氨基酸工艺学
绪论
一，什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.
第一章，淀粉水解糖的制备
二，氨基酸的生产方法
1.抽提法
2.化学合成法
3、生物法：.酶转化法，微生物发酵法
三，水解淀粉为葡萄糖的方法。
酸解法，酶酸法，酸酶法，双酶法。
1.酸解法
（1）工艺流程：
淀粉、水、盐酸→调浆→进料→水解→冷却、中和→脱色→过滤→糖化液
（2.）工艺特点
高温、高压
糖化时间短
副产物多、糖化收率低
3）水解工艺条件：
a.淀粉乳的浓度控制在18-22%。
b.盐酸的用量为干淀粉的0.6-0.7%，通常控制淀粉乳的pH值为1.5左右。
c.进料压力0.02-0.03MPa。
d.水解压力0.28-0.3 MPa。
e.水解终点检查采用无水乙醇检查无白色反应为止。
4）中和、脱色的工艺条件
淀粉水解后，在水解液中尚含有少量蛋白质等胶体物质，除去这些物质的方法：以Na2CO3调整水解液的pH值到这些杂质的等电点，约为4.8-5.0，这个过程称为中和。中和的温度控制在70-80℃。
糖液的脱色一般采用粉末活性炭脱色，具体工艺条件如下：
用量：为糖液的0.1-0.2%
温度：65-80℃
时间：30min
pH：4.8-5.0
5）过滤
2.酶酸法
原料→粉碎→调浆→液化→灭酶→过滤→调酸→糖化→中和→脱色→过滤→糖化液
α-淀粉酶的用量：10-12u/干淀粉。
3.双酶法
原料→粉碎→调浆→液化→灭酶→调整pH→糖化→灭酶→中和→过滤→糖化液α-淀粉酶的用量：10-12u/干淀粉。
糖化酶的用量：100-120 u/干淀粉。
α-淀粉酶
（1）生产菌
枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、米曲霉、黑曲霉、拟内孢霉等等。
（2）类型
常温和高温
固态粉末和液体
（3）作用方式
可以切断α-1，4糖苷键
不能切断α-1，6糖苷键
4）特性
热稳定性
60 ℃以下稳定
作用温度
60-70℃；90-110℃
pH稳定性
6.0-
7.0稳定，5.0以
下失活严重
糖化酶
（1）生产菌
黑曲霉。
（2）类型
固态粉末和液体
（3）作用方式
可以从非还原性末端切断
α-1，4糖苷键；
缓慢切断α-1，6糖苷键
4）特性
作用温度
40-65℃；最佳58-60℃
pH稳定性
3.0-5.5稳定
最适4.0-4.5
四，双酶法工艺特点
1）副产物少，糖液纯度高；
2）生产工艺条件温和；
3）淀粉浓度高，可以使用粗原料；
4）糖液质量高；
5）周期长，设备多。
五，双酶法制糖工艺。
双酶法生产葡萄糖工艺，是以作用专一的酶制剂作为催化剂，反应条件温和，复合分解反应较少，因此采用双酶法生产葡萄糖，提高了淀粉或大米等原料的转化率及糖浓度，改善了糖液质量，是目前最为理想的制糖方法。
六，淀粉的液化
淀粉的糊化（参看淀粉的性质）
液化的方法
（1）间歇液化法
85-90 ℃保温30-60min 。碘液检查合格（呈棕红色）。
经常使用中温酶
2）喷射液化法：喷射器形式：1，高压蒸汽喷射液化法2，低压蒸汽喷射液化法。 七，DE 值
表示淀粉水解程度或糖化程度。也称葡萄糖值。
八，DX 值
糖液中葡萄糖含量占干物质的百分率。
第二章 谷氨酸发酵机制
一，谷氨酸的生物合成途径
主要包括EMP 、HMP 、TCA 循环、乙醛酸循环、CO2固定反应。
二，生成谷氨酸的主要酶反应
谷氨酸脱氢酶(GHD)所催化的还原氨基化反应
转氨酶(AT)催化的转氨反应
谷氨酸合成酶(GS)催化的合成反应
(还原氨基化为主导性反应)
三,谷氨酸生物合成的理想途径
计算题会考葡萄糖生物合成谷氨酸：C6H12O6+NH3+1.5O2 →C6H9O4N+CO2+3H2O %100)(??=）
糖液相对密度（）干物质浓度（还原糖浓度d DE ωρ%100)(??=）糖液相对密度（）干物质浓度（葡萄糖浓度d DE ωρ
四，控制谷氨酸合成的重要措施
谷氨酸生产菌应具备的生化特点
1.α-酮戊二酸氧化能力微弱
2.谷氨酸脱氢酶活性强
3.细胞膜对谷氨酸的通透性强
第三章谷氨酸生产菌的特征，育种以及扩大培养
一，现有谷氨酸生产菌主要是棒状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆菌属中的细菌。
其中常用黄色短杆菌，棒状杆菌，。
二，谷氨酸棒状杆菌
为生物素营养缺陷型：没有生物素合成酶。
现有谷氨酸生产菌的主要特征：
细胞形态球形，短杆形、棒形；
革兰氏阳性菌，无鞭毛，无芽孢，不能运动；
需氧型微生物；
生物素缺陷型；
脲酶强阳性；
不分解淀粉、纤维素、油脂、酪蛋白、明胶等；
发酵中菌体发生明显形态变化，同时细胞膜渗透性改变；
二氧化碳固定反应酶系强；
异柠檬酸裂解酶活力欠缺或微弱，乙醛酸循环弱；
α-酮戊二酸氧化能力微弱；
柠檬酸合成酶、乌头酸酶、异柠檬酸脱氢酶、谷氨酸脱氢酶活性强；
具有向环境泄露谷氨酸的能力；
不分解利用谷氨酸，并能耐高谷氨酸，产谷氨酸8%以上；
能利用醋酸，不能利用石蜡。
还原型辅酶2（nadph2）进入呼吸链能力弱。
三，谷氨酸发酵的代谢控制育种
1）日常菌种工作2）选育耐高渗透压菌种3）选育不分解利用谷氨酸菌株4）选育细胞膜渗透性好的菌株5）选育强化CO2固定反应的菌株6）强化柠檬酸到α-酮戊二酸代谢菌株7）选育减弱乙醛酸循环的突变株8）解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶反馈调节9）强化能量代谢10）减弱HMP途径后段酶活性的突变株
