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氨基酸发酵生产工艺概况
氨基酸发酵生产工艺概况

     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。

 

 
发表时间:2010-12-10
 
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