发酵法L-苏氨酸生产研究
氨酸发酵液提取苏氨酸之陶瓷膜法
氨酸发酵液提取苏氨酸之陶瓷膜法
L—苏氨酸是构成人类及动植物蛋白质的一种必需氨基酸。
L—苏氨酸主要用于医药、化学试剂、食品强化剂和饲料添加剂等领域。
目前，我国L—苏氨酸生产以发酵法为主，传统L—苏氨酸生产过程中大部分是以玉米浆和糖蜜作为发酵氮源，通过L—苏氨酸转化菌株进行发酵，发酵液经陶瓷膜设备进行截留，将其中的菌体蛋白等杂质去除，再经浓缩结晶、离心分离、干燥、筛分和包装等工艺操作，获得L—苏氨酸成品。
陶瓷膜是由氧化铝、氧化锆、氧化钛等无机材料经高温烧结制成的膜分离过滤元件。
具有分离精度高、通量大、化学稳定性好、机械强度大、耐酸碱、耐腐蚀、耐菌、耐高温、抗污染、易清洗、操作维护简便、使用寿命长等优势。
近年来，陶瓷膜过滤技术已经逐渐成为氨酸发酵液提取苏氨酸的主流工艺，发酵液经陶瓷膜设备进行截留，将其中的菌体、蛋白等杂质去除，减轻了后续处理负担。
陶瓷膜处理技术采用错流过滤，对浓缩液处理也是关键之一。
一般采用板框式压滤处理浓缩液，清液回入陶瓷膜系统，而滤饼可作为副产品。
以上为大家介绍的就是氨酸发酵液提取苏氨酸之陶瓷膜法，希望对大家有帮助。
【2019年整理】苏氨酸发酵设计
一、设计方案天然存在的L- 苏氨酸为无色或微黄色晶体，无臭、微甜,可溶于水,20℃时溶解度为9g/100mL，难溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂，熔点为253～257℃。
L- 苏氨酸的解离常数为pKCOOH=2.15，pKNH2=9.12，等电点pI（25℃）=5.64。
目前，L- 苏氨酸的制备方法主要有生物合成法、化学合成法和蛋白质水解法三种。
然而，在工业化生产中，化学合成法和蛋白质水解法由于存在一些缺陷已经基本不被使用。
生物合成法则因生产成本低、资源节约、环境污染小等优点逐渐成为工业化生产L- 苏氨酸的主要方式。
生物合成法包括直接发酵法和酶转化法两种。
微生物发酵法生产苏氨酸是目前生产苏氨酸的主要方法。
采用基因工程菌进行发酵法生产，产酸可达100g/L 以上。
目前国内外已经利用微生物发酵法批量生产苏氨酸。
1.1 设计条件（1）650L苏氨酸发酵罐，分批发酵；（2）主发酵罐的尺寸及附件的设计；1.2 发酵工艺发酵法生产L-苏氨酸,通常采用短杆菌属细菌的α-氨基-β-羟基戊酸(AHV)和S-(2-氨基乙基)-L -半胱氨酸(AEC )双重抗性变异。
图一 苏氨酸发酵工艺流程1.3. 发酵罐尺寸及整体设计罐中的培养液因通气和搅拌会引起液面上升和产生泡沫，因此罐中实际装料量V 不能过大，一般取装料系数为0.6～0.75。
取装料系数o η为0.6 ,则发酵罐需装料体积为：L V V 3906.065000=⨯=⨯=η发酵罐尺寸确定发酵罐体部分的尺寸有一定的比例，罐的高度与直径之比一般为1.7～4倍左右。
1.3.1 确定发酵罐直径和高度标准式发酵罐的筒体高度和直径比：H/D 约为1.7~4 发酵罐的容量一般指圆筒体的体积加椭圆形底的体积。
