为防腐剂防止奶粉变质；或是作为鱼类保鲜剂，用以阻止氧化发生，防止蛋白质分解、发霉等。
1.3 色氨酸的生产方法1.31 水解法废蚕丝、毛发和血粉等蛋白质原料含有相对相对丰富的L-色氨酸，可以通过酶水解或碱水解法来提取L-色氨酸。
由于蛋白质中色氨酸的含量不是很高、材料来源有限、生产周期较长、工艺及产品成分复杂等缺点，现在已经很少使用水解法来生产色氨酸.1.3.2微生物法1.3.2.1酶促转化法酶促转化法是以廉价碳源来培养微生物，利用微生物产生的[色氨酸合成酶系转化前体合成1色氨酸的方法。
该法需要解除生物合成途径中相关酶所受到的反馈调节，使这些酶大量合成，才能使[色氨酸得以高浓度积累。
由于所添加的前体物大多对微生物生长有抑制作用，因此筛选前体物抗性突变株往往有利于提高前体物的添加量。
此外，采用分批少量添加前体物的方式也可以减轻高浓度前体物对微生物生长的抑制酶促转化法的前体物可以通过化工来合成，从而能够利用有机合成技术优势。
该法产物浓度、纯度以及收率都较髙，同时反应周期短、分离提纯容易，副产物少，使得该法生产成本较低，是L-色氨酸的生产中较为广泛采用的一种方法。
在氨基酸生产大国日本，几家大公司如三乐、三井东压、味之素和三菱油化等均采用酶促转化法生产L-色氨酸.酶促转化法生产L-氨酸也有自身的缺点：色氨酸合成酶会受到底物吲哚的强烈抑制，甚至会完全失活；底物L-酸价格较高；吲哚水溶性较差，转化率不高.1.3.2.2直接发酵法直接发酵法是指利用[L-色氨酸高产菌种，采用葡萄糖等廉价碳源做原料，控制在合适的发酵条件，直接发酵积累L-色氨酸。
由于L-色氨酸的生物合成途径的代谢流比较微弱，再加上L-色氨酸的合成需要多种前体物的供给（如[丝氨酸、磷酸核糖焦磷酸、L-谷氨酰胺等、只有提高这些前体物的量，才能有效的提高L-色氨酸产量，使得该法很长时间内不能达到工业化要求。
此外，L-色氨酸生物合成途径中存在这较为复杂的调节机制，弱化子系统以及多重反馈调节的存在使得L-色氨酸的发酵生产成为氨基酸发酵工业中的一大难题。
从自然界中分离到可以大量积累L-色氨酸的菌株的可能性极小，因此L-色氨酸高产菌种的选育是直接发酵法成功的关键。
直接发酵法几乎全是使用细菌的突变菌株。
不同技术分离得到的突变株主要是芳香族缺陷型或抗代谢突变株。
国内外对L-色氨酸生产菌株的诱变育种进行了大量的研究。
1.4论文的主要研究内容L-色氨酸的发酵机制，发酵工艺及特点，菌种的制备及种子的扩大培养，，培养基的组成及制备，无菌空气制备系统，部分工艺计算以及三废处理。
正文部分一.L-色氨酸发酵机制谷氨酸棒杆菌中芳香族氨基酸的生物合成途径及其代谢调节机制如图1-2所示。
其中，在第一个在分支处倾向于邻氨基苯甲酸的优先合成；在第二个分支处倾向于对羟基苯丙酮酸的优先合成。
图1-21色氨酸的生物合成及调节机制二.发酵工艺及特点L-色氨酸发酵工艺包括从菌种的筛选，种子的制备，培养基的选择，种子罐培养，发酵装置，无菌空气制备，产品的分离纯化，检测，包装以及销售等部分。
以下是发酵条件影响色氨酸产量的以谷氨酸棒杆菌FC22为出发菌株，经过紫外线诱变和磺胺胍的抗性平板筛选，定向选育出1株遗传性状稳定的L-色氨酸高产菌株FC22其遗传标记为Phe-十Tyr-十5MT- 十SG-通过发酵培养基与发酵条件的优化，确定了该菌株的最佳培养基组成为葡萄糖8％，硫酸铵2.5％，玉米浆干粉， 5， 5％，磷酸二氛钾0， 25％，磷酸氢二钾0.25％，硫酸镁0.05％，培养基初始PH6，8〜7，0，发酵温度30 ℃，摇床转速最佳的发酵条件为：260r/min在此条件下摇瓶发酵3 d，突变株FC22产色氨酸最高可达8， 6 g/l，比原菌株提高了约110％。
三.菌种的制备及种子的扩大培养通过微生物直接发酵的方法过量生产L-色氨酸，必须打破芳香族氨基酸共同合成途径和L-色氨酸分支途径的特定代谢调节机制。
可以选取枯草芽孢杆菌、谷氨酸棒杆菌等做出发菌株，通过定向选育，使这些突变株从遗传角度解除芳香族氨基酸合成途径和L-色氨酸分支途径的正常代谢调节机制，从而过量的积累L-色氨酸。
总的来说，高产L-色氨酸菌株的获得需要通过传统育种和重组L-入技术，逐级的积累菌株有利的遗传和表型特征。
选育缺陷型菌株合适的缺陷型菌株有利于增加前体的积累，可以使碳源更多的流向芳香族途径和L-色氨酸分支途径，从而达到积累L-色氨酸的目的。
具体方法有：选育有利于前体积累的菌株。
PEP和E4P是合成芳香族的共同前体，加强HMP 途径有利于PEP和E4P的合成。
为了积累更多的PEP可以选育丧失丙酮酸激酶活力的突变株，或选育丧失磷酸烯醇式丙酬酸羧化酶活力的突变株，或选育丙酮酸羧化酶系辅酶硫胺素缺陷型菌株等。
为了积累更多的E4P，可以选育磷酸葡萄糖异构酶活力低的菌株。
选育切断其它支流代谢的菌株。
为了节约碳源，使中间产物分支酸更多地转向L-色氨酸的合成，可以切断由分支酸到COQ.VK.预苯酸的代谢支路。
支路的切断还可以解除L-酪氨酸、L-苯丙氨酸对合成途径中DAHP合成酶的反馈调节，使L-色氨酸得到进一步积累，因此可选育酪氨酸缺陷、L-苯丙氨酸缺陷、预苯酸缺陷、维生素K缺陷、COQ缺陷等突变株。
选育消耗L-色氨酸量少的菌株。
如选育色氨酸酶缺失突变株、色氨酸脱羧酶缺失突变株、色氨酰I皿合成酶缺失突变株以及不分解利用L-色氨酸的突变株等。