氨基酸生产工艺
氨基酸生产工艺
主讲人：韩北忠
刘萍
氨基酸是构成蛋白成分
目前世界上可用发酵法生产氨基酸有20多种。
氨基酸
α 碳原子分别以共价键连接氢原子、羧基和氨基及侧链。侧链不同，氨基酸的性质不同。
氨基酸的用途
1. 食品工业：
强化食品(赖氨酸，苏氨酸，色氨酸于小麦中)
增鲜剂：谷氨酸单钠和天冬氨酸
苯丙氨酸与天冬氨酸可用于制造低热量二肽甜味剂(α-天冬酰苯丙氨酸甲酯),此产品1981年获FDA批准,现在每年产量已达数万吨。
2. 饲料工业：
甲硫氨酸等必需氨基酸可用于制造动物饲料
3. 医药工业：
多种复合氨基酸制剂可通过输液治疗营养或代谢失调
苯丙氨酸与氮芥子气合成的苯丙氨酸氮芥子气对骨髓肿瘤治疗有效,且副作用低。
4. 化学工业：谷氨基钠作洗涤剂,丙氨酸制造丙氨酸纤维。
氨基酸的生产方法
发酵法：
直接发酵法：野生菌株发酵、营养缺陷型突变发酵、抗氨基酸结构类似物突变株发酵、抗氨基酸结构类似物突变株的营养缺陷型菌株发酵和营养缺陷型回复突变株发酵。
添加前体法
酶法：利用微生物细胞或微生物产生的酶来制造氨基酸。
提取法：蛋白质水解，从水解液中提取。胱氨酸、半胱氨酸和酪氨酸
合成法：DL-蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸。
传统的提取法、酶法和化学合成法由于前体物的成本高,工艺复杂,难以达到工业化生产的目的。
生产氨基酸的大国为日本和德国。
日本的味之素、协和发酵及德国的德固沙是世界氨基酸生产的三巨头。它们能生产高品质的氨基酸,可直接用于输液制剂的生产。
日本在美国、法国等建立了合资的氨基酸生产厂家,生产氨基酸和天冬甜精等衍生物。
国内生产氨基酸的厂家主要是天津氨基酸公司,湖北八峰氨基酸公司,但目前无论生产规模及产品质量还难于与国外抗衡。
在80年代中后期,我国从日本的味之素、协和发酵以技贸合作的方式引进输液制剂的制造技术和仿造产品, 1991年销售量为二千万瓶,1996年达六千万瓶,主要厂家有无锡华瑞,北京费森尤斯,昆明康普莱特,但生产原
料都依赖进口。
据专家估计,到2000年,世界氨基酸产值可达45亿美元,占生物技术市场的7%,国内的氨基酸产值可达40亿元,占全国发酵产业总产值的12%。
氨基酸发酵生产发展的历史回顾
所谓氨基酸发酵,就是以糖类和铵盐为主要原料的培养基中培养微生物,积累特定的氨基酸。
这些方法成立的一个重要原因是使用选育成的氨基酸生物合成高能力的菌株。
菌株的育种
从自然界中筛选有产酸能力的菌株,并建立其培养条件.
在确立突变技术和阐明氨基酸生物合成系统调节机制的基础上发展为营养缺陷变异株、抗药性菌株的育种。随着重组DNA技术的发展,接合、转导、转染、细胞融合等手段首先用于体内基因重组,是早期用基因重组方法构建生产菌株的尝试。
随着载体、受体系统的构建及体外基因重组技术的日益完善,氨基酸生物工程菌的构建有了长足的发展。
苏氨酸等的生产菌株被成功地构建并应用于工业化生产。
2.1用野生株的方法
这是从自然界获得的分离菌株进行发酵生产的一种方法。
典型的例子就是谷氨酸发酵。
改变培养条件的发酵转换法中,有变化铵离子浓度、磷酸浓度，使谷氨酸转向谷氨酰胺和缬氨酸发酵
2.2用营养缺陷变异株的方法
这一方法是诱变出菌体内氨基酸生物合成某步反应阻遏的营养缺陷型变异体，使生物合成在中途停止，不让最终产物起控制作用。
这种方法中有用高丝氨酸缺陷株的赖氨酸发酵，有用精氨酸缺陷株的鸟氨酸发酵，还有用异亮氨酸缺陷株的脯氨酸发酵。
2.3类似物抗性变异株的方法
用一种与自己想获得的氨基酸结构相类似的化合物加入培养基内，使其发生控制作用，从而抑制微生物的生长。这样，就可以得到在这种培养基中能够生长的变异株，而这种变异株正是解除了调控机制的，能够生成过量的氨基酸。
利用此方法发酵的有:苏氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、组氨酸和精氨酸。
2.4 体内及体外基因重组的方法
基因工程包括细胞内基因重组方法和试管内的体外基因重组方法。
体内基因重组在应用上又称为杂交育种，主要方法包括：转化、转染、接合转移、转导和细胞融合等，这都是在细胞内暂时地产生染色体的局部二倍体，在两条DNA链之间引起两次以上的交叉，是遗传性重组现象。
细胞内基因重组技术的缺点是，现在只在同种或有近缘关系的微生物之间进行并较难成功。
代谢工程在阐明代谢途径及其调控规律的基础上，应用重组DNA技术可以改变代谢途径分支点上的流量或引入新的代谢步骤与构建新的代谢网络。
其主要步骤为:
鉴定目标代谢途径涉及的酶(特别是限速酶);
取得酶基因，必要时可用蛋白质工程技术，如定点诱变，基因剪接等，使蛋白具有新的特点(增强活性或稳定性、解除反馈抑制等);
将一种或多种异源的或改造后的酶基因与调节元件一起克隆进目标生物;
使调节元件的作用及培育条件最优化。
3.1载体-受体系统及克隆表达的研究
3.1.1受体的获得
目前使用的氨基酸工程菌受体主要是大肠杆菌K-12及棒状杆菌家族，通常是通过诱变选育出的基础产率较高的菌株。
大肠杆菌遗传背景研究得清楚，载体系统完善，利于工程菌的构建，但它含有内毒素且不能将蛋白产物分泌至胞外，为应用带来困难。
棒状杆菌能克服这两个缺点，但载体受体系统研究较晚且有限制修饰系统的障碍，所以获得利于外源基因导入及表达且能稳定遗传的受体菌是尚待解决的问题。
3.1.2载体的构建
有效的载体需要有在受体菌中可启动的复制起始位点，这可从棒状杆菌家族内源小质粒中获得;
载体所需的筛选标记及外源基因插入的多克隆位点，可从常用的克隆载体中获得。
3.1.3基因转移手段
由于棒状杆菌是革兰氏阳性菌，CaCl2转化法对它不适用。
通常采用的方法有:原生质体转化、转导，电转化，接合转移。
原生质体转化的方法是较早采用的方法，由于受到原生质体再生条件的局限，效率不高;
电转化方法由于高效，快速被广泛使用，目前它的转化效率可达到原生质体转化法的100～1000倍。
接合转移可用于基因在亲缘关系远的物种之间的转移，并且可将外源基因整合于染色体上，易于稳定遗传。
氨基酸发酵的代谢控制
控制发酵的条件
控制细胞渗透性
控制旁路代谢
降低反馈作用物的浓度
消除终产物的反馈抑制与阻遏作用
促进ATP的积累，以利氨基酸的生物合成
控制发酵的条件
专性需氧菌，控制环境条件可改变代谢途径和产物。
控制细胞渗透性
控制旁路代谢
降低反馈作用物的浓度
利用营养缺陷型突变株进行氨基酸发酵必须限制所要求的氨基酸的量。
消除终产物的反馈抑制与阻遏作用
使用抗氨基酸结构类似物突变株的方法。
促进ATP的积累，以利氨基酸的生物合成
ATP的积累可促进氨基酸的生物合成
氨基酸发酵的工艺控制
培养基
pH
温度
氧
培养基
1、碳源：淀粉水解糖、糖蜜、醋酸、乙醇、烷烃
碳源浓度过高时，对菌体生长不利，氨基酸的转化率降低。
菌种性质、生产氨基酸种类和所采用的发酵操作决定碳源种类
2、氮源：铵盐、尿素、氨水；
同时调整pH值。
营养缺陷型添加适量氨基酸主要以添加有机氮源水解液。
需生物素和氨基酸，以玉米浆作氮源。
尿素灭菌时形成磷酸铵镁盐，须单独灭菌。可分批流加。
氨水用pH自动控制连续流加
3、合适C/N
氮源用于调整pH。
合成菌体
生成氨基酸，因此比一般微生物发酵的C/N高。
4、磷酸盐：对发酵有显著影响。不足时糖代谢受抑制。
