色氨酸发酵
色氨酸发酵
班级：生物3111 姓名：解成文 学号：3112112108
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。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,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。
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。
色氨酸发酵过程中由于无机盐的消耗及产酸引起PH变化，所以发酵过程中适当流加氨水或液氨调节PH，控制最佳PH值在6.9左右。
色氨酸发酵为耗氧发酵，并且产酸过程中用氧量比较大，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，溶氧低于20%容易发生菌体自溶、乙酸产量增加，所以在主发酵过程中必须控制溶氧大于20%，这要求我们采用先进的通风搅拌装置，设计合理的发酵罐径高比，增加通气量提高溶解氧。
色氨酸发酵过程中，采用高糖流加技术，使发酵糖浓度始终处于低浓度，从而有效减少残糖对发酵产生的抑制作用，避免发酵后期产生乙酸上升的现象，保证高产酸及转化率。此外，色氨酸发酵生产可采用先进的培养基连消技术，高精度空气膜滤技术，使发酵污染程度控制最低水平，确保发酵产酸水平；对发酵车间的环境定期进行消毒，提高环境清洁度，对排污要控制，对排污口要用漂白粉处理，对空气过滤系统要定期清理，减少染菌机率。
3、发酵法生产色氨酸过程代谢控制
芳香族氨基酸的生物合成存在着特定的代谢调节机制,因此不可能从自然界中找到大量积累色氨酸的菌株，但是可以黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌等为出发菌株,设法得到从遗传角度解除了芳香族氨基酸生物合成正常代谢调节机制的突变菌株,用微生物直接发酵法生产色氨酸"这些方法包括:解除菌体自身反馈调节、切断支路代谢、增加前体物的合成等。
4、发酵法生产色氨酸产物提取工艺
色氨酸的工业生产常常会受到生产成本的制约,而在生产成本的结构中,分离纯化等下游工程的成本占有相当大的比例。据报道,从发酵液中分离纯化L-色氨酸的方法有离子交换法、结晶法等,其中离子交换法具有工艺简便、投资少、节能、污染少的优点,很适合于工业推广。徐琪寿等采用D061阳离子交换树脂从发酵液中分离纯化L-色氨酸,提取率为45%~50%。梅丛笑等采用003*7阳离子交换树脂从发酵液中分离纯化L-色氨酸,提取率为68%。用001*7阳离子交换树脂吸附L-色氨酸,浓缩结晶得到成品的总提取率为73.10%
5、不同菌种生产能力的比较
先后有Osamu Kurahashi等、Katsumata Ryoichid等根据代谢控制发酵原理对L-色氨酸发酵进行了研究。王健等以谷氨酸棒杆菌Tx5-32为出发菌株,经硫酸二乙酯(DES)多次诱变处理,定向培育出1株L-色氨酸生产菌TQ2223。在优化条件下,该菌株发酵64 h产L-色氨酸7128 g/L。Ikeda以谷氨酸棒杆菌为出发菌株,经诱变得到的KY9456(Phe-+Tyr-)使色氨酸积累达到0115 g/L。近年来基因工程技术的发展为色氨酸的菌种选育提供了一个有效途径,也是今后育种的主要方向。目前,基因工程技术主要是通过基因扩增,增大生物合成途径中的限速酶(DS酶基因、trpE、trpD、trpC、trpB、trpA)的表达量,进而提高色氨酸产量。其次是通过对某些酶的基因进行体外诱变造成该基因所编码的酶不可逆失活,再将突变基因导入色氨酸生产菌中,解除Trp的反馈调节或切断分支代谢从而有利于色氨酸的积累。