V 0 = V C +2 V b Vc=(π/4) D 2 H 0V b =(π/4)D 2(h b +2/3h a )≈1.5D 3 式中：V 0—发酵罐全容量，m 3；V C —圆柱部分体积，m 3； V b —椭圆底体积，m 3； H 0—圆柱部分高度，m.因此： V 0 = V C + V b = (π/4) D 2[H 0+2(h b +1/6D)] 取 H 0/D = 2V 0 = (7π/12)D 3 +(2π/4)D 2h b可知：D=0.69m ， 椭圆短半轴长度：h a =0.25D=0.25×0.69=0.1725 可知：D=0.69m则有：H 0=2D=1.38 m D i =1/3D=0.23 m S=3D i =3×0.23=0.69m C=D i =0.23 m B=0.1D=0.1×0.69=0.069 m h a =0.25D=0.25×0.69=0.173 m不同设备的厚度不同，h b 可取30 mm 、40 mm 、50 mm 。
苏氨酸生产工艺
苏氨酸生产工艺苏氨酸（S-adenosylmethionine）是一种重要的生物活性小分子，广泛存在于各种生物体内，包括人体。
苏氨酸在生物体内扮演着重要的角色，参与了多种生物化学反应，包括DNA修复、甲基化等过程。
因此，苏氨酸在医药、保健品等领域具有广泛的应用价值。
苏氨酸的生产工艺主要基于大肠杆菌（E. coli）发酵技术。
下面将详细介绍苏氨酸的生产工艺。
首先，苏氨酸的生产源于大肠杆菌中的硫酸腺苷（Adenosylsulfate，AS），通过一系列的反应转化为苏氨酸。
硫酸腺苷是一种高能酸，是苏氨酸合成的关键中间体。
大肠杆菌通过苏氨酸增生途径合成硫酸腺苷，然后将硫酸腺苷转化为苏氨酸。
其次，为了提高苏氨酸的产量和纯度，需要对发酵条件进行优化。
常用的发酵条件包括温度、pH值和氧气供应。
通常，大肠杆菌的最适生长温度为37℃，最适生长pH值为7.0。
此外，通过控制氧气供应，可以提高苏氨酸的产量。
氧气可以作为电子受体参与细胞的代谢过程，从而增加苏氨酸的合成速率。
然后，为了提高苏氨酸的产量和纯度，还可以利用代谢工程技术对大肠杆菌进行改造。
通过改变大肠杆菌的基因组，例如对苏氨酸合成途径的关键酶进行增强表达，可以提高苏氨酸的合成速率。
此外，还可以通过抑制与苏氨酸合成相竞争的途径，如甲硫氨酸合成途径，来提高苏氨酸的选择性合成。
最后，苏氨酸的提取和纯化是制备苏氨酸的关键步骤。
通常采用离子交换层析、凝胶层析等技术对发酵液进行处理，使苏氨酸与其他组分分离。
此外，还可以通过冷冻干燥等技术将苏氨酸制成粉末，提高其保存稳定性。
在实际的生产中，还需要注意苏氨酸的稳定性和保存条件。
苏氨酸易受光、热和氧气的影响而降解，因此需要在低温、无光的条件下保存。
此外，苏氨酸也对酸碱度敏感，应避免与酸性或碱性物质接触。
总之，苏氨酸的生产工艺主要基于大肠杆菌发酵技术，通过优化发酵条件、利用代谢工程技术和提取纯化技术，可以实现高产、高纯度的苏氨酸生产。
发酵读书报告——溶氧对L-苏氨酸发酵的影响及控制
溶氧对L-苏氨酸发酵的影响及控制一、L-苏氨酸的简介及应用根据黄金等[6]的研究可知，苏氨酸(Threonine)化学名称为α-氨基-β-羟基丁酸, 1935年由W.C.Rose在纤维蛋白水解物中分离和鉴定出来。