5、镁：是已糖磷酸化酶、柠檬酸脱氢酶和羧化酶的激活剂，并促进葡萄糖-6-磷酸脱氢酶活力。
6、钾：促进糖代谢。谷氨酸产酸期钾多利于产酸，钾少利于菌体生长。
7、钠：调节渗透压作用，一般在调节pH值时加入。
8、锰：是许多酶的激活剂。
9、铁：是细胞色素、细胞色素氧化酶和过氧化氢酶的活性基的组成分，可促进谷氨酸产生菌的生长。
10、铜离子：对氨基酸发酵有明显毒害作用。
生长因子：生物素
作用：影响细胞膜透性和代谢途径。
浓度：过多促进菌体生长，氨基酸产量低。过少菌体生长缓慢，发酵周期长。
与其它培养条件的关系：氧供给不足，生物素过量时，发酵向其它途径转化。
种类：玉米浆、麸皮水解液、甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜为来源。
pH对氨基酸发酵的影响及其控制
作用机理：主要影响酶的活性和菌的代谢。
控制pH方法：流加尿素和氨水
流加方式：根据菌体生长、pH变化、糖耗情况和发酵阶段等因素决定。
控制：
（1）菌体生长或耗糖慢时，少量多次流加尿素，避免pH过高
（2）菌体生长或耗糖过快时，流加尿素可多些，以抑制菌体生长。
（3）发酵后期，残糖少，接近放罐时，少加或不加尿素，以免造成氨基酸提取困难。
（4）氨水对pH影响大，应采取连续流加。
温度对氨基酸发酵的影响及其控制
菌体生长达一定程度后再开始产生氨基酸，因此菌体生长最适温度和氨基酸合成的最适温度是不同的。菌体生长温度过高，则菌体易衰老，pH高，糖耗慢，周期长，酸产量低。
采取措施：少量多次流加尿素，维持最适生长温度，减少风量等，促进菌体生长。
氧对氨基酸发酵的影响及其控制
要求供氧充足的谷氨酸族氨基酸发酵：生物合成与TCA循环有关。
适宜在缺氧条件下进行的亮氨酸、苯丙氨酸和缬氨酸发酵：菌体呼吸受阻时产量最大。
供氧不足时产酸受轻微影响的天冬氨酸族氨基酸发酵
谷氨酸生产工艺
工业化生产开始于由水解小麦面筋或大豆蛋白质而制取。
1957年，日本率先采用微生物发酵法生产，并投入大规模工业化生产，这是被誉为现代发酵工业的重大创举，使发酵工业进入调节代谢的调控阶段。
目前世界产谷氨酸钠30吨/年，占氨基酸总量的2/3。
我国现已有200余家生产，年产量达15万吨，居世界首位。
产生菌株特点：
革兰氏阳性
不形成芽胞
没有鞭毛，不能运动
需要生物素作为生长因子
在通气条件下才能产生谷氨酸。
谷氨酸生物合成机理：
由三羧酸循环中产生的a-酮戊二酸，在谷氨酸脱氢酶和氢供体存在下进行还原性氨化作用而得到。
一、淀粉水解糖的制备：酸水解或酶水解
1、调浆：干淀粉用水调成10-11Bx的淀粉乳，加盐酸0.5-0.8％至pH1.5。
2、糖化：蒸汽加热，加压糖化25min。冷却至80℃下中和。
3、中和：烧碱中和，至pH4.0-5.0
4、脱色：活性炭脱色和脱色树脂。活性炭用量为0.6-0.8％，在70度及酸性条件下搅拌后过滤。
酶法糖化：以大米或碎米为原料时采用
大米进行浸泡磨浆，再调成15Bx，调pH6.0，加细菌a-淀粉酶进行液化，85 ℃30min，加糖化酶60 ℃糖化24h，过滤后可供配制培养基。
糖蜜原料：不宜直接用来作为谷氨酸发酵的碳源，因含丰富的生物素。
预处理方法：活性碳或树脂吸附法和亚硝酸法吸附或破坏生物素。也可以在发酵液中加入表面活性剂吐温60或添加中青霉素。
二、菌种扩大培养
1、斜面培养：主要产生菌是棒状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属、节杆菌属。
我国各工厂目前使用的菌株主要是钝齿棒杆菌和北京棒杆菌及各种诱变株。
生长特点：适用于糖质原料，需氧，以生物素为生长因子。
斜面培养基：蛋白胨、牛肉膏、氯化钠组成的pH7.0-7.2琼脂培养基，32℃培养18-24h。
2、一级种子培养：由葡萄糖、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁、硫酸铁及硫酸锰组成。pH6.5-6. 8。1000ml装200-250ml振荡，32℃培养12h。
3、二级种子培养：用种子罐培养，料液量为发酵罐投料体积的1％，用水解糖代替葡萄糖，于32℃进行通气搅拌7-10h。种子质量要求：二级种子培养结束时，无杂菌或噬菌体污染，菌体大小均一，呈单个或八字排列。活菌数为108-109 /ml。
三、谷氨酸发酵
1、适应期：尿素分解出氨使pH上升。糖不利用。2-4h。
措施：接种量和发酵条件控制使期缩短。
2、对数生长期：糖耗快，尿素大量分解使pH上升，氨被利用pH又迅速下降。溶氧急剧下降后维持在一定水平。菌体浓度迅速增大，菌体形态为排列整齐的八字形。不产酸。12h。
措施：及时供给菌体生长必须的氮源及调节pH，在pH7.5-8.0时流加尿素；维持温度30- 32℃
3、菌体生长停止期：谷氨酸合成。
措施：提供必须的氨及pH维持在7.2-7.4。大量通气，控制温度34-37 ℃。
4、发酵后期：菌体衰老，糖耗慢，残糖低。
措施：营养物耗尽酸浓度不增加时，及时放罐。
发酵周期一般为30h。
谷氨酸发酵控制
（1）生物素：作为催化脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰CoA的辅酶，参与脂肪酸的生物合在，进而影响磷酯的合成。
当磷酯含量减少到正常时的一半左右时，细胞发生变形，谷氨酸能够从胞内渗出，积累于发酵液中。
生物素过量，则发酵过程菌体大量繁殖，不产或少产谷氨酸，你谢产物中乳酸和琥珀酸明显增多。
（2）种龄和种量的控制
一级种子控制在11-12h，二级控制在7-8h。
种量为1％。过多，菌体娇嫩，不强壮，提前衰老自溶，后期产酸量不高。
（3）pH。
发酵前期，幼龄细胞对pH较敏感，pH过低，菌体生长旺盛，营养成分消耗大，转入正常发酵慢，长菌不长酸。
谷氨酸脱氢酶最适pH为7.0-7.2，转氨酶最适pH 7.2-7.4。在发酵中后期，保持pH不变。过高转为谷氨酰胺，过低氨离子不足。
（4）通风：不同种龄、种量，培养基成分，发酵阶段及发酵罐大小要求通风量不同。
在长菌体阶段，通风量过大，生物素缺乏，抑制菌体生长。
在发酵产酸阶段，需要大量通风供氧，以防过量生成乳酸和琥珀酸，但过大通风，则大量积累a-酮戊二酸。
防止噬菌体和杂菌的污染
从空气过滤、培养基、设备、环境等环节严格把关。
四、谷氨酸的提取
1、等电点法：操作简单，收率60％。周期长，占地面积大。
2、离子交换法：用阳离子交换树脂提取吸附谷氨酸形成的阳离子，再用热碱洗脱，收集相应流分，再加盐酸结晶。
谷氨酸发酵研究新进展
继续选育各种生化突变菌株：转化率提高，或可在富含生物素的培养基中保持较高产酸水平。提高原料利用率，拓宽原料来源或简化操作工艺。
生物工程新技术的应用：体外DNA重组的基因工程和原生质体融合技术和固定化细胞技术使产量提高近1倍。
改进发酵工艺：开拓原料，改进流加工艺，通过电子计算机控制发酵条件。
非糖质原料的谷氨酸发酵
醋酸发酵谷氨酸
机理：醋酸形成乙酰CoA，再进入TCA，因此凡能利用葡萄糖原料的菌种也可作为醋酸发酵谷氨酸的菌株。
以醋酸钠或醋酸铵与醋酸的混合液为原料，且浓度不超过4％。发酵过程中也需流加以保持pH。
氨基酸对农作物的作用