第四章谷氨酸发酵过程控制
一，谷氨酸生产的影响
内因：具有一定生理特性的菌种。
外因：环境因素。
二，发酵培养基：1,、碳源：目前所发现的谷氨酸产生菌均不能利用淀粉,只能利用葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖等,有些菌种能够利用醋酸、乙醇、正烷烃等作碳源。
我国主要使用：玉米、大米、淀粉、糖蜜。
2、氮源：合理的碳氮比：100（15-30）。氮源的来源：无机氮源:
(1)尿素(2) 液氨(3)氨水
有机氮源:
主要是蛋白质、胨、氨基酸等。谷氨酸发酵的有机氮源常用玉米浆、麸皮水解液、豆饼水解液和糖蜜等。
3、无机盐：磷酸盐，硫酸镁，钾盐，微量元素
4、生长因子：1) 生物素(2) 维生素B1
三，培养条件对谷氨酸发酵的影响
+温度对谷氨酸发酵的影响：1.温度影响细胞中酶的活性,而影响代谢速度、途径方向
2.酶是蛋白质，受热容易失活，温度愈高失活愈快,菌体易衰老,影响发酵液的性质来间接影响发酵。
3.影响基质和氧的溶解从而影响发酵
4.微生物最适的生长温度范围
+pH值对谷氨酸发酵的影响：1.pH值对谷氨酸发酵的影响2.发酵过程pH 值的变化及控制##*+供氧对谷氨酸发酵的影响：1.溶解氧与谷氨酸的需氧量
葡萄糖氧化的需氧量：
彻底氧化1：6
合成代谢产物：1：1.9
必须连续向发酵液通入氧。
2.供氧对谷氨酸发酵的影响
菌体生长期：满足菌体合成的需要，过低，副产物增加，影响菌体收率。过高抑制生长。
产酸期：最大满足呼吸需氧量。
3.供氧与其他发酵工艺条件的关系
4.氧对发酵影响的微生物生理学考察
+二氧化碳对谷氨酸发酵的影响：1.间接控制通风量排风中二氧化塘控制在13%2.提前发现噬菌体感染3.帮助发现杂菌感染4.氧对发酵影响的微生物生理学考察
四，泡沫对发酵的影响
1.发酵液逃逸
2.感染
3.降低装填系数，设备利用率降低
4.影响氧传递
泡沫的消除方法
1）机械消泡
2）化学消泡
添加消泡剂：BAPE、PPE
3）物理消泡
5，发酵过程分为四个阶段：适应期，对数生长期，转化期，产酸期
6，糖蜜原料强制发酵工艺（蜜糖，淀粉原料生产谷氨酸）。
表面活性剂的添加
0.2%吐温-60，青霉素的添加，3-5单位/mL发酵液
工艺特点：大接种量（10%左右），高生物素（100μg/L），高通风量（1：0.3）
7，提高发酵产率的主要措施。
选育优良高产菌种、适宜的环境条件、原料质量好、合理的发酵设备、有效的管理措施。
第五章噬菌体与杂菌的防治
一，噬菌体是浸染细菌，放线菌等微生物并使其细胞裂解死亡的一类病毒。
二，噬菌体污染出现“二高三低”现象
发酵液OD值低
产谷氨酸量低
发酵温度低
pH升高，可到8.0以上
残糖高
三，噬菌体污染的防止措施
以环境净化为中心的综合治理（定期检查噬菌体，严禁活菌体排放，杀灭环境中的噬菌体，杀灭压缩空气中的噬菌体，严格无菌操作，避免噬菌体侵入设备）、污染噬菌体后的挽救措施（并罐法（噬菌体不能侵染产酸期细胞），菌种轮换（不交叉感染），放罐重消法（高温灭菌），低温灭菌法）、合理使用抗性菌株、利用药物防治噬菌体。
第六章谷氨酸的提取
一，将谷氨酸生产菌在发酵液中积累的L-谷氨酸提取出来,再进一步中和、除铁、脱色、加工精制成谷氨酸单钠盐（俗称味精）叫提炼。
分为两个阶段：提取和精制
在提取车间和精制车间完成。
谷氨酸是发酵的目的物,它溶解在发酵液中,而在发酵液中还存在菌体、残糖、色素、胶体物质以及其他发酵副产物。
提取工艺的选择原则:
工艺简单,操作方便,提取收率高,产品纯度高,劳动强度小,设备简单,造价低,使用的原材料、药品价廉,来源容易。
二，谷氨酸提取方法
1)等电点法:是谷氨酸提取方法中最简单的一种方法,由于设备简单、操作简便、投资少等优点,谷氨酸发酵液不经除菌或除菌、不经浓缩或浓缩处理、在常温或低温下加盐酸调至谷氨酸的等电点pH3.22,使谷氨酸呈过饱和状态结晶析出。
(2)离子交换法;
3)金属盐法
4)离子交换膜电渗析法提取谷氨酸
三,谷氨酸的晶型及其性质。
a-型结晶（斜方六面晶体，纯度高，颗粒大，质量重，实测其视相对密度0.85，晶体有光泽，易沉降，与母液分离容易），B-型结晶（粉状、针状、鳞片状，晶粒细微，纯度低，无光泽，质量轻，实测其视相对密度0.45，难沉降，不易分离）
四，三种不同起晶方法。
,结晶的过程通常包括晶核的形成和晶体的长大两个阶段。首先在溶液中产生细小的晶核,随后以这些晶核为中心,继续在晶核表面吸附周围溶质分子,使晶粒不断长大。
工业生产上结晶有三种不同起晶方法:
(1)自然起晶法
(2)刺激起晶法
(3)晶种起晶法晶种起晶法是一个普遍被采用的方法。
五，离子交换树脂的结构（考选择）
多孔网状结构的高分子化合物，化学稳定性良好，不溶与水、酸、碱和有机物。
六，谷氨酸发酵液的综合利用
1、清洁生产
2、发酵废母液提取菌体蛋白
3、谷氨酸发酵废母液生产饲料酵母
4、谷氨酸废母液回收核糖核酸（RNA）
5、废母液生产有机复合肥。
第七章谷氨酸制味精
一，味精的物理性质
谷氨酸的钠盐（C5H8NO4Na·H2o），无色至百色柱状结晶。相对分子量187.13。结晶系晶体形状是斜方晶系。密度1.635，视相对度0.80~0.83.