如将与Trp合成有关的基因克隆到质粒pDTS9901上,然后导入Trp生产菌BPS-13中,产色氨酸3512 g/L(亲株产2011g/L)。Aiba等构建了包含trp操纵子基因(其中trpE和trpD基因失活)表达载体并克隆到E1coli,使色氨酸产量达到了612 g/L。针对葡萄糖代谢流途径的基因包括pgi、serA、PRPP合成酶基因等。Yajima Yoshihiro等人从色氨酸生产菌(枯草杆菌)中分离出含PRPP合成酶的基因片段,将其克隆到质粒pSEY146112上，导入具有5-FTr的枯草杆菌中,转化后PRPP合成酶的活力比原始菌提高319倍。该工程菌在含邻氨基苯甲酸010008g/L时发酵,产色氨酸量比原始菌株提高1~1125倍。Ikeda等人将来源不同的色氨酸代谢途径中关键酶包括DS酶基因、色氨酸合成基因簇、ANS酶和PRT酶基因同时进行谷氨酸棒杆菌KY10894菌株过表达,色氨酸产量提高了54%,达到43g/L。接下来将上述酶基因和酮糖转移酶基因转入色氨酸生产菌谷氨酸棒杆菌KY9218中进行过表达,色氨酸产量达58g/L,是目前报道的最高水平。
6、色氨酸的遗传标记
选育色氨酸操纵子中弱化子缺失突变型，也是积累色氨酸的有效措施，在色氨酸操纵子中存在一段DNA，该DNA具有减弱转录的作用，称为弱化子，因此，色氨酸操纵子除通过阻遏作用外，还通过弱化子的影响来调节色氨酸的生物合成，据报道，色氨酸操纵子中弱化子缺失突变型和色氨酸生物合成有关的酶都远远高于非缺失型菌株，因此，如果给色氨酸生产菌株带上这一标记，必然会提高色氨酸的产量。
为了产生较多的色氨酸，可以采用使色氨酸生产菌的细胞膜秀在加大的方法，导致细胞内色氨酸向培养基中渗透。色氨酸外渗降低了细胞内色氨酸浓度，有利于反应向生物合成色氨酸的方向进行，这可借助于选育谷氨酸生产菌时常用的方法，如选育抗维生素p类衍生物突变株、溶菌酶敏感型突变株、甘油缺陷突变株和油酸缺陷突变株。
根据代谢控制发酵理论，还可选育As缺陷的回复突变株，以提高色氨酸的积累。因为As受到色氨酸的反馈控制，而AS缺陷的回复突变株可以使AS恢复原来活性，但AS并不受到色氨酸的反馈控制，故有利于菌体内色氨酸的积累。同理，选育DS缺陷的回复突变株，可增加色氨酸的前体物DAHP的积累，也有利于色氨酸的积累。
此外，利用细胞融合的方法或转导的方法进行遗传重组，可使色氨酸产量进一步提高。
从色氨酸生物合成途径可以看出，4磷酸赤藓糖和磷酸烯醇式丙酮酸是合成色氨酸的前体，加强HMP途径，有利于EP和PEP的合成。因此，可选育增强HMP途径各个酶活性的突变株，还可以选育不能利用像D―葡萄糖或L阿拉伯糖等必须通过磷酸戊糖循环进行代谢的突变株，以提高EP和PEP的产量。
大肠杆菌发酵生产L-色氨酸工艺简析
大肠杆菌发酵生产L-色氨酸工艺简析
廖韦红;褚宏;纪衍英
【摘 要】本文对L-色氨酸进行了简要概述,指出利用大肠杆菌工程菌直接发酵生产L-色氨酸为国内主流方法,并对其成熟的发酵工艺控制、提取工艺进行了简析,并指出部分可进一步优化的工艺点。其中发酵工艺简析包括菌种培养基增加一定溶度抗生素和控制发酵温度来控制质粒稳定性;分析物料作用并提出优化后的种子、发酵培养基组成;菌种无需控制溶氧,而发酵则用溶氧反馈补料;控制乙酸和氨氮浓度、顺序升温缩短周期降低抑制性副产物作用。分离提取工艺简析包括硫酸酸化p H2-3,陶瓷膜过滤并控制滤液平均单位为14000-18000u/ml,阳离子树脂纯化,醋酸调p
H5.89,0.5%活性炭60℃脱色20-30min,蒸发浓缩结晶,纯化水洗涤整条工艺路线。
【期刊名称】《生物技术世界》
【年(卷),期】2016(000)004
【总页数】2页(P11-12)
【关键词】L-色氨酸;大肠杆菌;发酵生产;提取;工艺
【作 者】廖韦红;褚宏;纪衍英
【作者单位】[1]山东鲁抗生物制造有限公司，山东邹城273517;[2]山东鲁抗医药股份有限公司，山东济宁272000;[3]山东鲁抗立科有限公司，山东济宁272000