氨基酸对农作物的作用 随科学技术的创新，化学家们让氨基酸登上农业的历史舞台，使它在无污染方面大显身手。氨基酸是蛋白质的基石，它们都含有一定量的氮素，正是农作物生长所必需的。把氨基酸制成的肥料，喷洒在农作物上，农作物像人吃了“补药”一样，茁壮成长，结出丰硕的果实；在蔬菜和瓜果上施用，也会使人得到满意的效果。日本科学家用脯氨酸万分之四的溶液喷洒到玉米上，玉米产量提高20％，只要它喷洒到水稻、黄瓜上，产量均提高15％。日本农业科技人员还将甘氨酸拌人无污染的磷、钾肥中，可增加农作物对磷、钾元素的吸收。甘氨酸本身也起到氮肥的作用美国科学家证明，甘氨酸对甘蔗的生长起特殊作用，如1亩地用85％的甘氨酸溶液0．2公斤洒喷，成熟时甘蔗的糖份可增加13％；此外，还可用谷氨酸钠溶液浸泡大豆种子，大豆生长旺盛，产量大增。氨基酸配成的农药功能十分良好。能起到植物“抗菌素”的作用。实践证明，直接使用各种氨基酸能有效地防、治农作物的各种疾病。如印度科学家辛格用低浓度的蛋氨酸喷在水稻上，防止了水稻腐根菌的侵害。同时蛋氨酸能杀灭黄瓜茎上的许多寄生病菌。日本科学家用万分之五浓度的DI一苏氨酸3O毫升喷于柠檬树上，有效地抵抗黑斑病。近年来许多国家的科学家研究发现把色氨酸、半胱氨酸、丙氨酸等喷洒于农作物上，都有抵抗和消灭农作物病菌的效果。氨基酸农药还有除草作用。根据近年统计，用氨基酸衍生物研究成功的除草剂，形成的专利已有100多个已形成一大类无污染的除草剂。七十年代初德国化学家合成了N—磷酸甲酯甘氨酸，在玉米和大豆田里试用表明，每亩只用1．5公斤就可消灭一切杂草。相继日本化学家合成一种广谱除草剂——硫代氨基酸，它可消灭一切杂草，而且对人畜无害。氨基酸农药可以灭虫或驱虫，例如南瓜子和使君子等药物作驱虫剂，现代化学家研究，其中有效成分就是氨基酸。80年代初美国科学家傲了一个试验，他用10％浓度的半胱氨酸和饱和蔗糖溶液拌合杀黄瓜蝇，20天后黄瓜蝇全部死亡。更有研究人员用4％的月桂酰肌氨酸杀灭体虱，两分钟后体虱全部死亡。氨基酸做成农药和化肥，从理论和实践上已知绝不会蛤环境、空气、水源、土壤造成污染，更不会使农产品(粮食、蔬菜、水果等)带有潜伏性的危害。在这知识创新、科技创新的时代里，农业生产无污染化已提到科技人员的面前，只有更新当前使用的化肥和农药。氨基酸的生理功能氨基酸通过肽键连接起来成为肽与蛋白质。氨基酸、肽与蛋白质均是有机生命体组织细胞的基本组成成分，对生命活动发挥着举足轻重的作用。某些氨基酸除可形成蛋白质外，还参与一些特殊的代谢反应，表现出某些重要特性。（1）赖氨酸赖氨酸为碱性必需氨基酸。由于谷物食品中的赖氨酸含量甚低，且在加工过程中易被破坏而缺乏，故称为第一限制性氨基酸。赖氨酸可以调节人体代谢平衡。赖文档冲亿季，好礼乐相随mini ipad移动硬盘拍立得百度书包氨酸为合成肉碱提供结构组分，而肉碱会促使细胞中脂肪酸的合成。往食物中添加少量的赖氨酸，可以刺激胃蛋白酶与胃酸的分泌，提高胃液分泌功效，起到增进食欲、促进幼儿生长与发育的作用。赖氨酸还能提高钙的吸收及其在体内的积累，加速骨骼生长。如缺乏赖氨酸，会造成胃液分沁不足而出现厌食、营养性贫血，致使中枢神经受阻、发育不良。赖氨酸在医药上还可作为利尿剂的辅助药物，治疗因血中氯化物减少而引起的铅中毒现象，还可与酸性药物（如水杨酸等）生成盐来减轻不良反应，与蛋氨酸合用则可抑制重症高血压病。单纯性疱疹病毒是引起唇疱疹、热病性疱疹与生殖器疱疹的原因，而其近属带状疱疹病毒是水痘、带状疱疹和传染性单核细胞增生症的致病者。印第安波波利斯Lilly研究室在1979年发表的研究表明，补充赖氨酸能加速疱疹感染的康复并抑制其复发。长期服用赖氨酸可拮抗另一个氨基酸――精氨酸，而精氨酸能促进疱疹病毒的生长。（2）蛋氨酸蛋氨酸是含硫必需氨基酸，与生物体内各种含硫化合物的代谢密切相关。当缺乏蛋氨酸时，会引起食欲减退、生长减缓或不增加体重、肾脏肿大和肝脏铁堆积等现象，最后导致肝坏死或纤维化。蛋氨酸还可利用其所带的甲基，对有毒物或药物进行甲基化而起到解毒
20种常见氨基酸的名称和结构式
20种常见氨基酸的名称和结构式 名称英文缩写结构式 非极性氨基酸 甘氨酸Glycine Gly G CH2COO NH3 丙氨酸Alanine Ala A CH COO NH3 CH3 亮氨酸* Leucine Leu L CHCOO NH3 (CH3)2CHCH2 异亮氨酸* Isoleucine Ile I CHCOO NH3 CH3CH2CH CH3 缬氨酸* Valine Val V CHCOO NH3 (CH3)2CH 脯氨酸Proline Pro P COO N H H 苯丙氨酸* Phenylalanine Phe F CHCOO NH3 CH2 蛋(甲硫)氨酸* Methionine Met M CHCOO NH3 CH3SCH2CH2 色氨酸*Tryptophan Trp W N CH2CH COO NH3 H 非电离的极性氨基酸 丝氨酸Serine Ser S CHCOO NH3 HOCH2
谷氨酰胺 Glutamine Gln Q CH 2CH 2CHCOO NH 3H 2N C O 苏氨酸* Threonine Thr T CHCOO NH 3 CH 3CH OH 半胱氨酸 Cysteine Cys C CHCOO NH 3HSCH 2 天冬酰胺 Asparagine Asn N CH 2CHCOO NH 3H 2N C O 酪氨酸 Tyrosine Tyr Y CHCOO NH 3CH 2HO 酸性氨基酸 天冬氨酸 Aspartic acid Asp D 3HOOCCH 2CHCOO 谷氨酸 Glutamic acid Glu E CHCOO NH 3HOOCCH 2CH 2 碱性氨基酸 赖氨酸* Lysine Lys K CHCOO NH 2CH 2CH 2CH 2CH 2NH 3 精氨酸 Arginine Arg R H 2N C CHCOO NH 2NHCH 2CH 2CH 2NH 2 组氨酸 Histidine His H N CH 2CH COO NH 3N * 为必需氨基酸
蛋白质与氨基酸的关系
一、蛋白质与氨基酸的关系 一般认为，动物蛋白质的营养实质上是氨基酸的营养。只有当组成蛋白质的各种氨基酸同时存在且按需求比例供给时，动物才能有效地合成蛋白质。饲粮中缺乏任何一种氨基酸，即使其他必需氨基酸含量充足, 体蛋白质合成也不能正常进行。同样，体蛋白合成潜力越大的动物（如高瘦肉型猪），对氨基酸的需求量就越高。 畜禽饲粮中必需氨基酸的需要量取决于饲粮中的粗蛋白水平。例如, 仔猪饲粮中蛋白质含量由10%增至22%时, 饲粮赖氨酸的需要量则从0.6 % 增至1.2 % 。另一方面，饲粮粗蛋白质需要量取决于氨基酸的平衡状况。一般而言，依次平衡第一至第四限制性氨基酸后，饲粮的粗蛋白质需要量可降低2-4个百分点。 二、氨基酸间的相互关系 组成蛋白质的各种氨基酸在机体代谢过程中, 亦存在协同、转化、替代和拮抗等关系。 蛋氨酸可转化为胱氨酸,也可能转化为半胱氨酸, 但其逆反应均不能进行。因此, 蛋氨酸能满足总含硫氨基酸的需要, 但是蛋氨酸本身的需要量只能由蛋氨酸满足。半胱氨酸和胱氨酸间则可以互变。苯丙氨酸能满足酪氨酸的需要, 因为它能转化为酪氨酸, 但酪氨酸不能转化为苯丙氨酸。由于上述关系,在考虑必需氨基酸的需要时, 可将蛋氨酸与胱氨酸、苯丙氨酸与酪氨酸合并计算。 氨基酸间的拮抗作用发生在结构相似的氨基酸间, 因为它们在吸收过程中共用同一转移系统, 存在相互竞争。最典型的具有拮抗作用的氨基酸是赖氨酸和精氨酸。饲粮中赖氨酸过量会增加精氨酸的需要量。