氨基酸工艺学

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1、1. 什么是氨基酸发酵工业？答：氨基酸发酵是典型的代谢控制发酵 , 由发酵所生成的产物氨 基酸,都是微生物的中间代谢产物 , 它的积累是建立于对微生物正常代谢的抑制。 在脱氧核糖 核酸（DNA）的分子水平上改变、 控制微生物的代谢,使有用产物大量生成、 积累。氨基酸发酵 工业是利用微生物的生长和代谢活动 , 发酵生产氨基酸的现代工业 .2. 简述氨基酸的生产方法有哪些？抽提法 , 化学合成法 , 生物法（直接发酵法和酶转化 ）.3. 举例氨基酸的应用领域有哪些？答：临床营养制剂及氨基酸药物：Glu治疗肝昏迷。氨基酸大输液。医药中间体 : 合成手性药物。肽类：乳链菌肽 , 可强烈抑制食品腐败 .

2、 谷胱甘 肽GSH含疏基，有抗氧化和整合解毒作用，用于治疗肝脏疾病、药物和重金属中毒。 食品补充 剂：调味品：味精，稀释3000倍，鲜味，阈值 0.03%。Gly :蔗糖的0.8倍。Asp-phe甲酯阿斯巴甜，蔗糖的200倍。提高食品营养价值，强化食品 .评价蛋白质营养价值的指 标，看食物中蛋白质的量含量和质氨基酸之间的构成比例 。饲料添加剂 ： 农业饲料用 Lys，添加0.2%，鸡每年生蛋 250个，猪120天长只至180斤，鸡56天长3.5斤。工业绿 色化学产品：多聚氨基酸。a -聚赖氨酸a -PL，作为平安食品保鲜剂；r-聚谷氨酸（r-PGA）, 可降解塑料，环境友好材料；聚天冬氨酸PA

3、SP可生物降解的高吸水材料。保健化装品：氨基酸系外表活性剂 .4. 简述淀粉的组成及特性： 淀粉白色无定形结晶粉末 ， 圆形椭圆形多角形 . 是一种碳水化合物 组成元素为 44.4%C，6.2%H，49.4%O. 淀粉分子是由许多葡萄糖脱水缩聚而成的高分子化合物 （C6H10O5）n. 分直链淀粉 （不分支的葡萄糖链构成 ， a -1，4 糖苷键聚合 ，空间构象卷曲螺旋 状. 水溶液加热不产生糊精 ， 以胶体状态溶解 ， 遇碘反响纯蓝色 ） 和支链淀粉 （a -1，6 糖苷键 连接直链 ，只有加热加压溶于水遇碘紫红色 .）两局部.特性：无复原性无甜味 ，不溶于冷水 ，酒 精 ， 醚等有机溶剂

4、. 在热水中能吸收水分而膨胀 ， 最后淀粉粒破裂 ， 淀粉分子溶于水中形成带 有黏性的淀粉糊 ， 即糊化 . 生淀粉的颗粒在偏光显微镜下观察有双折射现象 ， 淀粉有黑色十字 将颗粒分成白色的四局部 ，有晶体构造 .淀粉含有较多水分却不显潮湿 ，原因淀粉分子中羟基 和水分子相互作用形成氢键 .淀粉遇碘反响强烈生成蓝色碘淀粉和淀粉 -碘复合物 .加热蓝色 消失，冷却出现 .温度太高碘极易逃逸 ，冷却后无蓝色 .5. 分析玉米淀粉生产中浸泡工序的目的。玉米子粒坚硬有胚， 需浸泡才能破碎 . 可软化子粒， 增加皮层和胚的韧性 . 有利于胚的破碎水分通过胚和皮层向胚乳内部渗透 ， 溶出水溶性 物质 .

5、有利于别离操作 . 使粘附在玉米外表上的泥沙脱落 . 有利于玉米的破碎和提取淀粉.（逆流浸泡，水中参加 SO2（不超过0.4%）以分散和破坏玉米子粒细胞中蛋白质网状组织，促使淀粉游离出来，同时抑制微生物繁殖活动浸泡条件：浸泡水SO2浓度0.15-0.2%,PH3.5, 温度50-55 C，时间48h）清理浸泡粗碎胚芽别离磨碎纤维别离（筛选法）蛋白质别离（利用相对密度不同 ） 清洗脱水枯燥成品整理 .6. 简述淀粉水解糖生产的意义 . 谷氨酸产生菌不能直接利用淀粉或糊精作为碳源 . 淀粉必须 经水解成葡萄糖才能供发酵使用 . 工业上将淀粉水解为葡萄糖的过程成为糖化 ， 所制得糖液 称为淀粉水解糖

