(09183)有机酸与氨基酸工艺学
《有机酸与氨基酸工艺学》课程（09183）教学大纲
一、课程基本信息
课程中文名称:有机酸与氨基酸
课程代码：09183
学分与学时：3学分57学时
课程性质：专业选修
授课对象：生物工程本科
二、课程教学目标与任务
本课程以探讨有机酸和氨基酸的发酵生产技术为主要内容专业技术课，主要对柠檬酸、乳酸、味精和赖氨酸进行重点讲授。
教学中着重讲述发酵机理、工艺学原理、工艺流程和产品质量管理等，对其他有机酸和氨基酸的发酵生产主要讲述工艺方法和产品的应用。
本课程旨在通过学习，使学生能较好的系统了解和掌握各类有机酸和氨基酸发酵生产所涉及的微生物发酵基本理论、生产工艺的设计及控制和产品的质量控制技术等基本专业理论知识，培养学生成为全面了解发酵工业的理论知识，并能够结合实践，指导生产、正确分析和解决生产中具体问题，具有初步研究能力的工程技术人员。
三、学时安排（宋体五号加粗）
四、课程教学内容与基本要求（宋体五号加粗）
第一章柠檬酸
第一节柠檬酸发酵简史
目的与要求
了解有机酸发酵在发酵工业中的地位；了解柠檬酸的发酵简史。
教学内容
主要内容
有机酸发酵工业现状及在发酵工业中的地位；柠檬酸的发酵历史。
基本概念和知识点；柠檬酸的发酵历史。
了解学习有机酸发酵工艺学的意义，了解有机酸发酵工业的现状。
教学方法与手段
课堂讲授。
第二节柠檬酸类物质的性质
目的与要求
掌握柠檬酸的物理、化学性质。
了解柠檬酸钙盐及其他盐类的性质。
了解柠檬酸衍生物的性质。
教学内容
主要内容
柠檬酸的物理、化学性质；柠檬酸钙盐的性质；柠檬酸其他盐类的性质；柠檬酸衍生物的性质。
基本概念和知识点；柠檬酸的晶形、溶解度和水溶液的性质；柠檬酸的化学性质；柠檬酸钙盐的沉淀作用。
问题与应用；掌握柠檬酸的物理和化学性质；了解柠檬酸盐和衍生物的性质。
教学方法与手段
课堂讲授。
第三节柠檬酸发酵微生物
目的与要求
掌握黑曲霉的形态、生活周期和分离、筛选、保藏的基本技术。
了解解脂假丝酵母基本性质和菌种筛选技术。
教学内容
主要内容
柠檬酸工业生产所用的微生物：黑曲霉和酵母。
黑曲霉的形态、生活周期、分离、初筛方法、诱变育种、保藏、菌种退化预防和复壮；解脂假丝酵母的特征、性质、初筛、诱变育种。
基本概念和知识点：菌种的分离、初筛、诱变育种、保藏和复壮。
可用于工业生产的柠檬酸发酵菌种；菌种分离、筛选和保藏的方法。
教学方法与手段
课堂讲授。
第四节黑曲霉生长和发酵条件
目的与要求
掌握黑曲霉的酶系和生长的营养、环境条件。
了解促进剂和毒害剂以及环境条件对黑曲霉生长的影响。
教学内容
主要内容
黑曲霉的细胞化学组成；黑曲霉的酶系；黑曲霉生长的营养条件；促进剂和毒害剂对黑曲霉生长的影响；环境条件对黑曲霉生长的影响。
黑曲霉酶系的组成和黑曲霉生长所需的营养条件；影响黑曲霉生长的外界条件。
掌握黑曲霉酶系的组成和黑曲霉生长所需的营养条件；了解外界条件对黑曲霉的影响及如何在实际生产中调节黑曲霉的生长条件以控制柠檬酸的产生。
教学方法与手段
课堂讲授。
第五节菌种扩大培养
目的与要求
掌握黑曲霉的扩大培养步骤和操作要点。
教学内容
主要内容
菌种扩大培养工艺流程、斜面培养、第二级扩大培养和第三级扩大培养的培养基和操作规程。
基本概念和知识点菌种的扩大培养。
扩大培养的步骤和注意事项。
问题与应用掌握黑曲霉菌种培养的工艺流程和操作步骤。
第六节柠檬酸发酵工艺
目的与要求
掌握柠檬酸工业生产的表面发酵、固体发酵和深层发酵工艺、发酵设备及其操作要点。
了解柠檬酸工业生产的其他发酵方法。
教学内容
主要内容
柠檬酸的表面发酵工艺、固体发酵工艺、深层发酵工艺和其他发酵方法的发酵设备、发酵规程、影响发酵的因素及其控制。
基本概念和知识点表面发酵工艺、固体发酵工艺和深层发酵工艺；各种发酵设备和发酵规程。
掌握柠檬酸工业生产的三种发酵工艺和操作要点。
第七节柠檬酸发酵污染菌及其防治
目的与要求
了解柠檬酸发酵污染菌的种类和防治方法。
教学内容
主要内容
常见污染菌及其危害；杂菌污染原因及其预防；杂菌污染的药物防治；杂菌污染的检查和挽救。
基本概念和知识点：常见污染菌；污染原因和防治方法；挽救方法。