旋光性及比旋光度：L-型,D型。
二，谷氨酸制味精的工艺流程
谷氨酸加水溶解→碳酸钠或者氢氧化钠中和→脱色→除铁，钙，镁等离子----蒸发、浓缩结晶→分离、干燥→过筛→包装→成品
三，谷氨酸的前提物
谷氨酸生产菌的生化特征有：
1、有催化固定CO2的二羧酸合成酶；
2、a—酮戊二酸脱氢酶的活性很弱，这样有利于a—酮戊二酸的蓄积；
3、异柠檬酸脱氢酶活力很强，而异柠檬酸裂解酶
的活性不能太强，这样有利于谷氨酸前提物a—酮戊二酸的合成，满足合成
谷氨酸的需要；4、谷氨酸脱氢酶的活力高，这样有利于谷氨酸的合成；5、谷氨酸生产菌经呼吸链氧化HNADPH的能力要求弱；6、菌体本身进一步分解转化和利用谷氨酸的能力低下，利于谷氨酸的蓄积。
四，谷氨酸的中和
1、中和原理：2C5H9NO4+Na2CO3→2C5H8NO4Na+CO2↑+H2O
100kg谷氨酸需要36.1kgNa2CO3
C5H9NO4+NaOH→C5H8NO4Na+H2O
100kg谷氨酸需要40kgNaOH
2、中和工艺条件
1）中和液浓度：21-23Be‘
温度：60-70℃
lgs=0.5331+0.01613t（s：g/kg水）
pH：6.7-70
2）中和液的除铁
硫化钠法
离子交换法
3）中和液的脱色
4）
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抗生素发酵生产工艺 1. 青霉素发酵工艺的建立对抗生素工业有何意义？ 青霉素是发现最早，最卓越的一种B-内酰胺类抗生素，它是抗生素工业的首要产品，青霉素是各种半合成抗生素的原料。青霉素的缺点是对酸不稳定，不能口服，排泄快，对革兰氏阴性菌无效。青霉素经过扩环后，形成头孢菌素母核，成为半合成头孢菌素的原料。 2. 如何根据青霉素生产菌特性进行发酵过程控制？ 青霉素在深层培养条件下，经历7个不同的时期，每个时期有其菌体形态特性，在规定时间取样，通过显镜检查这些形态变化，用于工程控制。 第一期：分生孢子萌发，形成芽管，原生质未分化，具有小泡。 第二期：菌丝繁殖，原生质体具有嗜碱性，类脂肪小颗粒。 第三期：形成脂肪包含体，积累储蓄物，没有空洞，嗜碱性很强。 第四期：脂肪包含体形成小滴并减少，中小空泡，原生质体嗜碱性减弱，开始产生抗生素。 第五期：形成大空泡，有中性染色大颗粒，菌丝呈桶状。脂肪包含体消失，青霉素产量提高。 第六期：出现个别自溶细胞，细胞内无颗粒，仍然桶状，释放游离氨，pH上升。 第七期：菌丝完全自溶，仅有空细胞壁。一到四期为菌丝生长期，三期的菌体适宜为种子。 四到五期为生产期，生产能力最强，通过工艺措施，延长此期，获得高产。在第六期到来之前发束发酵。 3. 青霉素发酵工程的控制原理及其关键点是什么？ 控制原理：发酵过程需连续流加葡萄糖，硫酸铵以及前提物质苯乙酸盐，补糖率是最关键的控制指标，不同时期分段控制。在青霉素的生产中，及时调节各个因素减少对产量的影响，如培养基，补充碳源，氮源，无机盐流加控制，添加前体等；控制适宜的温度和ph，菌体浓度。最后要注意消沫，影响呼吸代谢。 4. 青霉素提炼工艺中采用了哪些单元操作？ 青霉素不稳定，发酵液预处理、提取和精制过程要条件温和、快速，防止降解。提炼工艺包括如下单元操作： ①预处理与过滤：在于浓缩青霉素，除去大部分杂质，改变发酵液的流变学特征，便于后续的分离纯化过程。 ②萃取：其原理是青霉素游离酸易溶于有机溶剂，而青霉素易溶于水。 ③脱色：萃取液中添加活性炭，除去色素，热源，过滤，除去活性炭。 ④结晶：青霉素钾盐在乙酸丁酯中溶解度很小，在乙酸丁酯萃取液中加入乙酸钾-乙醇溶液，青霉素钾盐可直接结晶析出。 氨基酸发酵工艺 1. 如何对谷氨酸发酵工艺过程进行调控？ 发酵过程流加铵盐、尿素、氨水等氮源，补充NH4+；生物素适量控制在2-5μ g/L；pH控制在中性或微碱性；供氧充足；磷酸盐适量。 2. 氨基酸生产菌有什么特性，为什么
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）
发酵工程课后思考题答案
一、思考题 1.发酵及发酵工程定义 答：定义：发酵工程是应用微生物学等相关的自然科学以及工程学原理，利用微生物等生物细胞进行酶促转化，将原料转化成产品或提供社会性服务的一门科学。由于它以培养微生物为主，所以又称为微生物工程。 传统发酵是指酵母作用于果汁或发芽的谷物时产生二氧化碳的现象； 生化和生理学意义的发酵指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式；或者更严的说发酵是以有机物作为电子受体的氧化还原产能反应。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出CO2。 工业上的发酵泛指利用生物细胞制造某些产品或净化环境的过程。 青霉素发酵能成功的原因，主要是解决了两大技术问题：1）通气搅拌解决了液体深层培养时的供氧问题；2）抗杂菌污染的纯种培养技术：无菌空气、培养基灭菌、无污染接种、大型发酵罐的密封与抗污染设计制造。 2.发酵工程基本组成部分 答：从广义上讲，由三部分组成：上游工程、发酵工程、下游工程 3.发酵工业产业化应抓好哪三个环节 答：三个环节：投产试验、规模化生产和市场营销 4.当前发酵工业面临三大问题是什么 答：菌种问题、合适的反应器、基质的选择 菌种问题：纯种、遗传稳定性、安全、周期短、转化率高产率高、抗污染能力强：噬菌体、蛭弧菌 合适的反应器：生产规模化、原料利用量大并且具有一定选择性、节能、结构多样化、操作制动化、节省劳力 基质的选择:价廉、原料利用量大并且具有一定选择性、易被利用、副产物少、满足工艺要求 5.我国发酵工业应该走什么样的产业化道路