6、 ， 主要是葡萄糖 . 它是谷氨酸产生菌生长的营养物质 ， 易被其利用 . 淀粉水解 糖液的质量关系到谷氨酸菌的生长速度 ，谷氨酸的积累及别离提取 .7. 谷氨酸发酵水解糖液的要求 .1. 严格控制淀粉质量 （无霉烂变质 ）2. 正确控制淀粉乳的浓度 （浓度上下满足发酵的初糖浓度 ）3. 糖液中不模糊精 （水解完全 ）4. 糖液清、色泽浅 ，有一定的 透光率 5. 糖液新鲜 6. 降低糖液蛋白质的含量 7. 质量标准 ： 色泽：浅黄、杏黄通明液体；糊精反响：无；复原糖含量：18%左右；DE值：90%以上；透光率：60沏上；pH: 。8. 简述淀粉制葡萄糖的根本原理.淀粉在加酸高温水解或受酶的作

7、用下，淀粉的颗粒构造被破坏，a 1,4糖苷键及a 1,6糖苷键被切断，分子量逐渐变小，首先分解为分子较小的糊 精（蓝糊精、红糊精、无色糊精）；接着分解成麦芽糖；最后生成葡萄糖。9.DE值与DX值：工业上用 DE值（也称葡萄糖）表示淀粉的水解程度或糖化程度.糖化液中复原性糖全部当作葡萄糖计算，占干物质的百分比称为 DE值.DX值是指糖液中的葡萄糖含量占干物质的百分率。区别：糖液中葡萄糖的实际含量稍低于葡萄糖值，因为还有少量的复原性低聚糖存在.11. 淀粉的水解方法：酸解法：利用无机酸催化，在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖.优点是工艺简单，水解时间短，生产效率高，设备周转快.缺点是在高温高压及一

8、定酸浓度条件 下进展，要求设备耐腐蚀耐高温耐压 ，副产物多，淀粉转化率低，要求淀粉原料是纯度较高的精制淀粉，淀粉乳浓度不能太高。酸酶法:先将淀粉酶用酸水解成糊精或低聚糖，再用糖化酶 水解为葡萄糖.酸用量少，产品颜色浅，糖液质量高.适用于玉米或小麦等谷物。酶酸法:先用a-淀粉酶液化，过滤除杂后再用酸水解为葡萄糖.适用于大米（碎米）或粗淀粉原料。双酶法：用专一性强的淀粉酶和糖化酶催化，将淀粉水解为葡萄糖。12. 双酶法制糖的特点：优点：以作用专一的酶制剂作为催化剂，复合反响分解少，副产物少，糖液纯度高，DE值达98%以上，使糖液得到充分利用；酶解反响条件温和，不需要耐高压耐高温耐酸的设备；可以在较

9、高的淀粉浓度下水解，可以使用粗原料；由于酶制剂中菌体细胞的自溶，使糖液营养物质丰富，可以简化发酵培养基，少加甚至不加生物素，有利于谷氨酸发酵 稳定，提高糖酸转化率，有利于后道提取；制得的糖液颜色浅较纯洁无苦味质量高；适用于大米或粗淀粉原料，减少粮食消耗。缺点：酶反响时间长，生产周期长，夏天糖液容易变质；酶本 身是蛋白质，引起糖液过滤困难；要求设备多。14. 双酶法制糖工艺中淀粉液化程度控制的目的：液化程度应该控制在：在碘试显本色的前提下，液化DE值越低越好12-15%。假设液化程度太低：黏度大，难于操作；葡萄糖淀粉酶 属于外酶，水解只能由淀粉分子的非复原性尾端开场，底物分子越少，水解时机越少，

10、影响糖化速度；易老化，糖化液过滤性差。假设液化程度太高，葡萄糖淀粉酶先与底物分子生成络合 构造，而后发生水解催化；不利于糖化酶生成络合构造，影响催化效率，糖化液最终DE值低。15. 简述Glu生物合成途径：包括糖酵解EMP乍用，戊糖磷酸途径HMP三羧酸循环TCA，乙醛酸循环，丙酮羧化支路（CO2的固定反响）等.葡萄糖经EMP及 HMP两个途径生成丙酮酸；丙酮 酸一局部在丙酮酸脱氢酶系作用下生成乙酰CoA,另一局部经CO2固定反响生成草酰乙酸或苹果酸；草酰乙酸和乙酰 CoA在柠檬酸合酶催化下缩合成柠檬酸,进入三羧酸循环，在顺乌头酸梅作用下异柠檬酸，异柠檬酸在异柠檬酸脱氢酶作用下生成a-酮戊二酸;

11、a-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶作用下经复原氨基化反响生成谷氨酸。16. Glu合成的代谢途径包括哪些调节机制： 反响调节:PEP羧化酶，柠檬酸合酶，异柠檬酸 脱氢酶，a-酮戊二酸脱氢酶，谷氨酸脱氢酶的调节.糖代谢的调节：能荷调节，生物素对糖 代谢速率、CO2固定反响、乙醛酸循环的影响 .氮代谢的调节.17. 简述Glu生产中乙醛酸循环的作用：由于三羧酸循环的缺陷（a-酮戊二酸脱氢酶活力微弱）,为了获得能量和产生生物合成反响所需要的中间产物，在谷氨酸发酵的菌体生长期，需要异柠檬酸裂解酶催化反响，走乙醛酸循环途径18. 列举控制细胞膜通透性的方法和机制：控制磷脂的合成来控制膜的通透性：通过控制发酵培养