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ92 L-色氨酸，1825年首次被发现，是第二必需氨基酸，广泛应用于各行业。化学名为α-氨基-β-吲哚丙酸，白色或微黄色片状晶体或粉末，溶于水，在稀酸或稀碱中较稳定。在有NaOH、CuSO4存在下加热会分解产生大量吲哚。
其生产方法最早是化学合成法和蛋白质水解法，在上世纪90年代就被酶促转化法所替代。又因酶促反应法底物价格高，转化率低，很快被微生物发酵法替代，有添加前体发酵和直接发酵两种形式。前体物的价格比较昂贵，不利于降低成本。又随着重组DNA技术在L-色氨酸生产菌株的筛选中的可靠应用，使直接发酵法更具优势，成为目前的主流工业方法。
采用补料生物反应器对产L-色氨酸发酵条件的优化
第舞青荤}霄发酵科技通讯
采用补料生物反应器对产L一色氨酸发酵条件的优化
刘燕∽魏爱英2孟刚2徐庆阳1
(1、天津科技大学生物工程学院天津300457)(2、中国中轻国际工程有限公司北京100026)
摘要：L一色氨酸在医药、食品和饲料等方面广泛应用，市场需求量不断增加。本文以L一色氨酸生
产茵大肠杆菌TRTH在小型生物反应器上进行了发酵条件的摸索和优化，通过对接种量、发酵过程
pH、供氧等发酵条件进行了优化，获得优化的L一色氨酸发酵工艺条件，在最优条件下产酸量可达
12．39／L。关键词：L一色氨酸发酵补料生物反应器优化
L一色氨酸是含有吲哚基的中性芳香族氨基酸，是人体和动物生命活动中必需的氨基酸之一，
以游离态或结合态存在于生物体中，对人和动物的生长发育、新陈代谢起着非常重要的作用，被称为第二必需氨基酸，广泛应用于医药、食品以及饲
料等方面，且已经成为继蛋氨酸和赖氨酸之后的
第三大饲料添加氨基酸【l。21。L一色氨酸已用于静脉营养输液，对于抑郁症、失眠症、高血压及止痛等
亦有良效，在欧美一些国家已广泛应用于临床pI。L一色氨酸是一些植物蛋白中比较缺乏的氨基酸，用于强化食品和饲料，提高植物蛋白的利用率14J。L一色氨酸的生产最早主要是依靠化学合成
法和蛋白质水解法制造。随对微生物法生产L一色
氨酸的研究的不断发展，人们开始利用微生物法发酵生产L一色氨酸。现已走向实用并且处于主导
地位。微生物法大体可分为直接发酵法、微生物转化法和酶法[51。本实验采用补料生物反应器进行
L一色氨酸发酵条件的摸索，该仪器的优点在于可
以在线检测pH和溶氧，且含有六个罐体，可以同时进行六个重复试验，也可以同时进行不同样品
的筛选或发酵，可实现多种原辅料的流加，并自动控温，自动调节转速。本文主要以产L一色氨酸的
大肠杆菌菌株为基础进行了发酵控制条件的摸索和优化，得到了较好的发酵控制条件，为下一步应用于生产提供了基础，同时也为采用该仪器进行菌株筛选和发酵条件优化积累了经验。
L-色氨酸
L-色氨酸的生产及其代谢控制育种
摘要 本文综述了利用微生物生产L-色氨酸的各种方法和L-色氨酸的生物合成途径及其代谢调控机制，并介绍了利用重组DNA技术选育L-色氨酸高产菌的研究现状。
L-色氨酸是含有吲哚基的中性芳香族氨基酸，为白色或略带黄色叶片状结晶或粉末，水中溶解度1.l4g(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。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、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-色氨酸出发可合成5-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。色氨酸代谢失凋会引起糖尿病和神经错乱，因此在医学上被用作氨基酸注射液和复合氨基酸制剂。另外，由于色氨酸是一些植物蛋白中比较缺乏的氨基酸，用它强化食品和做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.色氨酸的生产方法