问题与应用：了解柠檬酸常见污染菌、污染原因、防治和挽救方法。
第八节柠檬酸提取工艺
目的与要求
掌握柠檬酸的提取工艺及操作要点。
教学内容
主要内容
柠檬酸提取的工艺流程；发酵醪预处理；发酵液过滤；中和、酸解、净化、浓缩、结晶、干燥和包装；其他提取工艺。
基本概念和知识点：我国柠檬酸的提取工艺；预处理方法；过滤设备；中和作用原理、设备和操作要点；酸解原理和操作规程；净化原理和操作；浓缩原理、设备和操作规程；结晶原理、设备和操作要点；干燥操作要点。
问题与应用：掌握柠檬酸提取各工序的原理、设备和操作中的注意事项。
了解其他提取工艺。
教学方法与手段
课堂讲授。
第二章乳酸
第一节乳酸发酵简史
目的与要求
了解乳酸的发酵简史
教学内容
主要内容
乳酸的发酵历史‘了解乳酸发酵的现状。
教学方法与手段
课堂讲授。
第二节乳酸发酵微生物
目的与要求
掌握乳酸菌的特性。
了解乳酸菌的分离、培养等技术。
教学内容
主要内容
乳酸工业发酵生产所用的乳酸菌的特性；乳酸菌的分离、保藏和扩大培养。
可用于工业生产的乳酸发酵菌种的特性。
教学方法与手段
课堂讲授。
第三节乳酸发酵原料
目的与要求
了解乳酸发酵的主要原料和其他原料。
教学内容
主要内容
乳酸发酵所用的己糖和低聚糖、淀粉质原料和菊粉原料；麦根、麸皮、米糠等其他原料。
了解乳酸发酵的主要原料。
教学方法与手段
课堂讲授。
第四节乳酸发酵工艺
目的与要求
掌握乳酸工业生产的各种发酵工艺。
教学内容
主要内容
乳酸发酵的水解糖发酵工艺、蔗糖发酵工艺、蜜糖发酵工艺和亚硫酸盐废液发酵工艺、芦粟汁发酵工艺、乳清发酵工艺、菊粉发酵工艺、淀粉并行发酵工艺和根霉发酵工艺。
掌握采用不同原料时的乳酸发酵工艺。
教学方法与手段
课堂讲授。
第五节产品的提取和精制
目的与要求
掌握乳酸的提取和精制工艺及操作要点。
教学内容
主要内容
以水解糖、淀粉薯干粉为原料生产乳酸的提取工艺流程；发酵液处理、乳酸钙结晶、流化干燥、酸解和石膏的分离；乳酸的净化和浓缩。
了解乳酸的提取工艺和结晶的理论。
教学方法与手段
课堂讲授。
第三章味精工艺学
第一节谷氨酸的发酵机制
目的与要求
掌握谷氨酸发酵中如何控制细胞膜的渗透性。
教学内容
谷氨酸的发展历史和动向，谷氨酸生物合成调节机制，在发酵过程中控制细胞膜的渗透性的方法。
教学方法和手段
课堂教学
第二节谷氨酸生产菌的特征、育种及扩大培养
目的要求
掌握菌种的扩大培养和种子的质量要求。
教学主要内容
国内谷氨酸生产菌及其区别，谷氨酸的代谢控制育种，菌种的扩大培养和种子的质量要求。
教学方法和手段
课堂教学。
第三节谷氨酸发酵控制
目的要求
掌握温度、pH值、供氧对谷氨酸发酵的影响。
教学主要内容
谷氨酸发酵培养基，影响谷氨酸发酵的因素，发酵过程中泡沫的清除方法，发酵过程中的主要变化及中间代谢控制，异常发酵现象及处理，提高发酵生产率的主要措施。
教学方法和手段
课堂教学
第四节谷氨酸的提取
目的要求
掌握等电点法、离子交换法提取谷氨酸。
教学主要内容
谷氨酸发酵液的性质和发酵废液的综合利用，提取谷氨酸的方法：等电点法、离子交换法、等电点-离子交换法、锌盐法、电渗透法。
教学方法和手段
课堂教学
第四章赖氨酸生产工艺
第一节赖氨酸发酵的代谢调节与育种途径
目的要求
理解赖氨酸生产菌的育种途径。
教学主要内容
赖氨酸的生物合成途径及调节机制，育种途径，育种实例。
教学方法和手段
课堂教学
第二节赖氨酸的发酵工艺
目的要求
理解赖氨酸发酵工艺条件
教学内容
赖氨酸生成菌扩大培养，发酵培养基，发酵工艺条件。
教学方法和手段
课堂教学
第三节赖氨酸的提取精制
目的要求
掌握离子交换法的提取和精致。
教学主要内容
赖氨酸发酵液的性质，提取方法和工艺流程，离子交换法提取赖氨酸，赖氨酸的精制，发酵赖氨酸浓缩饲料的制造。
教学方法和手段
课堂教学
五、课程教学方式与考核方式
1.教学方式以课堂讲授为主
2.考核方式写论文
六、参考教材及教学参考资料
参考教材：
管敦义，《有机酸发酵生产技术》，中国轻工业出版社，1998。
张克旭，《氨基酸发酵工艺学》，中国轻工业出版社，2006.