当雏鸡饲粮中赖氨酸过量时, 添加精氨酸可缓解由于赖氨酸过量所引起的失衡现象。亮氨酸与异亮氨酸因化学结构相似, 也有拮抗作用。亮氨酸过多可降低异亮氨酸的吸收率, 使尿中异亮氨酸排出量增加。此外, 精氨酸和甘氨酸可消除由于其他氨基酸过量所造成的有害作用, 这种作用可能与它们参加尿酸的形成有关。 一、蛋白质与氨基酸的关系 一般认为，动物蛋白质的营养实质上是氨基酸的营养。只有当组成蛋白质的各种氨基酸同时存在且按需求比例供给时，动物才能有效地合成蛋白质。饲粮中缺乏任何一种氨基酸，即使其他必需氨基酸含量充足, 体蛋白质合成也不能正常进行。同样，体蛋白合成潜力越大的动物（如高瘦肉型猪），对氨基酸的需求量就越高。 畜禽饲粮中必需氨基酸的需要量取决于饲粮中的粗蛋白水平。例如, 仔猪饲粮中蛋白质含量由10%增至22%时, 饲粮赖氨酸的需要量则从0.6 % 增至1.2 % 。另一方面，饲粮粗蛋白质需要量取决于氨基酸的平衡状况。一般而言，依次平衡第一至第四限制性氨基酸后，饲粮的粗蛋白质需要量可降低2-4个百分点。 二、氨基酸间的相互关系 组成蛋白质的各种氨基酸在机体代谢过程中, 亦存在协同、转化、替代和拮抗等关系。 蛋氨酸可转化为胱氨酸,也可能转化为半胱氨酸, 但其逆反应均不能进行。因此, 蛋氨酸能满足总含硫氨基酸的需要, 但是蛋氨酸本身的需要量只能由蛋氨酸满足。半胱氨酸和胱氨酸间则可以互变。苯丙氨酸能满足酪氨酸的需要, 因为它能转化为酪氨酸, 但酪氨酸不能转化为苯丙氨酸。由于上述关系,在考虑必需氨基酸的需要时, 可将蛋氨酸与胱氨酸、苯丙氨酸与酪氨酸合并计算。 氨基酸间的拮抗作用发生在结构相似的氨基酸间, 因为它们在吸收过程中共用同一转移系统, 存在相互竞争。最典型的具有拮抗作用的氨基酸是赖氨酸和精氨酸。饲粮中赖氨酸过量会增加精氨酸的需要量。当雏鸡饲粮中赖氨酸过量时, 添加精氨酸可缓解由于赖氨酸过量所引起的失衡现象。亮氨酸与异亮氨酸因化学结构相似, 也有拮抗作用。亮氨酸过多可降
各种氨基酸的生产工艺
各种氨基酸的生产工艺 1、谷氨酸 (1)等电离交工艺方法——从发酵液中提取谷氨酸，即将谷氨酸发酵液降温并用硫酸调PH值至谷氨酸等电点(pH3.0- 3.2)，温度降到10 以下沉淀，离心分离谷氨酸，再将上清液用硫酸调pH至1.5上732强酸性阳离子交换树脂，用氨水调上清液pH10进行洗脱，洗脱下来的高流分再用硫酸调pH1.0返回等电车间加入发酵液进行等电提取，离交车间的上柱后的上清液及洗柱水送去环保车间进行废水处理。 该工艺方法的缺点是：废水量大，治理成本高，酸碱用量大。 (2)连续等电工艺——将谷氨酸发酵液适当浓缩后控制40℃左右，连续加入有晶种的等电罐中，同时加入硫酸，控制等电罐中PH值维持在3.2左右，温度40℃进行结晶。 该工艺方法废的优点是：水量相对较少；缺点是：氨酸提取率及产品质量较差。 (3)发酵法生产谷氨酸的谷氨酸提取工艺——谷氨酸发酵液经灭菌后进入超滤膜进行超滤，澄清的谷氨酸发酵液在第一调酸罐中被调整pH值为3.20～3.25，然后进入常温的等电点连续蒸发降温结晶装置进行结晶，分离、洗涤，得到谷氨酸晶体和母液，将一部分母液进入脱盐装置，脱盐后的谷氨酸母液一部分与超滤后澄清的谷氨酸发酵液合并；另一部分在第二调酸罐中被调整pH值至4.5～7，蒸发、浓缩、再在第三调酸罐中调pH值至3.20～3.25后，进入低温的等电点连续蒸发降温结晶装置，使母液中的谷氨酸充分结晶出来，低温的等电点连续蒸发降温结晶装置排出的晶浆被分离、洗涤，得到谷氨酸晶体和二次母液。(4)水解等电点法 发酵液-----浓缩（78.9kPa，0.15MPa蒸汽）----盐酸水解（130 ℃，4h ）----过滤-----滤液脱色-----浓缩-----中和，调pH至3.0-3.2（NaOH或发酵液） -----低温放置，析晶-------谷氨酸晶体 此工艺的优点：设备简单、废水量减少、生产成本低、酸碱用量省 (5)低温等电点法 发酵液-----边冷却边加硫酸调节pH4.0-4.5-----加晶种，育晶2h-----边冷却边加硫酸调至pH3.0-3.2------冷却降温------搅拌16h------4 ℃静置4h------离心分离 --------谷氨酸晶体 此工艺的优点：设备简单、废水量减少、生产成本低、酸碱用量省 (6)直接常温等电点法 发酵液-----加硫酸调节pH4.0-4.5-----育晶2-4h-----加硫酸调至pH3.5-3.8------育晶2h------加硫酸调至pH3.0-3.2------育晶2h------冷却降温------搅拌16-20h------沉淀2-4h-------谷氨酸晶体 此工艺的优点：设备简单、操作容易、生产周期短、酸碱用量省。 2、L-亮氨酸 （1）浓缩段 原料：蒸汽 将一次母液通入浓缩罐内，通入蒸汽，温度120度，气压-0.09Mpa，浓缩时间6h，结晶。终点产物：结晶液（去一次中和段） （2）一次中和段 辅料：硫酸，纯水 结晶液进入一次中和罐，通入硫酸，纯水，温度80，中和时间4h，过滤 终点产物：1，滤液（回收利用）2，滤渣（去氨解段）
氨基酸自动分析仪
氨基酸自动分析仪 1.实验目的 ①了解氨基酸自动分析仪的分析原理； ②掌握氨基酸自动分析仪的操作技巧。 2.实验原理 测定原理是利用样品各种氨基酸组分的结构不同、酸碱性、极性及分子大小不同，在阳离子交换柱上将它们分离，采用不同pH值离子浓度的缓冲液将各氨基酸组分依次洗脱下来，再逐个以另一流路的茚酮试剂混合，然后共同流至螺旋反应管中，于一定温度下（通常为115～120℃）进行显色反应，形成在570nm有最大吸收的蓝紫色产物。其中的羟脯氨酸与茚三酮反应生成黄色产物，其最大吸收在440nm。这些有色产物对570nm、440nm光的吸收强度与洗脱出来的各氨基酸的浓度（或含量）之间的关系符合比耳定律，可与标准氨基酸比较作定性和定量测定。 3.实验仪器与耗材 实验仪器： 耗材： 4．实验步骤 ①样品处理： 测定样品中各种游离氨基酸含量，可以除去脂肪杂质后，直接上柱进行分析。 测定蛋白质的氨基酸组成时样品必须经酸水解，使蛋白质完全变成氨基酸后才上柱进行分析。 ②样品分析：经过处理后的样品上柱进行分析。上柱的样品量根据所用自动分析仪的灵 敏度来确定。一般为每种氨基酸0.1μmol 左右（水解样品干重为0.3mg 左右）。测定必须在pH5～5.5、100℃下进行，反应进行时间为10～15min，生成的紫色物质在570nm 波长下进行比色测定。而生成的黄色化合物在440nm 波长下进行比色测定。做一个氨基酸全分析
一般只需1h 左右，同时可将几十个样品一起装入仪器，自动按序分析，最后自动计算给出精确的数据。仪器精确度在±1～3%。用阳离子交换柱分离及测定氨基酸所的如下图 自动分析仪氨基酸分离图谱 5.结果计算 带有数据处理机的仪器，各种氨基酸的定量结果能自动打印出来，否则，可用尺子测量峰高或用峰高乘以半峰宽确定峰面积进而计算出氨基酸的精确含量。另外，根据峰出现的时间可以确定氨基酸的种类。 6.说明 ①显色反应用的茚三酮试剂，随着时间推移发色率会降低，故在较长时间测样过程中应随时采用已知浓度的氨基酸标准溶液上柱测定以检验其变化情况。 ②近年出现的采用反相色谱原理制造的氨基酸分析仪，可使蛋白质水解出的17 种氨基酸在12min 内完成分离，且具有灵敏度高（最小检出量可达1pmol）、重现性好以及一机多用等优点。