色氨酸的生产最早主要依*化学合成法和蛋白质水解法，但是随着对微生物法生产色氨酸研究的不断深入，这种方法已经走向实用并且处于主导地位。微生物法大体上可以分为直接发酵法、微生物转化法和酶法。近年来还出现了将直接发酵法与化学合成法相结合、直接发酵法与转化法相结合生产色氨酸的研究。另外，重组DNA技术在微生物育种和酶工业上的应用极大地推动了直接发酵法和酶法生产色氨酸的工业化进程。
1.1微生物转化法
亦称前体发酵法。这种方法使用葡萄糖作为碳源，同时添加合成色氨酸所需的前体物如邻氨基苯甲酸、吲哚等，利用微生物的色氨酸合成酶系来合成色氨酸。这种方法同直接发酵法一样，需要解除生物合成途径中大部分酶所受到的反馈调节，以使色氨酸能够高浓度蓄积。另外，所添加的前体物大都是抑制微生物生长的，因此添加量不可过高，一般采取分批少量添加的方法。同时可以筛选前体物的抗性突变株来提高前体物的添加量。例如采用枯草杆菌的5-FT抗性突变株SD-9在15L含6%葡萄糖的培养基中培养，在培养过程中每次添加少量6%的邻氨基苯甲酸溶液共2L，经120h后可生产色氨酸9.6g/L。微生物转化法的不足在于当转化液中前体物浓度较高时，转化率有所下降。另外，前体物的价格比较昂贵，不利于降低成本。
“L-色氨酸发酵中试与饲料添加剂研制”项目通过验收
科技市场 一４７一
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“罗非鱼无乳链球菌基因工程亚单位疫苗的研制”
“水产品中隐性孔雀石绿与环丙沙星快速检测试剂盒的研制” 两科研项目通过验收
近日，福建省淡水水产研究所承担的
两项科研项目通过了省科技厅组织的验
收。其中一项总体研究水平达到国内领
先。
福建省淡水所通过省属公益类科研专
项“罗非鱼无乳链球菌基因工程亚单位疫苗
的研制”的研究，以在国内首次分离的罗非
鱼流行病病原无乳链球菌为研究基础，率先
开展以Ｂ群链球菌表面免疫相关蛋白的基
因工程菌株，首次成功研制出罗非鱼链球菌
病基因工程亚单位疫苗。该疫苗的成功研
制有望解决罗非鱼养殖中大面积链球菌病 爆发的问题。项目研究还率先建立了罗非
鱼血清ＩｇＭ间接ＥＬＩＳＡ检测方法，该方法的
建立将为罗非鱼免疫抗体水平检测提供技
术支持。专家组认为，该项目总体研究水平
达到国内领先。
另一科研项目“水产品中隐性孔雀石
绿与环丙沙星快速检测试剂盒的研制”成
功研制出环丙沙星和孑Ｌ雀石绿的ＥＬＩＳＡ快
速检测试剂盒、环丙沙星和孑Ｌ雀石绿药物
残留的金标快速检测卡，申报专利２项、发
表论文２篇、培养硕士研究生１名，也通过
专家组的验收。
“Ｌ一色氨酸发酵中试与饲料添加剂研制”
项目通过验收
近日，集美大学生物工程学院苏国成教
授主持的福建省科技重点项目“Ｌ一色氨酸
发酵中试与饲料添加剂研制”（项目编号：
２００８１００２２）通过验收专家组验收。受福建
省科技厅委托，验收会由校科研处主持。
本项目组开展Ｌ一色氨酸产生菌发酵
代谢调控研究和中试生产工艺条件优化，确
ppc基因敲除对大肠杆菌L-色氨酸发酵的影响
Ｌ鑫ＥＴＦＥ物ＲＳ ＩＮ技ＢＩＯＴ术ＥＣＮ通ＯＬＯＧ讯Ｙ Ｖｏ１２４ Ｎｏ６ Ｎｏｖ２０１３ Ｈ ． ． ．， ８０ｌ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９—０００２．２０１３．０６．Ｏｌ ｌ
ｐｐｃ基因敲除对大肠杆菌 一色氨酸发酵的影响
申彤 ，徐庆阳 ，张成林 ，谢希贤
１．天津科技大学生物工程学院，工业发酵微生物教育部重点实验室，天津３００４５７： ２．新疆大学生命科学与技术学院，新疆乌鲁木齐８３００４６ 研究报告