参考资料：
[1] 王博彦，《发酵有机酸生产与应用手册，中国轻工业出版社，2000.。
氨基酸工艺学章节总结
氨基酸工艺学章节总结氨基酸工艺学是研究氨基酸生产工艺和相关技术的学科。
氨基酸是构成蛋白质的基本组成单位，也是人体必需的营养物质之一。
氨基酸工艺学的研究对于提高氨基酸产量、降低生产成本、改善产品质量具有重要意义。
本文将对氨基酸工艺学的相关内容进行总结。
一、氨基酸的生产原料和菌种选择氨基酸的生产原料主要包括糖类、蛋白质和油脂等。
糖类是常用的原料，如葡萄糖、玉米糖浆等；蛋白质是较为复杂的原料，可通过蛋白质水解或氨基酸转化等方法获得；油脂是一些特定氨基酸的原料，如亮氨酸、色氨酸等。
选择合适的原料可以提高氨基酸的产量和质量。
在菌种选择方面，常用的包括大肠杆菌、酵母菌、放线菌等。
不同的菌种有不同的代谢途径和产物分布，因此选择合适的菌种对于氨基酸的生产至关重要。
二、氨基酸的发酵工艺氨基酸的生产一般采用微生物发酵的方法。
发酵工艺的设计和控制对于提高氨基酸产量和质量非常重要。
1. 发酵培养基的选择和优化发酵培养基是发酵过程中提供营养物质和能量的基础，对于菌种的生长和代谢具有重要影响。
优化培养基的成分和浓度，可以提高菌种的生长速度和产酸速率，从而提高氨基酸的产量。
2. 发酵条件的控制发酵条件包括温度、pH值、氧气供应和搅拌速度等。
不同的菌种对于发酵条件有不同的要求。
通过调节发酵条件，可以控制菌种的生长和代谢过程，从而实现氨基酸的高效产生。
三、氨基酸的提取和纯化技术氨基酸的发酵液中含有各种杂质，如菌体、代谢产物等，需要进行提取和纯化才能得到纯净的氨基酸产品。
1. 清除菌体常用的方法包括离心、滤液和超滤等。
通过这些方法可以将发酵液中的菌体分离出来，得到菌体清液。
2. 分离和纯化氨基酸常用的方法包括离子交换层析、凝胶过滤层析、逆流色谱等。
这些方法可以根据氨基酸的性质和分子大小进行分离和纯化，得到高纯度的氨基酸产品。
四、氨基酸工艺的优化和创新氨基酸工艺学的研究不仅仅是对已有工艺的总结和改进，还包括对新工艺的探索和创新。
1. 工艺优化通过对氨基酸工艺不同环节的优化，可以提高产量、降低成本和改善产品质量。
氨基酸工艺学PPT课件(共10单元)07 氨基酸分离提取和精制
4、凝聚
➢ 氨基酸发酵液中含有大量的胶体物质，该类物质可使发酵液黏 度增加，使发酵液过滤速率显著降低。
➢ 凝聚是指在电解质的作用下，通过降低胶体系统的扩散双电层 排斥电位，使胶体系统的分散状态发生破坏，从而使胶体粒子 聚集的过程。
➢ 氨基酸发酵液中的微生物细胞和碎片、菌体和蛋白质等胶体粒 子均存在扩散双电层的结构，该扩散双电层结构和所带的相同 电荷可使胶体粒子保持分散状态。
3、错流过滤
❖ 螺旋卷式膜组件 ➢ 螺旋卷式膜组件是一类将膜、多孔膜支撑材料和悬浮液通道网
等组合旋转，一并装入具有一定承压能力的外壳管内而制成的 膜组件。 ➢ 螺旋卷式膜组件的结构：
三、离子交换工艺
❖ 离子交换的基本概念 ❖ 离子交换的基本原理 ❖ 离子交换树脂对氨基酸的吸附规律 ❖ 离子交换的操作过程
3、沉淀
➢ 除含有微生物细胞和碎片、蛋白质和某些胶体物质外，氨基酸 发酵液中还含有一定量的无机离子，如高价的金属离子Ca2+、 Mg2+和Fe3+ 。
➢ 无机离子不仅会影响氨基酸产品的质量，还会显著降低离子交 换树脂吸附氨基酸的吸附量和吸附效率。
➢ 常采用沉淀剂：草酸或草酸钠（ Ca2+ 、 Mg2+ ）、磷酸盐 （ Mg2+ ）、黄血盐（ Fe3+ ）、三聚磷酸钠（ Ca2+、Mg2+和 Fe3+ ）。
2、离子交换的基本原理
➢ 氨基酸是两性电解质，在酸性发酵液中，氨基酸是含有-NH3+基 团的阳离子，能被阳离子交换树脂交换吸附；在碱性发酵液中， 氨基酸是含有-COO-基团的阴离子，能被阴离子交换树脂交换 吸附；在pH值为氨基酸等电点（pI）的发酵液中，氨基酸不电 离，此时氨基酸的兼性离子静电荷为零，不能被阳离子和阴离 子交换树脂交换吸附。
氨基酸工艺学
《氨基酸工艺学》教学大纲一、课程基本信息二、课程性质和目的氨基酸工艺学是一门新型发酵的技术科学，以探讨氨基酸发酵工厂的生产技术为主要目的。