2021年二十种氨基酸结构式
20种常见氨基酸的名称和结构式 欧阳光明（2021.03.07） 名称中文缩 写 英文缩写结构式 非极性氨基酸 甘氨酸(a氨基乙酸) Glycine 甘Gly G 丙氨酸(a氨基丙酸) Alanine 丙Ala A 亮氨酸(g甲基a氨基戊酸)* Leucine 亮Leu L 异亮氨酸(b甲基a氨基戊酸)* Isoleucine 异亮Ile I 缬氨酸(b甲基a氨基丁酸)* Valine 缬Val V 脯氨酸(a四氢吡咯甲酸) Proline 脯Pro P 苯丙氨酸(b苯基a氨基丙酸)* Phenylalanine 苯丙Phe F 蛋(甲硫)氨酸(a氨基g甲硫基戊酸) * Methionine 蛋Met M
色氨酸[a氨基b(3吲哚基)丙酸]* 色Trp W Tryptophan 非电离的极性氨基酸 丝氨酸(a氨基b羟基丙酸) 丝Ser S Serine 谷氨酰胺(a氨基戊酰胺酸) 谷胺Gln Q Glutamine 苏氨酸(a氨基b羟基丁酸)* 苏Thr T Threonine 半胱氨酸(a氨基b巯基丙酸) 半胱Cys C Cysteine 天冬酰胺(a氨基丁酰胺酸) 天胺Asn N Asparagine 酪氨酸(a氨基b对羟苯基丙酸) 酪Tyr Y Tyrosine 酸性氨基酸 天冬氨酸(a氨基丁二酸) 天Asp D Aspartic acid 谷氨酸(a氨基戊二酸) 谷Glu E Glutamic acid 碱性氨基酸
赖氨酸(a,w二氨基己酸)* 赖Lys K Lysine 精氨酸(a氨基d胍基戊酸) 精Arg R Arginine 组氨酸[a氨基b(4咪唑基)丙酸] 组His H Histidine
氨基酸用途说明
甘氨酸 产品描述： 分子式C2H5NO2 性状白色斜晶系或六方晶系晶体，或结晶性粉末。无臭，有特殊甜味，味觉阈值0.13%。熔点232-236度。（产生气体并分解）。水溶液呈微酸性（PH值5.5-7.0）.易溶于水(25g/100ml,25度).极难溶于乙醇(0.06g/100g无水乙醇).不溶于丙酮、乙醚等有机溶剂。 用途1 调味与丙氨酸合用于含醇饮料，添加量：葡萄酒0.4%，威士忌酒0.2%，香槟酒1.0%。其他如粉末汤料约添加2%；酒糟腌的食品1%。由于其能一定程度呈虾、墨鱼味，可用于调味酱。 2 对枯草杆菌及大肠杆菌的繁殖有一定抑制作用。故可用于鱼糜制品、花生酱等的防腐剂。添加量1%-2%。 3 缓冲作用因甘氨酸为具有氨基和羧基的两性离子，故有很强的缓冲性。对食盐和醋等的味感能起缓冲作用。添加量为盐腌品的0.3%-0.7%，酸渍品0.05%-0.5%。 4 抗氧化作用（利用其金属螯合作用）添加于奶油、干酪、人造奶油、牛乳制品等可延长保存期3-4倍。为使焙烤食品中的猪油稳定，可添加葡萄糖2.5%和甘氨酸0.5%。速煮面用的小麦粉中添加0.1%-0.5%，同时可起调味作用。 医药上用作制酸剂（胃酸过多症）、肌肉营养失调治疗剂、解毒剂等。亦为苏氨酸等氨基酸的合成原料。 5 按我国GB2760-96规定可用作香料。 DL-丙氨酸 产品描述： 分子式C3H7NO2 性状无色至白色无臭针状结晶或结晶性粉末。有甜味。味觉阈值在0.06%.由水-乙醇液重结晶者为斜方晶系,由水重结晶者为针状结晶或结晶性粉末.5%水溶液的PH值5.5-7.0.约为295-300度熔化并分解.化学性质稳定.遇亚硝酸可转化为L-乳酸.易溶于水(16.72g/100ml,25度).微溶于乙醇.无旋光性. 用途营养增补剂。调味料，包括下述若干方面。 1．增强化学调味料的调味效果2.改善人工甜味剂的味感3.改善有机酸的酸味4.提高腌制效果5.提高含醇饮料的质量6.防止油类氧化7.改善浸渍品的风味8.合成清酒的调味料 L-丙氨酸 产品描述： 分子式C3H7NO2 性状白色无臭结晶性粉末。有特殊甜味，甜度约为蔗糖的70%。200度以上开始升华，
氨基酸对人体的作用
氨基酸对人体的作用 一.甘氨酸（GLY） 1、降低血液中的胆固醇浓度，防治高血压 2、降低血液中的血糖值，防治糖尿病 3、能防治血凝、血栓 4、提高肌肉活力，防止胃酸过多 5、甜味为砂糖的0.8倍，对人体有补益等营养作用 二.亮氨酸（LEU） 1、降低血液中的血糖值，对治疗头晕有作用 2、促进皮肤、伤口及骨头有愈合作用 3、如果缺乏时，会停止生长，体重减轻 4.促进睡眠，减低对疼痛的敏感，缓解偏头痛·缓和焦躁及紧张情绪 5.减轻因酒精而引起人体中化学反应失调的症状，并有助于控制酒精中毒 参考食物：牛奶、鱼类、香蕉、花生及所有含丰富蛋白质的食物 三.甲硫氨酸（蛋氨酸）（MET） 1、参与胆碱的合成，具有去脂的功能，防治动脉硬化高血脂症 2、有提高肌肉活力的功能，防止肌肉软弱无力 3、促进皮肤蛋白质和胰岛素的合成 4.参与组成血红蛋白、组织与血清，有促进脾脏、胰脏及淋巴的功能 5.帮助分解脂肪，能预防脂肪肝、心血管疾病和肾脏疾病的发生 6.将有害物质如铅等重金属除去 7. 治疗风湿热和怀孕时的毒血症 8.一种有利的抗氧化剂 参考食物：大豆、其它豆类、鱼类、大蒜、肉类、洋葱和酸奶 四.酪氨酸（TYR） 1、造肾上腺激素、甲状腺激素和黑色素的必需氨基酸 2、可防治老年痴呆症 3、促进新陈代谢，增进食欲 .医药用作甲状腺功能亢进；食品添加剂。 4、对治疗胃溃疡等慢性疾病、神经性炎症及发育不良等效果 5、与色素形成有关系，缺乏时会利白化症 6.是一种重要的生化试剂，是合成多肽类激素、抗生素、L-多巴等药物的主要原料。 7.广泛用于农业科学研究，也作饮料添加剂和配制人工昆虫饲料。 五.组氨酸（HIS） 1、参与血球蛋白合成，促进血液生成 2、产生组氨、促进血管扩张，增加血管壁的渗透性 3、医治胃病、十二指肠等有特效 4、促进腺体分泌，对过敏性疫病有效果 5、可治疗消化性溃疡、发育不良等症状 6、对治疗心功能不全、心绞痛、降低血压、哮喘及类风湿关节炎有效果 六.苏氨酸（THR） 1.人体必需，缺乏时会使人消瘦，甚至死亡 2.有转变某些氨基酸达到平衡的功能 3.是协助蛋白质被人体吸收、利用所不可缺少的氨基酸
20种常见氨基酸的名称和结构式
20种常见氨基酸的名称和结构式 名称中文 缩写 英文缩写结构式 非极性氨基酸 甘氨酸Glycine 甘Gly G CH2COO NH3 丙氨酸Alanine 丙Ala A CH COO NH3 CH3 亮氨酸* Leucine 亮Leu L CHCOO NH3 (CH3)2CHCH2 异亮氨酸* Isoleucine 异亮Ile I CHCOO NH3 CH3CH2CH CH3 缬氨酸* Valine 缬Val V CHCOO NH3 (CH3)2CH 脯氨酸Proline 脯Pro P COO N H H 苯丙氨酸* Phenylalanine 苯丙Phe F CHCOO NH3 CH2 蛋(甲硫)氨酸* Methionine 蛋Met M CHCOO NH3 CH3SCH2CH2