［摘要］ 目的：减少大肠杆菌Ｌ－色氧酸前体物质磷酸烯醇式丙酮酸向草酰乙酸的代谢流，提高其Ｌ－色氨酸的产量。 方法：以大肠杆菌ＴＲＴＨ０７０９为出发菌株，利用Ｒｅｄ重组敲除技术敲除磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（Ｐｐｃ）编码基因ＰＰｃ． 并经测序和酶活性检测确证；对出发菌株和基因敲除菌株进行Ｌ－色氧酸发酵，对比分析发酵结果。结果：测序和酶 活性检测结果表明ｐｐｃ基因被成功敲除。发酵结果表明，与出发菌株相比，基因敲除菌株ＴＲＴＨ０７０９Ａｐｐ。生长速度减
慢，最终生物量减少３２％，Ｌ－色氧酸产量降低２７％，但糖酸转化率提高６％；向发酵培养基中添加１％琥珀酸后， ＴＲＴＨＯ７０９Ａｐｐｃ的生长速率和产酸量有所提高，但仍与出发菌株有一定差距。结论：虽然ＰＰｃ基因敲除对菌体生长和
产酸量影响较大，但能有效提高其糖酸转化率；选育Ｐｐｃ弱化的突变株以达到减弱代谢流且不影响菌体生长，以及增 加，Ｊ一色氨酸积累的目的，将是本研究今后的主要方向。
【关键词］，Ｊ一色氧酸；磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶；大肠杆菌
［中图分类号］Ｑ７８；ＴＱ９２２ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］ １００９—０００２（２０１３）０６—０８０１—０４
Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｇｅｎｅ ｐｐｃ Ｄｉｓｒｕｐｔｉｏｎ ｏｎ Ｌ－Ｔｒｙｐｔｏｐｈａｎ Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｂｙ
Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ
ＳＨＥＮ Ｔｏｎｇ ，ＸＵ Ｑｉｎｇ—Ｙａｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｃｈｅｎｇ—Ｌｉｎ ，ＸＩＥ Ｘｉ—Ｘｉａｎ
发酵液中色氨酸含量的快速测定
发酵液中色氨酸含量的快速测定3
王 健 陈 宁 徐咏全 杨海军 张克旭
(天津科技大学食品科学与生物工程学院
,天津
,300222)
摘 要 报道了一种利用分光光度法快速测定发酵液中色氨酸的新方法。该方法基于在硫
酸存在下
,色氨酸与对二甲胺基苯甲醛缩合生成蓝色化合物
,该产物在
600nm处有吸收峰
,
对色氨酸测定的范围为
0～
100μ
g/mL,工作曲线方程为
C=23
.56
A,C为色氨酸
,A为吸光
度。相关系数为
R2
=0
.9972。
关键词 色氨酸
,对二甲氨基苯甲醛
,分光光度法
第一作者
:博士研究生。
3天津市科委攻关项目(
No.983113711)
收稿时间
:2003-04-01 发酵液中
L2色氨酸的测定是发酵法生产
色氨酸中不可缺少的步骤
,它的定性和定量测
定方法有纸层析法、薄层分析、比色法、高效液
相色谱法、氨基酸分析仪测定法等[1～4]
。比色
法有对二甲胺基苯甲醛比色测定法及荧光测定
法等[2～4]
。对二甲胺基苯甲醛是
L2色氨酸的
特异性显色剂
,在实验室常用此法进行
L2色氨
酸的定量分析。已报道的对二甲胺基苯甲醛比
色测定法测定时间较长
,文中对该方法进行了
改进
,在硫酸介质中
,色氨酸与对二甲胺基苯甲
醛发生缩合反应生成的希夫碱在
600nm处有
吸收峰。通过实验讨论了上述缩合反应的条
件、反应时间及发酵液中副产氨基酸对测定的
影响。
1 材料与方法
1.1 仪 器
752紫外分光光度计。
1.2 试 剂
色氨酸储备液(
1g/L)
:准确称取
L2色氨
酸(天津德宇生物技术公司)
0.1000g(
105℃烘