学习”氨基酸工艺学”的目的是使学生能运用已学过的微生物学、生物化学、化工原理和分析化学等基础知识，进一步深化与提高，来认识与解决氨基酸发酵工业生产中的具体问题。
三、课程教学的基本要求通过本课程的学习是学生掌握选育氨基酸生产菌的基本原理，了解氨基酸代谢与代谢控制发酵的基本理论、发酵控制的关键及分离精制氨基酸的一般原理与方法，从而使学生初步具有选育新菌种、探求新工艺、新装备和从事氨基酸发酵研究的能力。
四、课程教学基本内容1. 绪论⑴概述⑵氨基酸发酵的历史与发展动向⑶我国氨基酸行业存在的问题和解决措施2. 淀粉水解糖的制备⑴淀粉的组成及其特性⑵淀粉水解糖的制备方法⑶双酶法制糖工艺3. 谷氨酸发酵机制⑴谷氨酸生产菌、谷氨酸生物合成的调节机制⑵谷氨酸发酵过程中细胞渗透性的控制4. 谷氨酸生产菌的特征、育种及扩大培养⑴谷氨酸生产菌的主要特征、国内谷氨酸生产菌及其比较、谷氨酸生产菌及其比较、⑵谷氨酸发酵的代谢控制育种策略、生物工程新技术育种、菌种的扩大培养及种子的质量要求5. 谷氨酸发酵过程控制⑴发酵培养基、培养条件对谷氨酸发酵的影响⑵发酵过程中主要变化及中间代谢控制，泡沫的消除⑶糖蜜原料强制发酵工艺、低糖流加工艺及后期补糖工艺⑷提高发酵产率的主要措施6. 噬菌体与杂菌的防治⑴谷氨酸发酵中的噬菌体的污染与防治⑵杂菌的污染与防治7. 谷氨酸的提取⑴概论⑵谷氨酸发酵液的性质⑶等电点法提取谷氨酸、离子交换法提取谷氨酸、等电点－离子交换法提取谷氨酸、深缩连续等电点法提取谷氨酸⑷谷氨酸发酵液的综合利用8. 谷氨酸制味精⑴味精的性质⑵谷氨酸制味精的工艺流程⑶谷氨酸的中和与除铁，谷氨酸中和液的脱色、浓缩、结晶⑷味精生产中异常现象及其处理9. 谷氨酸清洁生产工艺⑴谷氨酸清洁生产工艺概述⑵提取谷氨酸闭路循环工艺⑶发酵废母液提取菌体蛋白工艺、生产饲料酵母工艺、发酵母液浓缩生产复合有机肥工艺、发酵废水生物处理工艺10. 氨基酸发酵机制⑴概述⑵酶活性的调控、酶合成的调控⑶氨基酸生物合成的调节机制11. 氨基酸产生菌的选育与发酵技术⑴氨基酸产生菌的选育与定向育种策略、用细胞内基因重组手段选育氨基酸产生菌、用重组DNA技术构建氨基酸工程菌、氨基酸产生菌的稳定化⑵发酵条件对氨基酸发酵的影响⑶氨基酸的提取与精制12. 天冬氨酸族氨基酸发酵⑴天冬氨酸族氨基酸生物合成途径⑵天冬氨酸族氨基酸生产菌的选育及发酵机制⑶影响天冬氨酸族氨基酸发酵的主要因素⑷赖氨酸发酵、苏氨酸发酵、蛋氨酸发酵、高丝氨酸发酵、天冬氨酸发酵13. 鸟氨酸、瓜氨酸和精氨酸发酵14. 异亮氨酸、亮氨酸与缬氨酸发酵15. 色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸发酵16. 丙氨酸、脯氨酸、谷氨酸胺和组氨酸发酵五、学时分配表六、建议教材与教学参考书1.《氨基酸工艺学》，陈宁，中国轻工业出版社，2007年1月七、课程考核方式与成绩评定本课程采取的考核方式如：考试、考查、论文等。
氨基酸工艺学
1 作为谷氨酸发酵工业原料的水解糖液，必须具备以下条件:(1) 糖液中还原糖的含量要达到发酵用糖浓度的要求(2) 糖液洁净，是杏黄色或黄绿色，有一定的透光度。
水解糖液的透光度在一定程度上反映了糖液质量的高低。
透光度低，常常是由于淀粉水解过程中发生的葡萄糖复合反应程度高，产生的色素等杂质多，或者由于糖液中的脱色条件控制不当所致。
(3) 糖液中不含糊精。
糊精并不能被谷氨酸菌利用，它的存在使发酵过程泡沫增多，易于逃料，发酵难以控制，也容易引起杂菌污染。
(4) 糖液不能变质。
这就要求水解糖液的放置时间不宜太长，以免长菌、发酵而降低糖液的营养成分或产生其他的抑制物，一般现做现用。
2 淀粉水解糖的制备方法比较酸解法 (acid hydrolysis method)酸解法又称酸糖化法。
它是以酸 (无机酸或有机酸)为催化剂，在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。
优点：用酸解法生产葡萄糖，具有生产方便、设备要求简单、水解时间短、设备生产能力大等优点。
缺点：水解作用是在高温、高压及一定酸度条件下进行的，因此，酸解法要求有耐腐蚀、耐高温、耐高压的设备。