色氨酸* Tryptophan 色Trp W N CH2CH COO NH3 H 非电离的极性氨基酸 丝氨酸Serine 丝Ser S CHCOO NH3 HOCH2 谷氨酰胺Glutamine 谷胺Gln Q CH2CH2CHCOO NH3 H2N C O 苏氨酸* Threonine 苏Thr T CHCOO NH3 CH3CH OH 半胱氨酸Cysteine 半胱Cys C CHCOO NH3 HSCH2 天冬酰胺Asparagine 天胺Asn N CH2CHCOO NH3 H2N C O 酪氨酸Tyrosine 酪Tyr Y CHCOO NH3 CH2 HO 酸性氨基酸 天冬氨酸Aspartic acid 天Asp D NH3 HOOCCH2CHCOO 谷氨酸Glutamic acid 谷Glu E CHCOO NH3 HOOCCH2CH2
各种微量元素与氨基酸地作用
各种微量元素与氨基酸的作用 各种微量元素与氨基酸的作用 钙——骨骼生长的基本元素 钙的作用：有助于提高各种身体机能。如：对心脏的保护、帮助血凝块的形成、预防骨质损失、使骨头更结实，药物的新代谢（红细胞病、血小板病、心脏病、高血压病和气喘病，所有这些疾病都和钙这一重要因素有关。许多药物、一些草药和少数维生素矿物质都会消耗血液中的钙含量。这就可能导致上述疾病的产生。因此为了预防这类重病，就需要补钙）、肌肉收缩和放松。 在市场上可供挑选的各种补钙品多得令人目眩，如碳酸钙、柠檬酸钙、磷酸钙、乳酸钙、葡萄糖酸钙等,都可以给鸽子使用.下面主要介绍以下几种： 碳酸钙：是市场上最为普遍的钙，主要是钙片。原料为牡蛎壳，用来治疗背痛、关节炎、骨折（疗效较慢）、幼儿牙痛。但对鸽子而言，碳酸钙在肠被充分地分解和吸收是有困难的。建议用碳酸钙氢氧化物或柠檬酸钙代替。 富含钙又适合鸽子使用的食物有：各种豆类、大白菜、面包、鸡蛋、全脂奶粉、燕麦、牡蛎粉、糙米、芝麻、菠菜、
桃、等。 含有丰富钙的草药、调味品和海草有：金合欢、芦巴、灵芝、大麦草、人参、墨角藻、山楂浆果、香菜、蒲公英香薄荷和海飘蛸等。 铁——血液中不可缺少的基本元素 铁最主要的功能是在血液中担任输送氧气的作用。它作为血红蛋白的一个组成部分，可以帮助分子携带氧气进入肺部，并且在全身游移和释放氧气。鸽子体中的铁大约有73%在血红蛋白中不断循环并促进更多红血球的形成。 最近几年的医学研究还发现。体铁含量过低会给大脑功能造成严重的不利影响。此外，鸽子体铁含量下降会影响其训练成效，而且还会使其免疫能力受到损伤，从而增加感染疾病和死亡的危险. 铁对视力也有帮助。好视力的部分也是由于眼里被输送了充足的氧，当输送到眼里的氧在突然减少时，视力的清晰度就会降低。铁还可以纠正体温过低。 镁——骨骼形成的必须元素 镁的最大作用是对细胞流通的钙进行调节。 由于镁缺乏而引起的多种疾病有以下几种，这些病症都可以通过补镁而得到缓解：化学过敏、兴奋、突发心脏病
天津第三中心医院全自动氨基酸分析仪项目需求书
天津市第三中心医院全自动氨基酸分析仪项目需求书数量：一台 一、环境条件： 1.电源电压：220V±10%，50Hz。 2.温度：15～30℃。 3.湿度：25～85%。 二、全自动氨基酸分析仪功能要求及配置： （一）功能要求： 1.蛋白水解液及生理体液分析。 2.缓冲液、反应液试剂配方公开，可采用国产试剂。 3.色谱工作站，能够实现仪器的控制、数据采集和处理。能够实现系统的自动清洗，符合GLP/GMP规则，能够进行系统校验性试验、订制客户报告。 （二）配置要求： 1.蛋白水解液的标准分析系统。 2.生理体液分析系统。 3.色谱柱装填工具：1 套。 4.树脂。 5.光源灯：2个。 6.泵密封件：若干。 7.清洗密封件。 8.保护柱芯：若干。 9.电脑系统和打印机。 三、全自动氨基酸分析仪技术要求： （一）系统指标： 1.净分析时间：蛋白水解≤ 50 min； 生理体液90-180 min。 2.保留时间重现性：全部氨基酸平均≤0.5%CV。 3.峰面积重现性：全部氨基酸平均≤1.0%CV。 4.检测限：全部氨基酸平均≤10pmol。
5.分离度：平均≥1.2。 （二）分离柱:可自行填充。 1.柱温范围：室温～99℃。 2.温度稳定性：≤±1℃。 （三）自动进样器：带制冷单元。 1.进样体积：1～500 uL 2.样品位：≥80 （四）检测器： 1.检测波长：570nm，440nm。 2.反应器温度范围：40-140℃。 3.温度稳定性：≤±1℃。 （五）泵系统：具备梯度控制功能。 1.流速稳定性：RSD≤1.0%。 2.最大压力：≥19.6MPa。 3.压力波动≤0.1%。 （六）数据处理工作站： 1.硬件：CPU Pentium IV以上，内存≥1GB，硬盘≥120 GB，DVD刻录光驱，17寸液晶彩显。 2.操作系统：32位操作系统。 四、技术服务：在用户单位现场提供应用技术培训，符合用户指定安装，要求完善的售后服务，以确保临床使用。 五、售后服务：保修期两年，保证开机率95%以上（以365天计算），软件终身免费升级。提供10年以上备件供应。境内具备正规维修机构，出具相关法律文件。境内具备零备件保税库，出具相关法律文件。 六、投标价为免税美元价，按7.7比率折合人民币价格。
氨基酸生产工艺
氨基酸生产工艺 主讲人：韩北忠 刘萍 氨基酸是构成蛋白成分 目前世界上可用发酵法生产氨基酸有20多种。 氨基酸 α 碳原子分别以共价键连接氢原子、羧基和氨基及侧链。侧链不同，氨基酸的性质不同。 氨基酸的用途 1. 食品工业： 强化食品(赖氨酸，苏氨酸，色氨酸于小麦中) 增鲜剂：谷氨酸单钠和天冬氨酸 苯丙氨酸与天冬氨酸可用于制造低热量二肽甜味剂(α-天冬酰苯丙氨酸甲酯),此产品1981年获FDA批准,现在每年产量已达数万吨。 2. 饲料工业： 甲硫氨酸等必需氨基酸可用于制造动物饲料 3. 医药工业： 多种复合氨基酸制剂可通过输液治疗营养或代谢失调 苯丙氨酸与氮芥子气合成的苯丙氨酸氮芥子气对骨髓肿瘤治疗有效,且副作用低。 4. 化学工业：谷氨基钠作洗涤剂,丙氨酸制造丙氨酸纤维。 氨基酸的生产方法 发酵法： 直接发酵法：野生菌株发酵、营养缺陷型突变发酵、抗氨基酸结构类似物突变株发酵、抗氨基酸结构类似物突变株的营养缺陷型菌株发酵和营养缺陷型回复突变株发酵。 添加前体法 酶法：利用微生物细胞或微生物产生的酶来制造氨基酸。 提取法：蛋白质水解，从水解液中提取。胱氨酸、半胱氨酸和酪氨酸 合成法：DL-蛋氨酸、丙氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸。 传统的提取法、酶法和化学合成法由于前体物的成本高,工艺复杂,难以达到工业化生产的目的。 生产氨基酸的大国为日本和德国。 日本的味之素、协和发酵及德国的德固沙是世界氨基酸生产的三巨头。它们能生产高品质的氨基酸,可直接用于输液制剂的生产。 日本在美国、法国等建立了合资的氨基酸生产厂家,生产氨基酸和天冬甜精等衍生物。 国内生产氨基酸的厂家主要是天津氨基酸公司,湖北八峰氨基酸公司,但目前无论生产规模及产品质量还难于与国外抗衡。 在80年代中后期,我国从日本的味之素、协和发酵以技贸合作的方式引进输液制剂的制造技术和仿造产品, 1991年销售量为二千万瓶,1996年达六千万瓶,主要厂家有无锡华瑞,北京费森尤斯,昆明康普莱特,但生产原
各种氨基酸的作用