1h)于
50mL烧杯中
,加入适量蒸馏水溶解
,然
后移入
100mL容量瓶中
,以蒸馏水定容
,使用
时稀释加入。
对二甲氨基苯甲醛储备液(
3g/L)
:准确称
取对二甲氨基苯甲醛
0.3000g,溶于
100mL1∶1H
2SO
4中
,使用时直接取用。
亚硝酸钠溶液(
2%)
:准确称取亚硝酸钠
0.200g于烧杯中
,然后移入
10mL容量瓶中
,
以蒸馏水定容
,新鲜配制。
1.3 实验方法
准确量取不同浓度的色氨酸溶液
色氨酸的开发与应用进展
发酵科技通讯 第４０卷
色氨酸的开发与应用进展
汪多仁
（中国石油吉林石化公司 吉林 １３２１０１）
摘 要：全文介绍了色氨酸的性能，生产的主要技术路线与最佳的操作条件及有关进展情况。对现 ３－业化运行的主要色氨酸生产工艺的技术特点进行了具体的分析和总结，阐述了国内外研究开发的现
状与发展趋势。并探讨了扩大应用范围等的前景与市场需求。 关键词：色氨酸 开发应用
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｒｙｂｔｂｎａ
Ｗａｎｇ Ｄｕｏ－Ｒｅｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ ａｎｄ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｕｒｉｔｙ ｇｌｕ ｃｏｓｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅｓ
ｉｎ Ｔｒｙｐｔｏｐｈａｎ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｅｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ Ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｕｒｉｔｙ ｇｌｕｃｏｓｅ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ａｎｄ ｒｅｖｉｅｗｅｄ，ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｆ Ｔｒｙｐｔｏｐｈａｎ
ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｎｅｗ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｂｏｒａｔｅ ｗｈｉｓｋｅｒ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｓｔａｔｕｓ ｑｕｏ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ ｓｅｎｄｓ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｆｏｒ ｆｕｔｕｒｅ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｒｅ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ａｎｄ ｍａｒｋｅｄ ｄｅｍａｎ Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｔｒｙｐｔｏｐｈａｎ ｄｅｖｅｌｐｍｅｎｔ Ｕｓｅ
色氨酸的开发与应用进展 2
江西饲料 ２０１１年第３期
≯ 。