答:第一步为技术积累阶段、第二步为产业崛起阶段、第三步为持续发展阶段 二、思考题 1、自然界分离微生物的一般操作步骤 答：标本采集→预处理→富集培养→菌种分离（初筛、复筛）→发酵性能鉴定→菌种保藏目的：高效地获取一株高产目的产物的微生物； 2、从环境中分离目的微生物时，为何一定要进行富集富集 答：富集的目的：让目的微生物在种群中占优势，使筛选变得可能。 富集的基本方法：1、控制营养：如以唯一碳源或氮源作底物；2、控制培养条件：如pH、温度、通气量等；3、抑制不需要的种类 3、什么叫自然选育自然选育在工艺生产中的意义 答：定义：不经人工处理，利用微生物的自然突变进行菌种选育的过程称为自然选育。 意义：自然选育是一种简单易行的方法，可达到纯化菌种、防止菌种退化、稳定生产、提高产量的目的。虽然其突变率很低，但却是工厂保证稳产高产的重要措施 回复突变：高产菌株在传代的过程中，由于自然突变导致高产性状的丢失，生产性能下降，这种情况我们称为回复突变。 4、诱变育种对出发菌株有哪些要求 答：出发菌株定义：出发菌株指用于诱变育种的最初菌株或每代诱变的试验菌株。 要求：★对菌株产量，形态、生理等情况了解；★生长繁殖快，营养要求低，产孢子多且早；★对诱变剂敏感；★菌株要有一定的生产能力；★多出发菌株：一般采用3~4个出发菌株，在逐代处理后，将产量高、特性好的菌株留作继续诱变的出发菌株。 5、诱变选育的流程 答：出发菌株经纯化活化前培养（同步培养）→培养液（离心、洗涤、）→单细胞获单胞子悬液→诱变处理→后培养（中间培养）→平板分离→初筛→复筛→保藏及扩大试验 筛选的关键是选择一定的特征（如菌落特征、生化特征等）去判断所筛选的菌株是我们所需要的突变株。
(完整版)氨基酸发酵工艺学要点
氨基酸发酵工艺学要点 1味精厂的主要生产车间：糖化车间、发酵车间、提取车间、精制车间 2淀粉生产的流程 原料→清理→浸泡→粗碎→胚的分离→磨碎→分离纤维→分离蛋白质→清洗→离心分离→干燥→淀粉3淀粉的液化及糖化定义。 在工业生产上，将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的“糖化”所制的的糖液称为淀粉水解糖 液化是利用液化酶使淀粉糊化，黏度降低，并水解到糊精和低聚糖的程度 4淀粉液化过程使用淀粉酶，水解位置1，4糖苷键，糖化过程使用糖化酶，水解位置1，4糖苷键和1，6糖苷键。 5液化结束后，为何要进行灭酶处理，如何操作？ 液化结束后反应快速升温灭酶，高温处理时，通过喷射器快速升温至120~145°，快速升温比逐步升温产生的“不溶性淀粉颗粒”少，所得的液化液既透明又易过滤。淀粉出糖率高，同时由于采取快速升温法，缩短了生产周期 6葡萄糖的复合反应。 7淀粉的糊化、老化定义及影响老化的因素。 （1）糊化 若将淀粉乳加热到一定温度，淀粉颗粒开始膨胀，偏光十字消失。温度继续上升，淀粉颗粒继续膨胀，可达原体积几倍到几十倍。由于颗粒的膨胀，晶体结构消失，体积膨胀大，互相接触，变成糊状液体，虽然停止搅拌淀粉也不会再沉淀，这种现象称为糊化。 （2）老化 分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列成为新氢键的过程。 （3）影响老化的因素①淀粉的成分（直链易老化，支链淀粉难老化）②液化程度③酸碱度④温度⑤淀粉糊浓度 8 DE值与DX值的概念. DE值表示淀粉水解程度或糖化程度。也称葡萄糖值 DE=还原糖浓度/（干物质浓度*糖液相对密度）*100％ DX值指糖液中葡萄糖含量占干物质的百分率。 DX=葡萄糖浓度/（干物质浓度*糖液相对密度）*100％ 9淀粉水解糖的质量要求有哪些？ 1糖液透光率＞90%（420nm）。2不含糊精、蛋白质（起泡物质）。3转化率＞90%。DE值（Dextrose equivalent，葡萄糖当量值）4还原糖浓度：18%左右。5糖液不能变质。6pH4.6-4.8 10 说说酸水解法、酸酶法和酶水解法三种不同水解工艺的优劣？ 酸水解法是利用无机酸为催化剂，在高温高压下，将淀粉转化为葡萄糖的方法。该法具有工艺简单，水解时间短，生产效率高，设备周转快的优点。该水解法要求耐腐蚀，耐高温，耐压的设备。 酸酶法是先将淀粉用酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶将其水解为葡糖糖的工艺。采用酸酶法水解淀粉制糖，酸用量少，产品颜色浅，糖液质量高 酶水解法主要是将淀粉乳先用α-淀粉酶液化，过滤除去杂质后，然后用酸水解成葡萄糖的工艺。该工艺适用于大米或粗淀粉原料 11 固定化酶的定义及制备方法有哪几种？ 固定化酶（immobilized enzyme）：由于水溶性酶的缺点,所以将它与固相载体相连,由固相状态催化反应,称酶的固定化. ①吸附法②偶联法③交联法④包埋法 12生物素对谷氨酸生物合成途径影响。 1.生物素对糖代谢的速率的影响（主要影响糖降解速率）
《生物制药工艺学》复习思考题
