氨基酸发酵生产工艺氨基酸发酵生产工艺
1. 概述
氨基酸在药品、食品、饲料、化工等行业中有重要应用。
氨基酸的制造始于1820年～蛋白质酸水解生产氨基酸～1850年化学合成氨基酸～1956年分离到谷氨酸棒状杆菌～日本采用微生物发酵法工业化生产谷氨酸成功～1957年生产谷氨酸钠,味精,商业化～从此推动了氨基酸生产的大发展。目前绝大多数应用发酵法或酶法生产～极少数为天然提取或化学合成法生产。
主要菌种有谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短杆菌、短芽孢杆菌、粘质赛式杆菌等～往往是生物素缺陷型～也有些是氨基酸缺陷型。还有采用基因工程菌进行...
氨基酸发酵生产工艺
1. 概述
氨基酸在药品、食品、饲料、化工等行业中有重要应用。
氨基酸的制造始于1820年～蛋白质酸水解生产氨基酸～1850年化学合成氨基酸～1956年分离到谷氨酸棒状杆菌～日本采用微生物发酵法工业化生产谷氨酸成功～1957年生产谷氨酸钠,味精,商业化～从此推动了氨基酸生产的大发展。目前绝大多数应用发酵法或酶法生产～极少数为天然提取或化学合成法生产。
主要菌种有谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短杆菌、短芽孢杆菌、粘质赛式杆菌等～往往是生物素缺陷型～也有些是氨基酸缺陷型。还有采用基因工程菌进行生产的。
氨基酸的世界市场中～谷氨酸钠约占氨基酸总量的75,～其次为赖氨酸～占产量10,～其他约占15,。
国外谷氨酸采用甘蔗糖蜜或淀粉水解糖为原料的强制发酵工艺～产酸率13,15,～糖酸转化率50,60,,国内采用淀粉水解糖或甜菜糖蜜为原料生物素亚适量发酵工艺～产酸率10,～转化率60,。
菌种改良和新工艺开发～促进了中国氨基酸产业发展～应用于输液的18种氨基酸原料只有丝氨酸和色氨酸不能工业化生产仍需进口外～其余16种均已投产～国产化80,以上。2002年～全国氨基酸原料产品7.4万吨～医药用总产量超过4200吨。2002年氨基酸制剂近1亿支,片/瓶,。氨基酸原料生产企业约20多家～制剂生产企业30多家。甘氨酸3000多吨～赖氨酸及其盐酸盐约1000吨～天门冬氨酸、缬氨酸、谷氨酸、亮氨酸、丙氨酸等几百吨。谷氨酸钠的生产规模最大～居世界首位。
2 氨基酸生产工艺
2.1 培养基制备
水解淀粉、糖蜜、醋酸、乙醇、烷烃等可作为碳源～取决于菌种和氨基酸种类和操作方式～常采用水解淀粉糖、糖蜜。氨盐、尿素、氨水等作为无机氮源～有机氮源有玉米浆、麸皮水解液、豆饼等。有机氮源还可提供生物素等微生物生长因子的来源。碳氮比对于氨基酸发酵非常重要～调节适宜的碳氮比。无机盐是发酵必需的～磷有很重要的影响。
2.2 主要发酵参数控制
三级发酵进行生产～主要参数控制如下。
pH:流加尿素和氨水控制～常用尿素～根据pH变化、菌体生长、残糖等调节～少量多次。如果用氨水～采用流加连续方式调节pH。PH的范围6.5-7.5之间。
温度:最适温度因菌种和氨基酸种类而不同～菌体生长和氨基酸生产的温度也不同。对于温度敏感突变株～可采用分段调节控制策略。
溶解氧:供氧充足时～产率最高的氨基酸有谷氨酸、谷氨酰氨、脯氨酸和精氨酸等～它们对氧有高依赖性～氧分压应该在0.01×105Pa以上～才能获得高产。低氧分压下～生产受阻。适当缺氧时～产率最高的氨基酸有亮氨酸、苯丙氨酸和缬氨酸等～菌体呼吸在受阻时～氧分压接近零～有利于发酵。供氧不足对生产影响不大的氨基酸发酵包括赖氨酸、异亮氨酸、苏氨酸等。
泡沫:加入天然豆油、玉米油或泡敌等进行消泡～控制泡沫的产生。
2.3 主要提炼工艺过程
过滤:用板框式压滤机过滤发酵液。
沉淀:根据氨基酸的等电点～采用等电沉淀、离子交换～提取氨基酸。
脱色:加入活性炭脱除色素。
精制:离子交换、重结晶等进行精制。
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