因结构与苏糖相似,故将其命名为苏氨酸.苏氨酸有4种异构体,天然存在并对机体有生理作用的是L-苏氨酸.其化学结构式为:L-苏氨酸是人与动物体内所必需的一种氨基酸,具有恢复人体疲劳,促进生长发育的效果,由于人体自身不能合成,必须从食物中摄取，L-苏氨酸作为食品添加剂广泛应用于饲料工业、保健食品和医药工业。
二、直接发酵法生产L-苏氨酸的工艺流程生物合成法则因生产成本低、资源节约和环境污染小等优点逐渐成为工业化生产L-苏氨酸的主要方法，包括直接发酵法和酶转化法两种。
酶转化法具有专一性高、产品单一、易于精制等优点，但目前发展还不成熟。
目前工业上常用的发酵菌种有L-苏氨酸生产菌TRFC，乳糖发酵短杆菌、L-苏氨酸ZT-1菌株等[4]直接发酵制L-苏氨酸。
工艺流程：淀粉水解糖的制备菌种扩大培养发酵培养分离纯化。
根据吴泽华; 王志强等[1]的研究，以淀粉为原料，经液化、糖化制得高质量糖液，既而经苏氨酸基因工程菌通过种子罐、发酵罐发酵、发酵结束的苏氨酸发酵液膜过滤后的清液经脱色、浓缩、结晶、干燥、包装得到L-苏氨酸产品；膜过滤后的滤渣经浓缩、喷雾造粒、筛分、干燥、包装得L-苏氨酸菌体饲料蛋白产品。
三、溶氧对L-苏氨酸发酵的影响L-苏氨酸生产菌为高需氧菌,氧在生物反应器中对菌体的生长、产物的形成、维持细胞的代谢具有重要作用,但氧在发酵液中溶解度很低,使溶氧成为L-苏氨酸发酵的关键性限制因素。
根据张智等[2]可知溶解氧对发酵的影响分为两方面：一是溶氧浓度影响与呼吸链有关的能量代谢，从而影响微生物生长；另一是氧直接参与产物合成。
在发酵过程中，必须供给适量的无菌空气，菌体才能繁殖和积累所需代谢产物。
不同菌种及不同发酵阶段的菌体的需氧量是不同的，发酵液的DO值直接影响微生物的酶的活性、代谢途径及产物产量。
l-高丝氨酸的合成
L-高丝氨酸的合成
L-高丝氨酸（L-Homoserine）是一种天然存在于细菌和真菌中的氨基酸。
它可以通过多种途径进行合成，以下是其中的两种常见方法：
1. 通过L-苏氨酸合成：
L-苏氨酸是L-高丝氨酸的前体物质，可以通过以下步骤合成：
-将L-苏氨酸与乙酰辅酶A反应，生成乙酰L-苏氨酸。
-将乙酰L-苏氨酸与二氢叶酸反应，生成四氢叶酸。
-将四氢叶酸与L-亮氨酸反应，生成L-高丝氨酸。
2. 通过L-异亮氨酸合成：
L-异亮氨酸是另一种可以作为L-高丝氨酸前体物质的氨基酸。
可以通过以下步骤合成：
-将L-异亮氨酸与乙酰辅酶A反应，生成乙酰L-异亮氨酸。
-将乙酰L-异亮氨酸与二氢叶酸反应，生成四氢叶酸。
-将四氢叶酸与L-亮氨酸反应，生成L-高丝氨酸。
以上两种方法都是在微生物发酵中进行的，其中第一种方法比较常用。
此外，还有其他的合成方法，但都需要在实验室条件下进行。
苏氨酸 生产工艺
苏氨酸生产工艺
苏氨酸是一种重要的氨基酸，广泛应用于食品、化妆品和医药等领域。
下面是苏氨酸的生产工艺介绍。
苏氨酸的生产工艺主要包括以下几个步骤：原料准备、发酵、提取、精制和包装。
首先是原料准备。
苏氨酸的主要原料是谷维素，可以通过谷物副产物、木质素和纤维素等进行提取。