《生物制药工艺学》复习思考题 第一章生物药物概论 1、生物药物有哪几类？DNA重组药物与基因药物有什么区别？ 2、生物药物有哪些作用特点？ 3、DNA重组药物主要有哪几类？举例说明之。 4、术语：药物与药品，生物药物，DNA重组药物，基因药物，反义药物，核酸疫苗，RNAi 第二章生物制药工艺技术基础 1、生物活性物质的浓缩与干燥有哪些主要方法？ 2、简述生物活性物质分离纯化的特点和分离纯化的主要原理。 3、怎样保存微生物菌种？何谓菌种退化？如何检查菌种退化？ 4、诱变育种的总体流程是怎样的？选择出发菌需注意哪些事项？ 5、生物制药工艺中试放大的目的是什么？ 6、酶固定化的方法有哪些类别？ 7、术语：冷冻干燥，喷雾干燥，薄膜浓缩，自然选育，诱变育种，蛋白质工程，转基因动物，蛋白质组学，酶工程，immobilized enzyme，抗体酶，模拟酶，组合生物合成，药物基因组学，DNA Shuffling，定向进化，甘油冷冻保藏法，液氮保藏法，斜面保藏法，沙土管保藏法 第三章生物材料的预处理 1、去除发酵液中杂蛋白有哪几种方法？ 2、去除发酵液中钙、镁、铁离子的方法有哪些？ 3、影响絮凝效果的主要因素有哪些？ 4、细胞破碎有哪些方法？各有什么特点？ 5、超声波破碎细胞的原理？ 6、术语：凝聚作用，絮凝作用，渗透压冲击法，错流过滤，超声波破壁，酶法破壁，高压匀浆法，高速珠磨法，反复冻融法，渗透压冲击法，液氮研磨法，丙酮粉 第四章萃取法 1、溶剂萃取法的基本原理，其特点是什么？ 2、溶剂萃取法按操作方式不同，可分为哪几类？各有什么特点？ 3、影响有机溶剂萃取的因素有哪些？萃取剂的选择需遵循哪些原则？ 4、使用有机溶剂萃取时，改变pH值将如何影响酸性或碱性抗生素的分配系数？ 5、乳化剂为何能使乳状液稳定？ 6、破坏乳状液的方法有哪些？
氨基酸发酵工艺学要点
氨基酸发酵工艺学要点 味精厂的主要生产车间：糖化车间、发酵车间、提取车间、精制车间 淀粉生产的流程。 淀粉的液化及糖化定义。 淀粉液化过程使用淀粉酶，水解位置1，4糖苷键，糖化过程使用糖化酶，水解位置1，4糖苷键和1，6糖苷键。 液化结束后，为何要进行灭酶处理，如何操作？ 葡萄糖的复合反应。 淀粉的糊化、老化定义及影响老化的因素。 DE值与DX值的概念 淀粉水解糖的质量要求有哪些？ 说说酸水解法、酸酶法和酶水解法三种不同水解工艺的优劣？ 固定化酶的定义及制备方法有哪几种？ 生物素对谷氨酸生物合成途径影响。 在谷氨酸发酵中如何控制细胞膜渗透性。 诱变育种概念。 谷氨酸生产菌的育种思路 现有谷氨酸生产菌主要有哪四个菌属。 谷氨酸发酵生产菌的主要生化特点。 日常菌种工作。 菌种扩大培养的概念和任务 谷氨酸发酵一级种子和二级种子的质量要求 影响种子质量的主要因素 氨基酸生产菌菌种的来源有哪些。 工业微生物菌种保藏技术是哪几种？ 冷冻保藏的分类 菌种衰退和复壮的概念 代谢控制发酵的定义 谷氨酸发酵培养基包括哪些主要营养成分。 生长因子的概念 影响发酵产率的因素有哪些。 谷氨酸发酵过程调节pH值的方法 谷氨酸发酵不同阶段对PH的要求：前期pH7.3、中期pH7.2 、后期pH7.0 放罐pH6.8 谷氨酸发酵时,出现泡沫过多,一般是什么原因,该怎样处理? 谷氨酸发酵过程，菌体生长缓慢或不长的原因及解决方法？ 谷氨酸发酵过程，耗糖快,pH偏低, 产酸低原因及解决方法 谷氨酸生产菌最适生长温度为？，发酵谷氨酸最适发酵温度？，最适合生长pH为？。 发酵过程中CO 2迅速下降，说明污染噬菌体， CO 2 连续上升，说明污染杂菌 消泡方法有哪几种？一次高糖发酵工艺 噬菌体侵染的异常现象染菌的分析
食品工艺学课后思考题
第二章食品的脱水 水分活度的概念 游离水和结合水可用水分子的逃逸趋势（逸度）来反映，食品中水的逸度与纯水的逸度之比为水分活度Aw。 食品中水分含量和水分活度有什么关系？说明原因 食品中水分含量（M）与水分活度之间的关系曲线称为该食品的吸附等温线。 水分活度对微生物、酶及其它反应有什么影响？ 对微生物：大多数细菌为0.94~0.99,大多数霉菌为0.80~0.94，在Aw<0.6时，绝大多数微生物就无法生长；对酶：酶活性随Aw的提高而增大，通常在Aw为0.75~0.95的范围内酶活性达到最大。在Aw<0.65时，酶活性降低或减弱，但要抑制酶活性，Aw应在0.15以下；对其它反应：①Aw下降时，以水为介质的反应难以发生②Aw下降时，离子型反应的速率减小③Aw 下降时，水参加的反应速率下降④Aw下降时，水影响酶的活性及酶促反应中底物的输送。食品水分活度受到哪些因素影响? 食品种类、水分存在的量、含量、温度、水中溶质的种类和浓度、食品成分或物化特性、水与非水部分结合的强度 简述吸附和解吸等温线的差异及原因。 食品在脱水过程中水分含量和水分活度之间的关系就是水分解吸的过程，为解吸的吸附等温线；若将脱水后的食品再将这部分水加到食品中去即复水的过程，这就是吸附；在这两个相反的过程中，吸附和解吸之间的水分吸附等温线两者之间不能重合（有差异），形成了滞后圈。原因：1.食品解吸过程中的一些吸水部分与非水组分作用而无法释放出水分。 2.食品不规则形状产生的毛细管现象，欲填满或抽空水分需要不同的蒸汽压 （要抽出需要P内>P外，要填满即吸着时需P外>P内）。 3.解吸时将使食品组织发生改变，当再吸水时就无法紧密结合水分，由此可 导致较高的水分活度。 简述食品干燥机制 干制是指食品在热空气中受热蒸发后进行脱水的过程。在干燥时存在两个过程： 食品中水分子从内部迁移到与干燥空气接触的表面（内部转移），当水分子到达表面，根据空气与表面之间的蒸汽压差，水分子就立即转移到空气中（外部转移）——水分质量转移；热空气中的热量从空气传到食品表面，由表面再传到食品内部——热量传递。干燥是食品水分质量转移和热量传递的模型。 简述干制过程特性 食品在干制过程中，食品水分含量逐渐减少，干燥速率变大后又逐渐变低，食品温度也在不断上升。 