天然的氨基酸现已经发现的有300多种，其中人体所需的氨基酸约有22种，分非必需氨基酸和必需氨基酸（人体无法自身合成）。另有酸性、碱性、中性、杂环分类，是根据其化学性质分类的。1、必需氨基酸（essential amino acid）：指人体（或其它脊椎动物）不能合成或合成速度远不适应机体的需要，必需由食物蛋白供给，这些氨基酸称为必需氨基酸。共有8种其作用分别是：①赖氨酸（Lysine ）：促进大脑发育，是肝及胆的组成成分，能促进脂肪代谢，调节松果腺、乳腺、黄体及卵巢，防止细胞退化；②色氨酸（Tryptophan）：促进胃液及胰液的产生；③苯丙氨酸（Phenylalanine）：参与消除肾及膀胱功能的损耗； ④蛋氨酸（又叫甲硫氨酸）（Methionine）；参与组成血红蛋白、组织与血清，有促进脾脏、胰脏及淋巴的功能；⑤苏氨酸（Threonine）：有转变某些氨基酸达到平衡的功能；⑥异亮氨酸（Isoleucine ）：参与胸腺、脾脏及脑下腺的调节以及代谢；脑下腺属总司令部作用于甲状腺、性腺；⑦亮氨酸（Leucine ）：作用平衡异亮氨酸；⑧缬氨酸（Valine）：作用于黄体、乳腺及卵巢。8种人体必需氨基酸的记忆口诀①"借一两本蛋色书来" 谐音: 借(缬氨酸), 一(异亮氨酸),两(亮氨酸),本(苯丙氨酸),蛋(蛋氨酸),色(色氨酸),书(苏氨酸),来(赖氨酸). ②"笨蛋来宿舍，晾一晾鞋" 笨（苯丙氨酸）蛋（蛋氨酸）来（赖氨酸）宿（苏氨酸）舍（色氨酸），晾（亮氨酸）一晾（异亮氨酸）鞋（缬氨酸）③”携带一两本甲硫色书来”携（缬氨酸）带一（异亮氨酸）两（亮氨酸）本（苯丙氨酸）甲硫（甲硫氨酸）色（色氨酸）书(苏氨酸)来(赖氨酸) 其理化特性大致有：1）都是无色结晶。熔点约在230°C 以上，大多没有确切的熔点，熔融时分解并放出CO2；都能溶于强酸和强碱溶液中，除胱氨酸、酪氨酸、二碘甲状腺素外，均溶于水；除脯氨酸和羟脯氨酸外，均难溶于乙醇和乙醚。2）有碱性[二元氨基一元羧酸，例如赖氨酸（lysine）]；酸性[一元氨基二元羧酸，例如谷氨酸（Glutamic acid）]；中性[一元氨基一元羧酸，例如丙氨酸（Alanine）]三种类型。大多数氨基酸都呈显不同程度的酸性或碱性，呈显中性的较少。所以既能与酸结合成盐，也能与碱结合成盐。3)由于有不对称的碳原子，呈旋光性。同时由于空间的排列位置不同，又有两种构型：D型和L型，组成蛋白质的氨基酸，都属L型。由于以前氨基酸来源于蛋白质水解（现在大多为人工合成），而蛋白质水解所得的氨基酸均为α-氨基酸，所以在生化研究方面氨基酸通常指α-氨基酸。至于β、γ、δ……ω等的氨基酸在生化研究中用途较小，大都用于有机合成、石油化工、医疗等方面。氨基酸及其衍生物品种很多，大多性质稳定，要避光、干燥贮存。2、非必需氨基酸（nonessential amino acid）：指人（或其它脊椎动物）自己能由简单的前体合成，不需要从食物中获得的氨基酸。例如甘氨酸、丙氨酸等氨基酸。1，2萘醌、4磺酸钠在碱性溶液深红色（检验α－氨基酸）肽键（peptide bond）:一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基缩合，除去一分子水形成的酰胺键。肽（peptide）:两个或两个以上氨基通过肽键共价连接形成的聚合物。是氨基酸通过肽键相连的化合物，蛋白质不完全水解的产物也是肽。肽按其组成的氨基酸数目为2个、3个和4个等不同而分别称为二肽、三肽和四肽等，一般含10个以下氨基酸组成的称寡肽（oligopeptide），由10个以上氨基酸组成的称多肽（polypeptide），它们都简称为肽。肽链中的氨基酸已不是游离的氨基酸分子，因为其氨基和羧基在生成肽键中都被结合掉了，因此多肽和蛋白质分子中的氨基酸均称为氨基酸残基（amino acid residue）。多肽有开链肽和环状肽。在人体内主要是开链肽。开链肽具有一个游离的氨基末端和一个游离的羧基末端，分别保留有游离的α－氨基和α－羧基，故又称为多肽链的N端（氨基端）和C端（羧基端），书写时一般将N端写在分子的左边，并用（H）表示，并以此开始对多肽分子中的氨基酸残基依次编号，而将肽链的C端写在分子的右边，并用（OH）来表示。目前已有约20万种多肽和蛋白质分子中的肽段的氨基酸组成和排列顺序被测定了出来，其中不少是与医学关系密切的多肽，分别具有重要的生理功能或药理作用。多肽在体内具有广泛的分布与重要的生理功能。其中谷胱甘肽在红细胞中含量丰富，具有保护细胞膜结构及使细胞内酶蛋白处于还原、活性状态的功
氨基酸生产工艺的上下游技术
氨基酸生产工艺的上下游技术
氨基酸生产工艺的上下游技术学院：国际学院专业：生物工程姓名： 李尚义学号：201048970115 摘要： 论述了氨基酸国内外生产现状、生物技术在氨基酸开发中的应用以及氨基酸发展前景,并提出我国氨基酸发展建议和了氨基酸废水主要组成特点及治理方法，重点对氨基酸废水处理工艺进行了详细分析和探讨，以及处理氨基酸生产废水的方法，必须把废水治理和综合利用相结合，才能实现清洁生产。 关键词： 氨基酸；生产技术；发展；废水；处理；工业化；氨基酸废水处理；水处理技术。 正文： 氨基酸是含氨基和羧基的有机化合物的统称,是构成生物体蛋白质的基本单位。蛋白质氨基酸有20种,非蛋白质氨基酸有400 多种,其衍生物和合成的短肽品种达数千种之多。氨基酸广泛应用于医药、食品、保健、饲料、化妆品、农药、肥料、制革、科学研究等领域。 氨基酸生产方法分为四种:生物资源提取法(蛋白质水解法) 、化学合成法、发酵法(分直接发酵法和前体添加发酵法) 、酶法。 其上游技术主要分为： (1) 氨基酸生物合成途径研究要想培育出某种氨基酸的产生菌,首先要了解此氨基酸的生物合成途径,关键酶的反馈调控机制,考虑解除方法,从而设计育种方案。 (2) 载体- 受体系统及克隆表达①获得受体。氨基酸工程菌受体主要是大肠杆菌和棒状杆菌家族,通常是通过诱变选育出的基础产率高的菌株; ②载体构建。有效的载体需要有在受体菌中可启动的复制起始位点,可从棒状杆菌家族内源小质粒中获得;载体所需的筛选标记及外源基因插入的多克隆位点,可从常用的克隆载体中获得; ③基因转移。通常采用的方法有:原生质体转化、转导、电转化、接合转移; ④外源基因克隆。通常使用营养缺陷型互补法; ⑤基因表达。 (3) 酶调控 ①酶量的调控。也可视为酶基因转录的调控,在氨基酸途径上关键酶的表达,受到调节基因产物和代谢终产物的共同影响,诱导物利用酶的浓度较高时的合成,而阻遏物抑制酶的合成; ②酶活性调节。酶的活性可受到代谢物的抑制,在达到一定浓度时,代谢产物可结合于酶上,酶由活性态聚合为无活性的复合物。 (4) 构建高效氨基酸产生菌 ①获得大量的前体物质。切断除目的氨基酸外的其它控制共用酶的终产物分枝合成途径,增加目的氨基酸前体物质的合成,可使氨基酸产量增加或减少其分解; ②酶量的提高。用高拷贝的克隆载体将目的基因在宿主菌中大量扩增,将得到的关键酶基因与高拷贝的表达载体相连,将重组质粒导回原始菌株,使酶产量
二十种氨基酸结构式教学内容
20种常见氨基酸的名称和结构式 中文缩 名称 英文缩写结构式 写 非极性氨基酸 甘氨酸(α-氨基乙酸) 甘Gly G Glycine 丙氨酸(α-氨基丙酸) 丙Ala A Alanine 亮氨酸(γ-甲基-α-氨基戊酸)* 亮Leu L Leucine 异亮氨酸(β-甲基-α-氨基戊酸)* 异亮Ile I Isoleucine 缬氨酸(β-甲基-α-氨基丁酸)* 缬Val V Valine 脯氨酸(α-四氢吡咯甲酸) 脯Pro P Proline 苯丙氨酸(β-苯基-α-氨基丙酸)* 苯丙Phe F Phenylalanine 蛋(甲硫)氨酸(α-氨基-γ-甲硫基戊酸) * 蛋Met M Methionine