原料的选择和处理对后续工艺起到重要的影响，需要确保原料的纯度和质量。
接下来是发酵。
将处理后的原料加入到发酵罐中，接种适量的苏氨酸发酵菌种，进行发酵。
发酵条件的控制非常重要，包括温度、pH值、氧气供应等，可以通过自动化控制系统进行监测和调整。
发酵完成后，需要对发酵液进行提取。
常用的提取方法是中和法或溶剂提取法。
中和法是利用无机酸将发酵液中的苏氨酸中和成苏氨酸盐，然后通过析出或浓缩等工艺步骤将苏氨酸盐分离。
溶剂提取法是利用有机溶剂将苏氨酸提取至有机相中，然后进行脱溶剂和浓缩等步骤将苏氨酸分离。
提取后的溶液需要进行精制。
精制工艺主要包括过滤、结晶、干燥等步骤，通过对溶液进行物理或化学处理，去除杂质、提高苏氨酸的纯度。
最后是包装。
将精制后的苏氨酸产品进行包装，常用的包装方
式包括塑料袋、桶装或瓶装等。
在包装过程中，需要保证产品的卫生和密封性。
以上就是苏氨酸的生产工艺的主要步骤。
在实际生产过程中，还需要进行工艺参数的优化和调整，以提高产量和质量，并采取合适的控制措施，确保产品符合相关标准。
苏氨酸含量测定方法介绍
发酵液中苏氨酸含量测定方法研究目录：公司动态作者： wanglihong 更新时间：2011/3/21 19:42:56 点击量：2406 来源:中国标准物质网L-苏氨酸是一种必需的氨基酸,主要用于医药、化学试剂、食品、饲料添加剂等方面。
目前,L-苏氨酸含量测定方法有氨基酸分析仪法、纸层析法、茚三酮法和甲醛法。
本文对上述几种测量方法的原理和方法进行介绍,并比较了各种方法的优缺点。
关键词L-苏氨酸;纸层析;茚三酮;甲醛法1 L-苏氨酸的理化性质L-苏氨酸(Threonine)化学名称是α—氨基—β—羟基丁酸,分子式为NH2—CH(C00H)—CHOH—CH3,分子量为119.12,外观为白色斜方晶系晶体或结晶性粉末、无臭、味微甜,约256℃熔化分解。
易溶于水,不溶于乙醇、乙醚和氯仿。
2 L-苏氨酸的应用L-苏氨酸是一种必需的氨基酸,苏氨酸主要用于医药、化学试剂、食品强化剂、饲料添加剂等方面。
特别是饲料添加剂方面的用量增长快速,它常添加到未成年仔猪和家禽的饲料中,因此,在欧盟国家和美洲国家,已广泛地应用于饲料行业。
3 L-苏氨酸的生产及检测方法苏氨酸的生产方法主要有发酵法,蛋白质水解法和化学合成法3种,微生物发酵法生产苏氨酸,因其工艺简单,成本低廉等优点已成为目前主流方法。
发酵中间过程中苏氨酸含量的测定方法有多种,主要有氨基酸分析仪法、茚三酮法、纸层析法、甲醛滴定法等。
3.1氨基酸分析仪法3.1.1原理氨基酸分析仪中的阳离子交换柱,利用氨基酸的pKa值的不同,用柠檬酸缓冲液不同的pH的变化使氨基酸被逐一淋洗下来;经处理后的苏氨酸发酵液经离子交换树脂吸附、分离,并以茚三酮作柱后衍生反应测定3.2纸层析法3.2.1原理纸层析法是以纸为载体的色谱法。
固定相一般为纸纤维上吸附的水分,流动相为不与水相溶的有机溶剂。
将试样点在纸条的一端,然后用适宜溶剂进行展开。
当组分移动一定距离后,由于各组分移动距离不同,最后形成互相分离的斑点。
苏氨酸生产工艺原理及其应用ppt课件
8h0.08MPa 、
8-
12h0.1MPa 、初定21m³。
.