如何控制干燥过程来缩短干燥时间？ （1）温度：空气作为干燥介质,提高空气温度,在恒速期干燥速度加快，在降速期也会增加（2）空气流速：空气流速加快，食品在恒速期的干燥速率也加速，对降速期没有影响（3）空气相对湿度：空气相对湿度越低，食品恒速期的干燥速率也越快；对降速期无影响。（4）大气压力和真空度：大气压力影响水的平衡，因而能够影响干燥，当真空下干燥时，空气的蒸汽压减少，在恒速阶段干燥更快。但是，若干制由内部水分转移限制，则真空干燥对降率期的干燥速率影响不大。适合热敏物料的干燥 干制条件主要有哪些？它们如何影响湿热传递过程的？（如果要加快干燥速率，如何控制干制条件） 温度：温度提高,传热介质与食品间温差越大,热量向食品传递的速率越大；水分受热导致产生更高的汽化速率；对于一定水分含量的空气,随着温度提高,空气相对饱和湿度下降,
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
酿酒工艺学复习思考题答案
7ru 《酿酒工艺学》复习思考题（答案仅供参考，非标准答案） 浸麦度:浸麦后大麦的含水率。 煮沸强度:指煮沸锅单位时间（h）蒸发麦汁水分的百分数。 原麦汁浓度:发酵前麦汁中含可溶性浸出物的质量分数。 无水浸出率:100g干麦芽中浸出物的克数。 浸出物:在一定糖化条件下所抽提的麦芽可溶性物质。 糊化：淀粉受热吸水膨胀，从细胞壁中释放，破坏晶状结构，并形成凝胶的过程 液化：淀粉长链在受热或淀粉酶的作用下，断裂成短链状，粘度迅速降低的过程。 糖化：指将麦芽和辅料中高分子贮藏物质及其分解产物通过麦芽中各种水解酶类作用，以及水和热力作用，使之分解并溶解于水的过程。 浸出糖化法：麦芽醪纯粹利用其酶的生化作用，用不断加热或冷却调节醪的温度，使之糖化完成。麦芽醪未经煮沸。用于制作上面发酵的啤酒。 煮出糖化法：麦芽醪利用酶的生化作用和热力的物理作用，使其有效成分分解和溶解，通过部分麦芽醪的热煮沸、并醪，使醪逐步梯级升温至糖化终了，用于全麦发酵生产下面发酵啤酒 复式糖化法：糖化时先在糊化锅中对不发芽谷物进行预处理——糊化、液化（即对辅料进行酶分解和煮出），然后在糖化锅进行糖化的方法。用于添加非发芽谷物为辅料生产下面发酵啤酒 蛋白质休止：利用麦芽中的内、外肽酶水解蛋白质形成多肽和氨基酸， 泡持性：通常，啤酒倒入干净的杯中即有泡沫升起，泡沫持久的程度即为泡持性。 挂杯：倒一杯酒，轻轻摇杯，让酒液在杯壁上均匀地转圈流动，停下来酒液回流，稍微等会儿，你就会看到摇晃酒杯的时候，酒液达到的最高的地方有一圈水迹略为鼓起，慢慢地就在酒杯的壁面形成向下滑落的酒液，象一条条小河，这就是挂杯。 清蒸清碴：酒醅和碴子严格分开，不混杂。即原料清蒸、清碴发酵、清蒸流酒。 清蒸混碴：酒醅先蒸酒，后配粮混合发酵。 混蒸混碴：将酒醅与粮粉混合蒸馏，出甑后冷却、加曲，混合发酵。 粮糟：母糟配粮后称之粮糟 酒醅（母糟）：指正在发酵或已经发酵好的材料。 喂饭法发酵：将酿酒原料分成几批，第一批先做成酒母，在培养成熟阶段，陆续分批加入新原料，起扩大培养、连续发酵的作用，使发酵继续进行。 生啤酒：不经巴氏灭菌，而采用其他方式除菌达到一定生物稳定性的啤酒。 鲜啤酒：不经巴氏灭菌的新鲜啤酒。 干型酒：酒的含糖量<15g/L的酒，以葡萄糖计。 淋饭酒母：传统的自然培养法，用酒药通过淋饭酒制造的自然繁殖培养酵母菌，这种酒母为淋饭酒母。串蒸：食用酒精或白酒经香醅料层再次蒸馏生产白酒的工艺。 酒的分类。 发酵酒：以粮谷、水果、乳类等为原料，主要经酵母发酵等工艺制成的、酒精含量小于24%（V/V）的饮料酒。 蒸馏酒：以粮谷、薯类、水果等为主要原料，经发酵、蒸馏、陈酿、勾兑制成的、酒精度在18%~60%（V/V）的饮料酒。 配制酒：以发酵酒、蒸馏酒或食用酒精为酒基，加入可食用的辅料或食品添加剂，进行调配、混合或在加工制成的、已改变其原酒基风味的饮料酒。 黄酒的分类。 1.按生产方法分类：
氨基酸工艺学复习题
氨基酸复习题 一、名词解释 1.Glutamate Refining 味精精制：谷氨酸加水溶解，用碳酸钠或氢氧化钠中和，经脱色，除铁、钙、镁等离子，再经蒸发浓缩、结晶、分离、干燥、筛选等单元操作，得到高纯度的晶体或粉体味精的过程，称为味精精制。 2.Dextrose Equivalent Value 葡萄糖当量值：表示淀粉的水解程度或糖化程度。糖化液中还原性糖全部当作葡萄糖计算，占干物质的百分比称DE值。 3.Feedback Repression 反馈阻遏：即在合成过程中有生物合成途径的终点产物对该途径的一系列酶的量调节,所引起的阻遏作用。反馈阻遏是转录水平的调节,产生效应慢。 4.Metabolic Interlock 代谢互锁：某一种氨基酸的生物合成途径受到其他一种完全无关的氨基酸的控制。一般在很高的浓度下才能显示部分抑制或阻遏作用。 5.Critical dissolved oxygen Concentration 临界溶解氧浓度：谷氨酸产生菌和其它好气性微生物一样，对培养液中的溶解氧浓度有一个最低的要求，在此溶解氧浓度以下，微生物的呼吸速率随溶解氧浓度的降低而显著下降。此一溶解氧浓度称为临街溶解氧浓度。 6.Essential Amino Acid 必需氨基酸：人体自身不能合成，只能从外界食物的蛋白质中摄取的氨基酸。 7.Liquefication 液化：利用液化酶使淀粉糊化，黏度降低，并水解到糊精和低聚糖的程度的过程。 8.Auxotroph 营养缺陷型：指微生物等不能在无机盐类和碳源组成的基本培养基中增殖，必须补充一种或一种以上的营养物质才能生长。 