摘 要：全文介绍了色氨酸的性能，生产的主要技术路线与最佳的操作条件及有关进展情况。对现 代工业化运行的主要色氨酸生产工艺的技术特点进行了具体的分析和总结，阐述了国内外研究开发的 现状与发展趋势。并探讨了扩大应用范围等的前景与市场需求。 关键词：色氨酸；开发；应用 中图分类号：￥８１６．７９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—６１３７（２０１１）０３—００２１—０５
１ 理化性质
色氨酸（Ｔｒｙｐｔｏｐｈａｎ）分子量２０４．２３，含氮量
１３．７％。为白色或淡黄色结晶粉末，无臭或略有异 味，水中溶解度１．１４ ｇ（２５￣Ｃ），溶于热吡啶，微溶于
乙醇，不溶于氯仿、乙醚，在稀酸或稀碱中较稳 定，但存在其他氨基酸或糖类时则易分解，迅速
加热时于２１０￣Ｃ发黄。２９０￣Ｃ分解。色氨酸属于芳
香族氨基酸。在动物体内可转化为烟酸，转化率 ２％，即１００ ｍｇ色氨酸可转化为２ ｍｇ烟酸。
含量似ＤＩ，－色氨酸计）Ｉ＞９８．５％，氯化物＜０．２％， 氨盐＜０．０４％。重金属＜２ｘｌＯ ，砷＜２ｘｌＯ 。
色氨酸为仅一氨基一Ｂ一吲哚丙酸，有Ｌ一型和 Ｄ一型两种同分异构体。Ｌ一色氨酸又称为Ｌ一胰化 蛋白酶氨基酸，化学名称为Ｌ一氨基吲哚基丙酸，
是含有吲哚基的中性芳香族氨基酸。它有三种光
学异构体，长时间光照则着色。Ｌ一色氨酸与水共
热产生少量吲哚，如在ＮａＯＨ、ＣｕＳＯ 存在下加 热，则产生多量吲哚。 ２ 工艺开发 ２．１发酵法
以葡萄糖为原料，利用基因重组技术提高色 氨酸发酵用酶的活力。
２．２化学合成酶法
酶法合成色氨酸途径可归结为以下三种： ①以吲哚乙酸和丝氨酸为原料的酶法。②以吲哚
和丙酮为原料的酶法。③以吲哚为原料且经由
ＤＬ—ＴＭＨ的酶法。
酶法是利用微生物Ｌ一色氨酸生物合成酶系 的催化功能生产Ｌ＿色氨酸的。这些酶包括色氨酸 酶、色氨酸合成酶、丝氨酸消旋酶等。根据提供这
发酵液中色氨酸含量高通量快速测定
收稿日期:2007-12-06作者简介:于金龙,男(
1977-)
军事医学科学院在读博士,主要从事代谢工程研究,E-mail:yjlsy2002@3Correspondingauthor.基金来源:本课题由国家自然科学基金(30300010)资助。发酵液中色氨酸含量高通量快速测定
于金龙1,郭长江3,黄英武23,徐琪寿13
(1军事医学科学院放射与辐射医学研究所北京100850;2解放军306医院中心实验室北京100101;
3军事医学科学院卫生与环境医学研究所天津300050)
摘要:为了高通量筛选色氨酸工程菌,利用色氨酸与MAA在酸性条件下产生荧光物质(激发波长253nm,发射波长450nm),荧光强度与色氨酸含量在一定范围内成正比的原理,建立了96孔微孔板中高通量测定发酵液色氨酸含量的方法。反应液80℃反应15min后,测量荧光强度。线性范围为1mg・L-1～100mg・L-1,为大规模筛选色氨酸基因工程菌打下了基础。关键词:色氨酸;高通量;荧光测定中图分类号:TQ920.1文献标识码:A文章编号:1006-8376(2008)01-0070-02
发酵液中色氨酸含量的快速测定是代谢工程生
产色氨酸过程中必不可少的步骤。色氨酸测定方法
主要有纸层析法、荧光法、高效液相色谱法、气相色
谱-质谱联用、质谱-质谱联用、毛细管电泳、酶/比色法以及酶电极法等[1,2]。其中荧光法灵敏度较
高、快速、方便[3],为了探讨荧光方法高通量测定细菌发酵液中色氨酸的可能性,本文利用色氨酸与
MAA在酸性条件下产生荧光物质(激发波长253
nm,发射波长450nm),荧光强度与色氨酸含量在一定范围内成正比的原理,建立了96孔微孔板中高通
量测定发酵液色氨酸含量的方法。为大规模筛选色
氨酸工程菌打下了基础。
1 试剂和仪器:
1.1 试剂
M9培养基、测试缓冲液(0.1mol・L-1柠檬酸,
0.2mol・L-1Na2HPO4・12H2O,0.4mmol・L-1亚硝
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。