8
苏氨酸发酵基本原理
发酵机理：L-苏氨酸生物合成经过EMP、TCA途径导向天冬氨酸足代谢、
HMP途径及赖氨酸、缬氨酸的生物合成也是其菌体代谢的重要途径。 大
罐控制条件： T37℃、pH7.0、通风比1：0.4v/v.min、接种量14.3% 、罐压
❖结晶过程： ① 首先是产生晶核；② 晶核在良好的环境中长大。
❖结晶的推动力是溶质的浓度差（Δc ＝ c – c*） c：实际浓度c*:饱和浓度
过饱和度的大小会影响晶核的形成速度和晶体的长大速度，这两个速度又影响最终晶体产品 的粒度和晶体粒度分布（即晶体质量）
成核现象可归纳成三种形式：
（1）初级均相成核：溶液在不含外来物体自发产生晶核称为初级均相成核。 （2）初级非均相成核：在外来物体（如大气微尘）诱导下产生晶核的现象称为初级非均相成 核。 （3）二次成核：溶液中已有溶质晶体存在的条件下形成晶核的现象为称为二次成核。二次成 核中又以接触成核占主导。 接触成核是指：新生的晶核是晶浆中已有的晶体颗粒在结晶器中与其它固体接触碰撞时产生 的晶体表层的碎粒。
葡萄糖 EMP 丙酮酸
乙酰辅酶A
TCA
缬氨酸
草酰乙酸 天冬氨酸
苏氨酸
.
9
苏氨酸发酵基本原理
Feed vessel
B alan ce P
C o n tro ller
Te m p . control system
Pump
Gas flow controller
conc.
Feed volume
AD converter
Agitation speed
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发酵法L-苏氨酸生产研究
摘要L-苏氨酸是一种重要的工业原料,它作为食品及饲料添加剂广泛应用于饲料、保健食品和医药工业。
本文介绍了发酵法生产L-苏氨酸的详细工艺,并对工艺流程的进行了的介绍,同时也对生产成本进行了分析。
本文对于L-苏氨酸发酵生产有很好的指导作用。
关键词L-苏氨酸;发酵;流程;成本
1 苏氨酸市场需求情况
L-苏氨酸是人体必需的氨基酸之一,人体自身不能合成,必需从食物中摄取,它作为食品及饲料添加剂广泛应用于饲料、保健食品和医药工业。
近年来,苏氨酸生产增长迅速;使用植物型饲料,成畜必须添加赖氨酸和苏氨酸。
目前全世界苏氨酸的需求量不应低于8万t/年,缺口较大,且每年将以10%~12%的速度递增。
在医药方面,苏氨酸是氨基酸大输液的主要成分之一。
常用于手术前后、创伤、烧伤、骨折、营养不良、慢性消耗性疾病等的辅助治疗,是临床用量很大的品种。
发酵法生产苏氨酸,其优点是可利用廉价的葡萄糖原料直接生产产品,菌种特性专一,发酵液中几乎不含其它氨基酸,提纯后产品质量好,成本低,易于大规模生产。
选择具有国际先进水平高产酸、高转化率基因工程菌种,生产苏氨酸,不但附加值更高,而且能够发挥氨基酸发酵企业自身的优势,改变氨基酸发酵企业产品单一,利润较薄的状况。
2 发酵法L-苏氨酸生产工艺情况
以淀粉为原料,经液化、糖化制得高质量糖液,既而经苏氨酸基因工程菌通过种子罐、发酵罐发酵、发酵结束的苏氨酸发酵液膜过滤后的清液经脱色、浓缩、结晶、干燥、包装得到L-苏氨酸产品;膜过滤后的滤渣经浓缩、喷雾造粒、筛分、干燥、包装得L-苏氨酸菌体饲料蛋白产品。
苏氨酸发酵菌种可采用国外具有世界领先水平高产酸、高转化率菌种。
3 发酵法L-苏氨酸技术特点
发酵法L-苏氨酸生产可采用国内外发展成熟的先进技术,使L-苏氨酸生产工艺达到更高水平。