9.Energy Charge 能荷：细胞所处的能量状态用ATP、ADP和AMP之间的关系来表示，称为能荷。是细胞所处能量状态的一个指标。 一、名词解释 1.限速酶：是指整条代谢通路中催化反应速度最慢的酶，它不但可以影响整条代谢途径的总速度，还可以改变代谢方向。 2.同工酶：指生物体内催化相同反应而分子结构不同的酶。 3.变构酶：又称别构酶，当某些化合物与酶分子中的别构部位可逆地结合后，酶分子的构象发生变化，使酶活性部位对底物的结合与催化作用受到影响，从而调节酶促反应速度及代谢过程。 4.渗透突变株：由于遗传性障碍不完全的缺陷菌株，由于遗传突变株导致某一种酶的活性下降而不是完全丧失，能够少量合成某一种代谢终产物，能在基本培养基上进行少量生长。 5.代谢互锁：从生物合成途径来看，似乎是受一种完全无关的终产物的控制，它是在较高浓度下才发生，而且这种抑制（阻遏）作用是部分性的，不完全的。分支途径上游的某个G-H受到另一分支途径的终产物，甚至与本分支途径几乎不相关的代谢中间代谢产物的抑制或激活，使酶的活力受到调节。 6.发酵转换：当发酵条件、环境因素发生变化时，必然会影响控制代谢有关酶的合成及其活性，从而导致发酵转换方向，产生其他的发酵产物，这种现象就叫发酵转换。 二、简答 1.我国谷氨酸生产菌主要来源于哪些种属？ 答：棒状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属、节杆菌属 2.核酸类药物的生产方法有哪几种？ 答：直接提取法、水解法（酶水解、碱水解、酸水解）、化学合成法、酶合成法、微生物合法。 3.谷氨酸制备味精的基本步骤及注意事项？ 答：谷氨酸加水溶解，用碳酸钠或氢氧化钠中和，经脱色，除铁、钙、镁等离子，再经蒸发浓缩、结晶、分离、干燥、筛选等单元操作，得到高纯度的晶体或粉体味精。 4.谷氨酸发酵所需淀粉水解糖液的质量要求？ 答：（1）严格控制淀粉质量（2）根据发酵初糖的要求，正确控制淀粉乳浓度高低（3）糖液中不含糊精（4）糖液要清，色泽要浅保持一定的透光率（5）糖液要新鲜（6）尽可能除去蛋白质（7）水解糖液的质量符合下列指标：色泽浅黄、杏黄色；透明液体；无糊精反应；还原糖含量18%左右；DE值90%以上；透光率60%以上；pH4.6—4.8 5.噬菌体感染易出现何种现象，如何防治？ 答：现象：出现“二高三低”，即pH高、残糖高，OD值低、温度低、谷氨酸产量低。 措施：合理使用抗性菌株；利用药物防治噬菌体；采取以净化环境为中心的综合防治措施。 6.谷氨酸生物合成基本途径？ 答：葡萄糖经糖酵解（EMP途径）和己糖磷酸支路（HMP途径）生成丙酮酸，再氧化成乙酰COA，然后进入三羧酸循环，生成α-酮戊二酸，α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化下及有NH+存在的条件下，
食品冷冻工艺学思考题
食品冷冻工艺学思考题 1.食品的质量指标是由哪几方面构成的？ 国家食品质量指标标准，一般包括感官指标、理化指标和微生物指标，按食品和农副产品加工行业分为几十个专业，分别制定，以确保食品无毒、无害，符合应有的营养要求，并具有相应的色、香、味等感官性状。 1、感官指标：食品（包括原料和加工制品）都具有色、香、味、形、质地，食品性状不同，其品质也不同，可以通过感官进行鉴别。 一般食品的性状多是用文字作定性的描述，进行鉴别时，也多是凭经验来评定。但是人的感觉器官由于受到生理、经验和环境等因素的影响，认识和判别能力均可能出现差异，因而必须对某些食品的感官性状，制定出相应的标准。如新鲜水果和蔬菜（主要是果蔬类，如西红柿）的成熟度，以色度作比较；淀粉的白度，以光的反射率来检查等等。对食品的感官检验，包括检查食品的颜色、气味和组织形态三个方面。 2、理化指标：食品是否符合食用要求，往往要通过理化分析，才能确认。 食品的内在质量，包括物理性状、有效成分和杂质等。理想的食品应当是无毒、无害而有营养的物品。要避免或减少食品加工过程中可能出现的有毒、有害物质，一般食品都根据不同的食用要求定出理化指标，根据不同的品类，订出所含有毒有害物质的限量。 确认食品内在质量的理化分析方法，因采用的手段和人员素质的差别可能会得出不同的结论。为了避免争议，对有关的分析方法，使用的仪器、试剂、操作步骤等，均要作出统一规定。 3、微生物指标：微生物种类很多，对人有利的有酵母菌、乳酸菌等；对人有毒有害的有结核菌、葡萄球菌等。所有微生物的生存和繁殖都需要一定的水、空气、温度和养分，而凡是食品都具备这些条件，因此食品很容易寄生和繁殖各种微生物。食品卫生标准中所规定的微生物指标，一般是指应加以控制或限制的含菌种类和数量，如大肠菌群、致病菌等。 食品质量标准适用供再加工或烹调后食用和可直接食用的加工食品，标准规定的质量指标是用以确保食品质量的规范化。制定食品质量标准，目的在于保护消费者的合法权益和身体健康。
氨基酸工艺学