淀粉在酸水解过程中研发生的化学变化是很复杂的，除了淀粉的水解反应外，尚有副反应的发生，这将造成葡萄糖的损失而使淀粉的转化率降低。
酸水解法对淀粉原料要求较严格，淀粉颗粒不宜过大，大小要均匀。
颗粒大，易造成水解不透彻;淀粉乳浓度也不宜过高，浓度高，淀粉转化率低，这些是酸解法存在的待解决的问题。
酶解法 (enzyme hydrolysis method )酶解法是用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的工艺。
利用α-淀粉酶将淀粉液化转化为糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加，这个过程称为液化（liquification)。
利用糖化酶将糊精及低聚糖进一步水解转化为葡萄糖，这个过程在生产中称为糖化(saccharification)。
淀粉的液化和糖化都是在酶的作用下进行的，故酶解法又有双酶 (或多酶)水解法之称(double-enzyme hydrolysis method)。
氨基酸工艺学
氨基酸工艺学氨基酸工艺学是研究氨基酸的生产和应用的一门学科。
氨基酸是构成蛋白质的基本组成单元，对人体的生理功能起着重要的作用，同时也被广泛应用于食品、医药、化妆品等领域。
氨基酸工艺学的研究旨在提高氨基酸的生产效率和质量，以满足不同领域对氨基酸的需求。
氨基酸的生产工艺主要包括发酵法和合成法。
发酵法是指利用微生物如大肠杆菌、酵母等在发酵过程中生产氨基酸。
这种方法具有成本低、环境友好等优点，因此被广泛应用于工业生产。
合成法则是通过化学合成的方法来生产氨基酸。
这种方法虽然成本较高，但可以生产更高纯度的氨基酸。
氨基酸工艺学的研究不仅关注氨基酸的生产方法，还关注产品的提纯、分离和应用。
提纯和分离的方法包括离子交换、层析、蒸馏等。
这些方法可以有效去除产物中的杂质，提高产物的纯度和质量。
应用方面，氨基酸可以用于制备肉制品、保健品、营养品等。
此外，氨基酸还可以作为工业原料，用于生产植物肥料、染料等。
氨基酸工艺学的研究对于提高产物质量和减少生产成本具有重要意义。
科学家们通过改进发酵条件、筛选优良的菌株、优化工艺流程等方式，不断提高氨基酸的产量和纯度。
此外，研究人员还探索新的氨基酸应用领域，拓宽氨基酸产业链，提高氨基酸的经济和社会效益。
在未来，氨基酸工艺学的研究将继续深入发展。
随着生物技术和合成化学的不断进步，氨基酸的生产效率和品质将进一步提高。
同时，对于氨基酸的应用领域将会不断拓展，为人类的健康和可持续发展做出更大的贡献。
氨基酸是生命体内构成蛋白质的基本组成单元，它们不仅在人体内发挥着重要的生理功能，还被广泛应用于食品、医药、化妆品等产业领域。
因此，对氨基酸工艺学的研究已经成为当前生物工程和化学工程领域的热点之一。
氨基酸的生产工艺主要有发酵法和合成法两种。
发酵法是利用特定的微生物进行发酵生产氨基酸。
常用的发酵微生物有大肠杆菌、酵母菌和放线菌等。
通过发酵工艺，可以将廉价的原料如糖、淀粉等转化为高价值的氨基酸。
相对于合成法，发酵法具有成本低、产品质量好、环境友好等优点，因此得到了广泛应用。
氨基酸工艺学PPT课件
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1
课程内容
绪论 谷氨酸发酵 其他氨基酸发酵
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2
教材及参考书
氨基酸工艺学 陈宁 中国轻工业出版社
氨基酸发酵工艺学 张克旭 中国轻工业出版社
味精工业手册（第二版） 于信令 中国轻工业出版社
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3
学习目的
以探讨氨基酸发酵工厂的生产技术为主 要目的。氨基酸发酵生产以发酵为主, 发酵的好坏是整个生产的关键,但后处 理提纯操作和提纯设备选用当否,也会
溶于有机溶剂。通常酒精能把氨基酸从其 溶液中沉淀析出。
– 旋光性：除了甘氨酸外，所有天然氨基酸
都具有旋光性，在酸中可以保持，用测定
比旋光度的方法可以测定氨基酸的纯度。
.