1)制糖可采用美国高效喷射液化技术和复合酶糖化技术,提高淀粉—糖的转化率和DE值,降低生产成本;
2)发酵可采用先进的培养基连消技术,高精度空气膜滤技术,采用高糖流加技
术,全面采用自控技术,严格控制发酵参数在理论范围,确保发酵指标;
3)可采用先进的膜分离技术,去除发酵液中L-苏氨酸菌体及部分蛋白质,以利提高提取收得率和L-苏氨酸质量,同时L-苏氨酸菌体及蛋白生产L-苏氨酸菌体饲料蛋白产品,有利于降低生产成本;
4)普遍采用热偶联、二次蒸汽多次利用、用蒸汽泵进行真空冷却、高压蒸汽拖动空压机组、水多次利用、中水回用等节能措施,省汽省电省水。
从而获得良好的节能效果,大幅度降低产品成本;
5)采用国际先进的真空连续结晶工艺,确保结晶工艺控制点的稳定运行,L-苏氨酸的结晶收率大为提高,晶型整齐,外观漂亮,提高了产品档次;
6)采用先进的污水处理及回用方法,彻底消除废水污染,而且资源得以充分利用,做到清洁生产。
4 发酵法L-苏氨酸生产工艺关键过程介绍
4.1发酵菌种的选择
可采用大肠杆菌作为基因工程菌,将苏氨酸质粒整合到大肠杆菌染色体的操纵子上,构建新型的整合工程菌,进而解除反馈抑制,使代谢途径向产苏氨酸的方向进行。
筛选能在较低的溶氧条件下和较短的发酵培养时间内有较高的产酸和转化率的优良工程菌。
重组工程菌的细胞呼吸强度、能量代谢、最高菌浓和细胞干重均需明显优于比照菌株,表达质粒能维持较好的稳定性。
4.2 选用廉价发酵原料
根据本地条件,结合实际情况,可选用合适的碳源和氮源。
采用淀粉糖作为主要的碳源,玉米浆作为底料的氮源,玉米浆除能提供必需的氮源外还含有利于产酸的有益生长因子,同时辅以适量的无机盐和其他微量元素。
4.3 发酵工艺流程
斜面种子摇瓶种子一级种子罐主罐
从摇瓶到一级罐最佳接种量为0.05%,从一级种子罐到主罐最佳接种量为10%左右,根据一级罐和主罐的体积接种量可适当调整。
4.4 发酵条件及控制
苏氨酸发酵过程中产大量的热,控制发酵温度37℃;控制最佳PH6.7~7.0,确保菌种生长和产酸。
苏氨酸发酵为耗氧发酵,溶氧的多少直接影响着代谢的方向,进而影响产酸和转化率,过程中必须控制溶氧大于20%;改良培养基配方和控制条件,
减少菌种对溶解氧需求;定期环境消毒,控制排污,控制活菌的排放,定期清理空气过滤系统,减少染菌机率。
4.5 精制条件及控制
发酵液的质量高低决定着精制收率与产品质量,同时发酵液必须先经过加热、调酸处理,然后经过陶瓷膜过滤,除去菌丝体,大分子色素,杂质等;同时料液需经过活性炭进一步脱色与纯化;结晶过程中要做到结晶浓度、结晶速度、颗粒大小的控制;采用先进的流化床技术使成品在颜色,水分,颗粒大小等有良好的控制。
5 发酵法L-苏氨酸成本分析与经济效益
5.1 产品方案
饲料级L-苏氨酸,L-苏氨酸菌体蛋白饲料。
5.2 产品成本估算
发酵法生产L-苏氨酸,淀粉单耗可控制在每吨苏氨酸2.378t左右,水、电、汽成本可控制每吨2 000元以内,生产饲料级L-苏氨酸生产成本可控制在10 000元/t左右(生产成本,不包括人员工资,设备折旧,销售管理等费用),当前的市场平均售价约为15 000元/t(含税),相比其他氨基酸产品利润要大,市场需求量大,发展前景更好。
参考文献
[1]贾冬舒.苏氨酸市场现状及发展前景.饲料广角,2OO6 (1):28-29.
[2]冯烁.L-苏氨酸的生产工艺.广东饲料,2010(5).
[3]蔡传康,王东阳. 苏氨酸生产工艺概述及要点.发酵科技通讯,2008(1).。