12、基中的化学成分，来控制磷脂的合成，从而控制细胞膜的生物合成，导致形成磷脂合 成缺乏的不完全的细胞膜，使谷氨酸生产菌处于异常生理状态，以解除细胞对谷氨酸向胞外 漏出的渗透屏障。具体方法有：生物素缺陷型作用机制:生物素是脂肪酸生物合成最初反响的关键酶乙酰 CoA羧化酶的辅酶，参与了脂肪酸的合成，进而影响脂肪酸的合成当磷脂合 成量少到正常的1/2左右时，细胞变形，Glu向膜外泄漏。控制关键：使用该类突变株必须限 制发酵培养基中生物素亚适量（5-10卩g/L）.在发酵初期（0-8小时），细胞正常生长，当生物素耗尽后，在菌的再次倍增时，开场出现异常形态细胞 ，即完成了细胞从生长型到积累型转 换添加外表活

13、性剂（如吐温-60或不饱和脂肪酸（C16-18），也能造成细胞渗漏，积累谷氨 酸。机制：两者在脂肪酸合成时对生物素有拮抗作用，导致磷脂合成缺乏，形成不完整的细胞膜。关键：控制好添加饱和脂肪酸或外表活性剂的时间和浓度，必须在药剂参加后，在这些药剂存在下再次进展菌的分裂生殖，形成产酸型细胞，即完成谷氨酸非积累型细胞向谷氨酸积 累型细胞的转变。）油酸缺陷型（作用机制：油酸营养缺陷型丧失了合成油酸的能力，通过控制油酸使磷脂合成量减少到正常量的1/2左右。控制关键：保证在培养基中油酸亚适量 ，完成细胞从生长型到生产型的转换。）甘油缺陷型（作用机制：丧失了 a -磷酸甘油脱氢酶，必须由外 界供应甘油才能生

14、长，在甘油限量供应下控制了细胞膜中与渗透性有直接关系的磷脂含量，从而使谷氨酸得以积累。控制关键：控制添加亚适量的甘油或甘油衍生物0.02%）温度敏感突变菌株（作用机制：突变位置在与谷氨酸分泌有密切关系的细胞膜构造基因上，发生碱基的转换或颠换，这样为基因所指导的酶在高温失活，导致细胞膜某些构造的改变。控制关键：温度转换30-38 C的时间，温度转换之后进展适度的剩余生长）。控制细胞壁的合成间接控制细胞膜的通透性。机制：在发酵对数生长期的早期，添加青霉素或头孢霉素 C等,抑制细胞壁 的生物合成，使细胞膜处于无保护状态，又由于膜内外渗透压差，进而导致细胞膜的物理损伤 增大了谷氨酸向胞外露出的渗透性。

15、控制关键：一般在进入对数生长期的早期（3-6小时）添加.添加青霉素后倍增的菌体不能合成完整的细胞壁，完成细胞功能的转换.19. 简述谷氨酸生产菌的特点：大多数为生物素缺陷型，谷氨酸发酵时，通过控制生物素亚适量（贫乏量），引起菌种代谢失调，使谷氨酸得到大量积累.a-酮戊二酸氧化能力微弱： 当a-酮戊二酸脱氢酶丧失或活性很低时,TCA循环才能够停顿,a-酮戊二酸才得以积累，为谷氨酸的生成奠定物质根底.谷氨酸脱氢酶活性强.细胞膜对谷氨酸的通透性高复原性 辅酶n （NADPH+H+进入呼吸链能力缺陷或微弱 .产生菌体内乙醛酸循环的关键酶 -异柠檬 酸裂酶，通过该酶酶活性的调节来实现乙醛酸循环的封闭，乙醛酸循环的封闭是实现谷氨酸发酵的首要条件.具有CO2固定反响的酶系，CO2固定能力强，能利用CO2产生大量草酰 乙酸,有利于谷氨酸的大量积累.解除谷氨酸反响抑制.不利用谷氨酸.耐高糖耐高谷氨酸. 具有向胞外分泌谷氨酸的能力 .20. 生物素对糖代谢速率的影响： 生物素主要影响糖降解速率 ，而不是影响EMP或 HMP途径的 比率。在生物素充足时，丙酮酸以后的氧化活性虽然也有提高 ，但糖降解速率显著提高，打破 了糖降解速率与丙酮酸氧化速率之间的平衡 ，丙酮酸趋于生成乳酸，因而引起乳酸的溢出.21. 简述生物素对乙醛酸循环的影响：乙醛酸循环的关键酶异柠檬酸裂解酶受葡萄糖、琥珀