11
2. 化学性质
– 氨基酸的化学性质与其分子的特殊功能基 团有关。
– 氨基酸的羧基具有羧酸羧基的性质； – 氨基酸的氨基具有氨基的一切性质； – 侧链R基团参加的反应。
0102138常见的异常发酵现象及其处理方法异常现象原因分析处理方法0时ph值高1初尿过多2尿素灭菌温度过高时间过长停搅拌小通风菌体生长ph下降后再按正常发酵进行发酵前期ph值过高1初尿过多2菌种被烧死3种子感染噬菌体4培养基缺乏或抑制菌体生长2补种3按感染噬菌体处1感染噬菌体2培养基贫乏3菌种老化4前期风量过大或初尿过多抑制生1按感染噬菌体处理2补料搅拌3换种补种1菌种老化2前期风量过大后期无力3种子或发酵前期温度过高4生物素不足略减风量如残糖高可补种略减风量如残糖高可补种略减风量如残糖高可补种14h后od值继上升1生物素过量1提高风量提高温度2培养基丰富生物素过量通风不足空气短路搅拌转速低感染杂菌1提高风量提高ph2及时流尿提高ph3提高风量提高ph4按染菌处理发酵液变红色生物素充足风量不足提高风量谷氨酸生成后又下跌1ph偏低nh过量谷氨酸转变为谷酰胺2大量下跌可能染菌1及时流尿提高ph2按染菌处理泡沫太多1水解糖质量不好1改进水解糖质量2按染菌处理141第五节糖蜜原料强制发酵工艺表面活性剂的添加02吐温60青霉素的添加35单位ml发酵液工艺特点
氨基酸有机酸工艺学
第一章1人体所必需氨基酸:L-赖氨酸、L-苏氨酸、L-异亮氨酸、L-蛋氨酸、L-苯丙氨酸、L-色氨酸、L-亮氨酸和L-缬氨酸。
2氨基酸的生产方法:氨基酸的生产方法有直接发酵法、前体添加发酵法、酶法、提取法和化学合成法，尤以直接发酵法最为重要3名词解释代谢诶控制发酵：利用遗传学的方法或是其他生物化学的方法，人为地在DNA分子水平上改变和控制微生物的代谢，是目的产品大量生产、积累的发酵。
直接发酵法是借助于微生物具有合成自身所需氨基酸的能力，通过对微生物的诱变等处理，选育出各种营养缺陷型及氨基酸结构类似物抗性突变株，以解除代谢调节中的反馈抑制与阻遏，达到过量合成某种氨基酸的目的。
添加前体发酵法，又称微生物转化法。
这种方法使用葡萄糖作为发酵碳源和能源，再添加特异的前体物质（即在氨基酸生物合成途径中的一些合适的中间代谢产物），以避免氨基酸合成的反馈调节作用，经微生物作用将其有效地转变为目的氨基酸。
酶法是利用微生物中特定的酶作为催化剂，使底物经过酶催化生成所需的产品。
第二章1名词解释亚适量：能够满足菌体最大生长量的次适量浓度。
营养缺陷型：指通过诱变产生的，在某些营养物质的合成能力上出现缺陷，必须在基本培养基中加入相应的有机营养成分才能生长的变异菌株。
反馈：代谢反应产物使代谢过程速度加快者称为正反馈；反之为负反馈。
反馈抑制：是指代谢途径的终产物对催化该途径中的一个反应（通常是第一个反应）的酶活力的抑制，其实质是终产物结合到酶的变构部位，从而干扰酶和它底物的结合，当然与此相反为酶活性的激活。
反馈阻遏：是指终产物或终产物的结构类似物，阻止催化该途径的一个或几个反应中的一个或几个酶的合成，其实质是调节基因的作用，与此相反有酶合成的诱导。
优先合成：对于分支途径而言，由于催化某一分支反应的酶活性远远大于催化另一分支反应的酶活性，结果先合成酶活性大的那一分支的终产物。
当该终产物浓度达到一定浓度时，就会抑制该酶，使代谢转向合成另一分支的终产物。
氨基酸发酵工艺学
氨基酸发酵工艺学氨基酸发酵工艺学是一门研究氨基酸发酵过程的学科，其目的是通过深入研究氨基酸发酵过程的生化反应机理，优化发酵条件，提高氨基酸的产量和品质。
本文将从氨基酸的生物合成、发酵微生物、发酵过程控制等方面进行探讨。
一、氨基酸的生物合成氨基酸是生命体内的重要有机分子，是构成蛋白质的基本单元。
氨基酸的生物合成过程是通过一系列生化反应由简单的原料转化为复杂的有机物的过程，其中涉及到多种酶的催化作用。
