氨基酸发酵生产技术绪论

,*,有机酸生产技术,生物工程系,1,谷氨酸发酵生产技术,2,绪论,课程目的、课程内容与学习方法,氨基酸发酵的发展历程,氨基酸的应用,3,存在于动物（包括人类）,体内的氨基酸至少有,20,种,，,8,种氨基酸：,异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸和缬氨酸,4,课程目的、课程内容与学习方法,一、,课程目的,总体目标：,1,、能够采用谷氨酸生产菌，利用淀粉糖原料进行谷氨酸的发酵生产。,2,、能够采用柠檬酸生产菌，利用淀粉质原料进行柠檬酸的发酵生产。,5,6,7,8,学习目标,能力目标：,能够进行,培养基的配制及灭菌。,能够制备淀粉水解糖液。,能够,制备工业用无菌空气。,能够进行,发酵工业菌种的扩大培养操作。,能够掌握菌种在生长过程中对,菌体形态进行观察,，判断菌种生长是否异常。,9,能够对,发酵过程中溶氧、温度、,pH,、泡沫产生等进行控制,；,能够对发酵过程中对,菌体形态、基质消耗、产物生产变化进行监控；,能够从发酵液中,提取出符合质量要求的产品。,能够对,发酵水平和提取效果进行合理的评价。,能够对,生产设备进行保养和维护,。,10,知识目标：,掌握淀粉水解糖制备的基本知识。,掌握工业发酵用培养基的种类和特点。,理解菌种扩大培养的工艺过程和条件控制,11,了解谷氨酸及柠檬酸发酵的代谢途径及生物合成的调节机制。,理解发酵过程中溶解氧、温度、,pH,值、泡沫、补料等对发酵的影响作用并分别掌握其控制方法。,掌握谷氨酸提取分离产品加工过程中的基本知识,12,素质目标：,通过工艺操作具有独立工作和自主学习的能力。,通过分组讨论、工作方式，培养学生团队意识和协调能力。,通过比较发酵水平和提取水平，培养学生具有质量意识，成本意识。,通过安全生产培养学生的安全意识和环保意识。,13,二、课程内容,项目一 谷氨酸发酵生产技术,项目二 柠檬酸发酵生产技术,14,项目一 谷氨酸发酵生产技术,一 绪论,二 培养基及制备技术,三 空气除菌技术,四 菌种的保藏与种子的扩大培养技术,五 谷氨酸发酵机制及菌种的选育技术,六 发酵技术,七 染菌的防治,八 谷氨酸提取及精制技术,15,项目二 柠檬酸发酵生产技术,一 绪论,二 黑曲霉的柠檬酸生物合成途径,三 柠檬酸菌种的扩大培养技术,四 柠檬酸的提取工艺,16,三、学习方法,1,、项目导向、任务驱动的教学方法。,以谷氨酸生产和柠檬酸生产作为生产项目，掌握一般有机酸生产的通用技术,2,、分组学习法。采用小组完成任务、小组内打分、小组竞赛的方式打分。,17,第二节 氨基酸发酵的发展历程,一、发酵法生产氨基酸的起源,二、氨基酸发酵技术的发展,三、氨基酸发酵行业的现状与趋势,18,一、发酵法生产氨基酸的起源,1820,年，蛋白质被水解为氨基酸。,1850,年，在实验室里，化学法合成氨基酸。,1866,年，水解小麦面筋，得到了谷氨酸。,1948,年，日本,得到了对糖的转化率为,50%,60%,的,-,酮戊二酸产生菌。,19,1956,年开始，日本协和发酵公司筛选选育出一种谷氨酸棒状杆菌，是生物素缺陷型。,1957,年，日本协和发酵公司正式工业化发酵生产味精。,20,二、氨基酸发酵技术的发展,自然发酵时期,纯培养技术的建立（第一转折点）,21,深层培养技术的建立（第二转折点）,代谢控制发酵时期（第三转折点）,基因工程技术的建立（第四转折点）,22,三、氨基酸发酵行业的现状与趋势,1.,发酵法生产氨基酸的种类,20,种氨基酸基本上都已被开发成商品上市；,2.,发酵法生产氨基酸的产量,2004,年，国内年产味精年产超,90,万吨，越居世界第一位,23,3.,氨基酸的主要生产国家,有日本、中国、美国、德国、法国、印尼、泰国、韩国等。,4.,我国氨基酸工业发展历程简介,1958,年，开始筛选谷氨酸产生菌，,1964,年在上海投入工业化生产试验。,24,差距,国内氨基酸原料药生产厂家普遍规模较小，,产品结构不合理，某些厂家的氨基酸产品雷同,技术投入少，因而生产水平低下，产品缺乏国际市场竞争力。,对生产废液的综合利用和治理能力偏低，环境污染严重。,25,5.,氨基酸工业发展趋势,（,1,）作为调味添加剂的,L-,谷氨酸一钠仍有增长的空间。,（,2,）作为饲料添加剂的氨基酸如,L-,赖氨酸、,L-,苏氨酸、,L-,蛋氨酸、,L-,色氨酸等，将是未来氨基酸产业发展的一个热点。,（,3,）氨基酸及其衍生物作为合成活性药物的重要原料，是氨基酸工业发展的另一个热点；它的应用领域还正在向化工、化妆品方面拓展。,氨基酸的生产也将是,21,世纪氨基酸工业的发展趋势之一。,26,第三节 氨基酸的应用,一、在食品工业中的应用,二、在医药工业中的应用,三、在饲料工业中的应用,四、在农业中的应用,五、在化学工业中的应用,27,一、在食品工业中的应用,1.调味的作用,2.,增香与除臭的作用,3.,保质与保鲜的作用,4.,营养的作用,28,二、在医药工业中的应用,1.作为营养性输液,29,2.治疗的作用,用于促进幼儿正常生长发育,以及儿童及孕妇补充钙质。,临床上主要用于慢性胃炎的治疗。,用于预防和治疗因缺乏必需氨基酸与维生素所引起的各种疾病。,30,3.,起载体与连接的作用,31,三、在饲料工业中的应用,在氨基酸饲料学中，根据必需氨基酸的缺乏程度，把必需氨基酸分为第一、第二、第三限制氨基酸。,32,四、在农业中的应用,1.氨基酸及其金属盐类、聚合物、衍生物等可作为杀虫剂。,33,2.氨基酸可作为引诱剂起作用，达到聚而歼之的目的。,谷氨酸是地中海蝇的性引诱剂；,赖氨酸是蚊子的性引诱剂。,34,3.氨基酸及其衍生物作为新型除草剂,4.氨基酸及其衍生物可作为植物生长的促进剂，对植物生长具有一定的促进作用。,35,