色氨酸[α-氨基-β-(3-吲哚基)丙酸]* 色Trp W Tryptophan 非电离的极性氨基酸 丝氨酸(α-氨基-β-羟基丙酸) 丝Ser S Serine 谷氨酰胺(α-氨基戊酰胺酸) 谷胺Gln Q Glutamine 苏氨酸(α-氨基-β-羟基丁酸)* 苏Thr T Threonine 半胱氨酸(α-氨基-β-巯基丙酸) 半胱Cys C Cysteine 天冬酰胺(α-氨基丁酰胺酸) 天胺Asn N Asparagine 酪氨酸(α-氨基-β-对羟苯基丙酸) 酪Tyr Y Tyrosine 酸性氨基酸 天冬氨酸(α-氨基丁二酸) 天Asp D Aspartic acid
谷氨酸(α-氨基戊二酸) 谷Glu E Glutamic acid 碱性氨基酸 赖氨酸(α,ω-二氨基己酸)* 赖Lys K Lysine 精氨酸(α-氨基-δ-胍基戊酸) 精Arg R Arginine 组氨酸[α-氨基-β-(4-咪唑基)丙酸] 组His H Histidine
十八种氨基酸的作用ok
罡罘酒（华益露诗）十八种氨基酸的作用 罡罘养生酒经权威机构检验，含有十八种氨基酸。 氨基酸对人体生命活动的作用：氨基酸是构成生物体蛋白质并同生命活动有关的最基本的物质，是在生物体内构成蛋白质分子的基本单位，与生物的生命活动有着密切的关系。它在抗体内具有特殊的生理功能，是生物体内不可缺少的营养成分之一。 人体构成基本物质之一：作为构成蛋白质分子的基本单位的氨基酸，无疑是构成人体内最基本物质之一。 据分析，氨基酸中的谷氨酸，不仅是人体一种重要的营养成分，而且是治疗肝病、神经系统疾病和精神病的常用药物，对肝病、精神分裂症、神经衰弱均有疗效。 天冬氨酸作用：可以改善心肌收缩功能，同时降低氧消耗，在冠状动脉循环障碍缺氧时，对心肌有保护作用。它参与鸟氨酸循环，促进氧和二氧化碳生成尿素，降低血液中氮和二氧化碳的量，增强肝脏功能，消除疲劳。 苏氨酸作用：对人体皮肤具有持水作用，与寡糖链结合，对保护细胞膜起重要作用，在体内能促进磷脂合成和脂肪酸氧化。其制剂具有促进人体发育抗脂肪肝药用效能，也可以平衡氨基酸，促进蛋白质合成和沉积,提高采食量,免疫作用, 调节脂肪代谢。有转变某些氨基酸达到平衡的功能；
丝氨酸作用：在脂肪和脂肪酸的新陈代谢及肌肉的生长中发挥着作用，因为它有助于免疫血球素和抗体的产生，维持健康的免疫系统也需要丝氨酸。丝氨酸在细胞膜的制造加工、肌肉组织和包围神经细胞的鞘的合成中都发挥着作用，治疗痴呆症（包括阿兹海默症和非阿兹海默症的痴呆）和正常的老年记忆损失。 谷氨酸作用：用于治疗肝性昏迷，还用于改善儿童智力发育，代谢上具有重要意义。机能型长效保湿，帮助皮肤抵抗干燥环境，增加皮肤的弹性，增进皮肤滑嫩触感，抑制皮肤黑色素生成，可以防止食品老化、不易软化、增强质地、维持外形。 甘氨酸作用：在中枢神经系统，尤其是在脊椎里，甘氨酸是一个抑制性神经递质。 丙氨酸作用：预防肾结石、协助葡萄糖的代谢，有助缓和低血糖，改善身体能量。在营养学中属人体非必需的氨基酸，能提高人体的抵抗力和免疫力。 胱氨酸作用：用于生物化学和营养研究，医药上有促进机体细胞氧化和还原机能，增加白血球和阻止病原菌发育等作用。主要用于各种脱发症，也用于痢疾、伤寒、流感等急性传染病、气喘、神经痛、湿疹以及各种中毒疾患等，并有维持蛋白质构型的作用。 缬氨酸作用：促进身体正常生长，修复组织，调节血糖，并提供需要的能量。在参加激烈体力活动时，缬氨酸可以给肌肉提供额外的能量产生葡萄糖，以防止肌肉衰弱。它还帮助从肝脏清除多余的氮（潜
各种类型氨基酸分析仪性能比较一览表
各种类型氨基酸分析仪性能比较一览表 常规氨基酸分析是指20种蛋白水解氨基酸和40余种游离氨基酸的分析。氨基酸分析仪自1958年问世以来，不断借助现代化的硬件和软件更新换代，现已发展成为现代食品、饲料、生物技术、医药卫生和生命科学等行业氨基酸分析必不可少的自动化常规检测设备。 氨基酸分析仪按其分离和检测方法的不同可分为两大类型。第一类是基于阳离子交换柱分离、柱后茚三酮衍生光度法测定的经典方法（IEC）。此类方法于1972年获诺贝尔奖，是当今国际标准和国家标准以及仲裁和涉外的方法。第二类是所有基于反相色谱分离、柱前衍生、荧光或紫外检测的高效液相法（HPLC）以及阴离子交换分离直接安培法检测的离子色谱法（IC）。两类方法的特性比较见表1。 表1：氨基酸分析方法的分类和特性比较表[1]
说明：IEC离子交换色谱；PITC异硫氰酸苯酯；OPA邻苯二甲醛；FMOC 9-芴基甲氧羰酰氯；AQC 6-氨基-喹啉基-N-羟基琥贝酰亚胺-氨基甲酸酯；DABS-Cl 二甲基氨基偶氮苯磺酰氯 由表1可见，IEC标准方法优于HPLC非标准方法，且此类仪器为专用型自动氨基酸分析仪器。 国外氨基酸分析仪器中，基于I EC标准方法原理并按照国家计量法规规定迄今业已正式通过国家技术质量监督总局型式认证的，有日立公司的L-8800，安玛西亚公司的30系列和安米诺西斯公司的A200型三种氨基酸分析仪。尚待通过计量认证的有Sykam和Jeol。而提供HPLC型氨基酸分析仪器的外国厂家有沃特斯、安捷伦、岛津和戴安等。但此类仪器用做氨基酸分析仪器时，还须首先通过氨基酸分析的计量认证。上述三家IEC型仪器的性能和技术参数见表2。 表2：三种IEC型氨基酸分析仪主要性能和技术参数对比一览表[2]
20种常见氨基酸的名称和结构式
20种氨基酸缩写 体内20种氨基酸按理化性质可分为4组： ①非极性、疏水性氨基酸：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸和脯氨酸。 ②极性、中性氨基酸：色氨酸、丝氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺和苏氨酸。 ③酸性的氨基酸：天冬氨酸和谷氨酸。 ④碱性氨基酸：赖氨酸、精氨酸和组氨酸。 中文名称英文名称三字母缩写单字母符号 甘氨酸Glycine Gly G 丙氨酸Alanine Ala A 缬氨酸Valine Val V 亮氨酸Leucine Leu L 异亮氨酸Isoleucine Ile I 脯氨酸Proline Pro P 苯丙氨酸Phenylalanine Phe F 酪氨酸Tyrosine Tyr Y 色氨酸Tryptophan Trp W 丝氨酸Serine Ser S 苏氨酸Threonine Thr T 半胱氨酸Cystine Cys C 蛋氨酸Methionine Met M 天冬酰胺Asparagine Asn N 谷氨酰胺Glutarnine Gln Q 天冬氨酸Asparticacid Asp D 谷氨酸Glutamicacid Glu E 赖氨酸Lysine Lys K 精氨酸Arginine Arg R 组氨酸Histidine His H 氨基酸单字母表示法和三字母表示法不一致的： 苯丙氨酸：笨——F ool……F 赖氨酸：赖皮——砍（K an）他……K 精氨酸：精子——人（R en）……R 色氨酸：色狼——W olf……W 酪氨酸：奶酪——黄色（Y ellow）……Y 天冬氨酸：天——地（D i）……D 谷氨酸：谷子里面有很多酶——E nzyme……E 天冬酰胺：As n……N Asp/Asn：两个A加一块= B Glu/Gln：总是低人一头，排老末吧：Z 谷氨酰胺：Gln，虽然也是n, 无奈总排在“天冬”的后面，只好整个不一样的Q