氨基酸的生物合成过程可以分为两个阶段：第一阶段是核心骨架的合成，第二阶段是侧链的修饰。
核心骨架的合成是通过多种代谢途径实现的，其中最为重要的是糖酵解途径和三羧酸循环途径。
糖酵解途径是将葡萄糖分解为丙酮酸和乳酸等中间产物，再通过转化反应合成核心骨架；三羧酸循环途径则是将醋酸等有机酸转化为丙酮酸和草酸等中间产物，再通过转化反应合成核心骨架。
此外，还有其他代谢途径，如磷酸戊糖途径、戊糖酸途径等，也可以参与核心骨架的合成。
侧链的修饰是通过氨基酸转氨酶、氧化酶、脱羧酶等酶的作用实现的。
其中，氨基酸转氨酶可以将一个氨基酸的侧链转移到另一个氨基酸上，从而形成新的氨基酸；氧化酶可以将氨基酸的侧链氧化，从而形成新的侧链；脱羧酶可以将氨基酸的侧链脱羧，从而形成新的氨基酸。
通过这些修饰反应，可以合成大量不同种类的氨基酸。
二、发酵微生物氨基酸的发酵过程是由微生物完成的，这些微生物包括细菌、真菌、酵母等。
其中，最常用的氨基酸发酵微生物是大肠杆菌、蓝绿藻、突变株等。
大肠杆菌是一种广泛存在于自然界中的革兰氏阴性菌，具有很强的代谢能力和生存适应性。
在氨基酸发酵过程中，大肠杆菌可以利用多种碳源和氮源，通过调节发酵条件，产生不同种类和含量的氨基酸。
蓝绿藻是一种单细胞藻类，具有光合作用和异养作用两种代谢途径。
在光合作用条件下，蓝绿藻可以利用太阳能和CO2等无机物质合成有机物，其中包括氨基酸。
通过调节光照强度、温度、氧气含量等因素，可以提高蓝绿藻的氨基酸产量。
氨基酸生产工艺 ppt课件
甘氨酸：可用于清凉饮料
赖氨酸：加强食品、饲料
天冬甜肽（Aspartom）： L-Asp和L-phe合成
美国Searle公司30年前低热量营养性甜味剂
口感近似蔗糖，甜度为蔗糖的25~30倍，热量仅为 蔗糖的1/160，全球总销量已1.5万吨 阿丽泰(Alitame)：由天冬氨酸与丙氨酸合成 甜味更纯正，耐热性更好，最适用于面包、饼干、 蛋糕等焙烤食品
• 调节机制
• 生物素
葡萄糖 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 乙酰-CoA 天冬氨酸 增强反馈抑制 反馈抑制 α-酮戊二酸 谷氨酸
细胞膜通透性
生物素亚适量使得最后一代细菌 细胞变形、拉长，改变了细胞膜的 通透性，引起代谢失调，使谷氨酸 得以积累
草酰乙酸 柠檬酸
•调节机制
• 谷氨酸发酵中，糖代谢除受到生物素控制 外，也受到NH4+的影响。 • 使用生物素缺乏菌，在NH4+存在时，葡萄 糖以很快的消耗速度和高的收率生成谷氨 酸。 • 当NH4+不存在时，糖的消耗速度很慢，生 成物是α-酮戊二酸、丙酮酸、醋酸和琥珀 酸。
（二）、谷氨酸生产的工艺流程
微生物生长动力学模型的建立
培养基的配制与灭菌 菌种的扩大培养 菌体浓度 发酵过程中主要参数的检测 限制性基质浓度
发酵动力学实验
建立微生物生长动力学模型 亚硫酸钠氧化法 生化反应器重要参数KLa的检测 动态法(溶氧电极法)
谷氨酸生产工艺流程
培养基的配制 32 ℃,pH7.0, OD=1.0 32 ℃,pH7.0, 18~24h
?调节机制型钢截面只需少量加工即可用作构件省工省时成本低但型钢截面受型钢种类及型钢号限制难于完全与受力所需的面积相对应用料较多生物素细胞膜通透性葡萄糖磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸乙酰coa草酰乙酸柠檬酸谷氨酸天冬氨酸增强反馈抑制反馈抑制生物素亚适量使得最后一代细菌细胞变形拉长改变了细胞膜的通透性引起代谢失调使谷氨酸得以积累型钢截面只需少量加工即可用作构件省工省时成本低但型钢截面受型钢种类及型钢号限制难于完全与受力所需的面积相对应用料较多?调节机制谷氨酸发酵中糖代谢除受到生物素控制外也受到nh存在时葡萄糖以很快的消耗速度和高的收率生成谷氨不存在时糖的消耗速度很慢生成物是酮戊二酸丙酮酸醋酸和琥珀型钢截面只需少量加工即可用作构件省工省时成本低但型钢截面受型钢种类及型钢号限制难于完全与受力所需的面积相对应用料较多二谷氨酸生产的工艺流程型钢截面只需少量加工即可用作构件省工省时成本低但型钢截面受型钢种类及型钢号限制难于完全与受力所需的面积相对应用料较多微生物生长动力学模型的建立培养基的配制与灭菌菌种的扩大培养菌体浓度限制性基质浓度建立微生物生长动力学模型发酵过程中主要参数的检测生化反应器重要参数kla的检测亚硫酸钠氧化法动态法溶氧电极法发酵动力学实验型钢截面只需少量加工即可用作构件省工省时成本低但型钢截面受型钢种类及型钢号限制难于完全与受力所需的面积相对应用料较多培养基的配制三角瓶培养冷却接种固体斜面培养发酵过程参数的控制od值ph温度搅拌速度do值发酵过程参数测定还原糖的测定谷氨酸的测定菌体形态观察菌体浓度测定谷氨酸生产工艺流程ph70流加尿素调节0406测定菌体密度od值不再上升时菌体分裂完成约12h前期012h3335
氨基酸工艺学
氨基酸工艺学以上两幅图需要了解，有助于谷氨酸发酵的复习。
氨基酸发酵的代谢控制方式：（1）菌种的代谢调；（2）.控制发酵条件；（3）控制细胞的渗透性；（4）控制旁路代谢；（5）控制反馈作用物的浓度；（6）消除终产物的反馈抑制和阻遏作用；（7）促进ATP的积累，以利于氨基酸的生物合成。
谷氨酸的生物合成途径（葡萄糖对谷氨酸转化率）糖经EMP途径和HMP途径生成丙酮酸；丙酮酸氧化脱羧生成乙酰-CoA；丙酮酸经CO2固定途径生成草酰乙酸，两者形成柠檬酸进入TCA循环；TCA循环中间产物α-酮戊二酸，在谷氨酸脱氢酶的作用下，还原氨基化合成谷氨酸。
CO2固定途径：C6H12O6 + NH3 +1.5 O2 C5H9O4N + CO2 + 3 H2O1摩尔葡萄糖可以生成1摩尔的谷氨酸。
理论收率为81.7%（最高）。
乙醛酸循环途径：DCA途径发酵谷氨酸，糖的转化率大大降低6乙酰CoA + 2 NH3 + 3O2 2 C5H9O4N + 2 CO2 + 6 H2O理论转化率仅为54.4%（最低）。
所以实际转化率：在54.4%~81.7%之间。
现有葡萄糖生产主要是四个属：短杆菌属（短杆菌科），棒杆菌属、小杆菌属、节杆菌属（棒杆菌科）现有谷氨酸生产菌的主要特征：（说出特征并解释为什么有这种特征）1、细胞形态为球形，棒形以至短杆2、G+无芽孢，无鞭毛，不能运动3、都是需氧型微生物4、都是生物素缺陷型5、腺酶强阳性6、不分解淀粉、纤维素、油脂、酪蛋白及明胶等7、发酵中菌体发生明显的形态变化，同时发生细胞渗透性的变化8、、二氧化碳固定酶系活力强9、异柠檬酸裂解酶活力欠缺或微弱，乙醛酸循环弱10、a-酮戊二酸能力缺失或微弱11、还原性辅酶Ⅱ进入呼吸链能力弱12、柠檬酸合成酶、乌头羧酶，异柠檬酸脱氢酶以及谷氨酸脱氢酶活力强13、能利用醋酸，不能利用石蜡14、具有向环境中泄露谷氨酸的能力15、不分解利用谷氨酸，并能耐高浓度谷氨酸，产生谷氨酸5%以上生物素：对代谢调节与能荷的调节是不同额，能荷是对糖代谢流的调节，而生物素能够促进糖的EMP、HMP、TCA循环生物素结构式谷氨酸产生菌因环境条件的发酵转化控制发酵因子发酵转换氧不足时生成乳酸或琥珀酸；过量时生成α-酮戊二酸；适量则合成谷氨酸生物素充足时生成乳酸或琥珀酸；限量条件下即亚适量时则合成谷氨酸铵离子不足时合成α-酮戊二酸；过量时生成谷氨酰胺；适量时合成谷氨酸PH 酸性条件下：N-乙酰谷胺酰胺；中性或微碱性条件下：谷氨酸磷高浓度时：缬氨酸；适量时：谷氨酸谷氨酸的发酵控制发酵培养基：需要大量C、N源，控制生物素（1）碳源淀粉水解糖要求：目前国内谷氨酸发酵糖浓度为（125~150g/L）（2）氮源作用：1.合成菌体Pro、核酸等合成物质；2.一部分用于调节PH。