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:①Glu治疗肝昏迷。②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.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：①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。②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。α-聚赖氨酸（α-PL）,作为安全食品保鲜剂；r-聚谷氨酸(r-PGA)，可降解塑料，环境友好材料；聚天冬氨酸PASP，可生物降解的高吸水材料。保健化妆品:氨基酸系表面活性剂. 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, α-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,遇碘反应纯蓝色)和支链淀粉(α-1,6糖苷键连接直链,只有加热加压溶于水遇碘紫红色.)两部分.特性:无还原性无甜味,不溶于冷水,酒精,醚等有机溶剂.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部分,有晶体结构.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.淀粉遇碘反应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. ①可软化子粒,增加皮层和胚的韧性.有利于胚的破碎②水分通过胚和皮层向胚乳内部渗透,溶出水溶性物质.有利于分离操作.③使粘附在玉米表面上的泥沙脱落.有利于玉米的破碎和提取淀粉.(逆流浸泡,水中加入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℃,时间48h) 清理浸泡粗碎胚芽分离磨碎纤维分离(筛选法)蛋白质分离(利用相对密度不同)清洗脱水干燥成品整理. 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,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,谷氨酸的积累及分离提取. 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(浓度高低满足发酵的初糖浓度)3.糖液中不含糊精(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
氨基酸工艺学思考题
1章 1 简述淀粉的组成答：淀粉是一种碳水化合物，经分析后得知组成淀粉的化学元素有碳、氢、氧，其百分比为碳44.4%，氢6.2%，氧49.4%。淀粉分子是由许多葡萄糖脱水缩聚而成的高分子化合物，用(C6H10O5)n这个实验式来表示。 2 分析玉米淀粉生产中浸泡工序的目的答：玉米子粒坚硬，有胚，需经浸泡工序处理后，才能进行破碎。玉米通过浸泡，①可以软化子粒，增加皮层和胚的韧性；②水分通过胚和皮层向胚乳内部渗透，溶出水溶性物质；③在浸泡过程中，使粘附在玉米表面上的杂质脱落。 3 简述淀粉水解糖生产的意义答：①糖化：淀粉→葡萄糖；②淀粉水解糖：通过糖化制得的水解糖液；③氨基酸生产菌种不能直接利用淀粉。 4 简述淀粉制葡萄糖的基本原理答：淀粉分子是由许多葡萄糖脱水缩聚而成的高分子化合物，可通过加水脱聚制成葡萄糖。 5 DE值dextrose equivalent value、DX值dextrosevalue答：工业上用DE值（葡萄糖值）表示淀粉的水解程度或糖化程度。糖化液中还原性糖全部当做葡萄糖计算，占干物质的百分比称为DE值。糖液中葡萄糖含量占干物质的百分率为DX值。 6 葡萄糖的复合反应答：在淀粉糖化过程中，生成的一部分葡萄糖受酸和热的催化作用，就通过糖苷键相聚合，失掉水分子，生成二糖、三糖或其他低聚糖等，这种反应称为葡萄糖复合反应。2 C6H12O6→C12H22O11+H2O
7 淀粉的水解方法有哪些?答：酸解法、酸酶法、酶酸法、双酶法。 8 简述双酶法制糖的特点答：优点：①由于酶具有较高专一性，淀粉水解的副产物少，因而水解糖液纯度高，糖液得到充分利用；②酶解反应条件温和；③可以在较高的淀粉浓度下水解；④酶解法可用粗原料；⑤双酶法制得的糖液颜色浅，较纯净，无苦味，质量高，有利于糖液的充分利用；缺点： 9 淀粉液化starch liquefacation，淀粉糊化starch gelatinization，淀粉老化retrogradation答：为了增加糖化酶作用的机会，加快糖化反应速度， 用α-淀粉酶将大分子的淀粉水解成糊精和低聚糖的过程称为淀粉的液化。由于颗粒的膨胀，晶体结构消失，体积膨胀大，互相接触，变成糊状液体，虽然停止搅拌，淀粉也不会再沉淀，这种现象称为“糊化”。淀粉的老化实际上是分子间氢键已经断裂的糊化淀粉又重新排列形成新氢键的过程，也就是一个复结晶过程。 10 简述双酶法制糖工艺中控制淀粉液化程度的原因答：液化超过一定 程度，不利于糖化酶生成络合结构，影响催化效率，糖化液的最终DE值低。液化程度太低:①导致粘度大，难于操作；②影响糖化速度；③易老化，对于糖化，特别是糖化液过滤性相对较差。液化程度也不能太高，因为葡萄糖淀粉酶是先与底物分子生成络合结构，而后发生水解催化作用。 2章 1、简述谷氨酸生物合成途径。答:谷氨酸的生物合成包括糖酵解作用，戊糖磷酸途径，三羧酸循环，乙醛酸循环和丙酮酸羧化支路等。 2、谷氨酸合成的代谢途径包括那些调节机制？答:①优先合成与反馈调 节:优先合成--磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的调节；柠檬酸合成酶的调节；异柠檬酸脱氢酶的调节；α-酮戊二酸脱氢酶的调节；谷氨酸脱氢酶的调节。②糖代谢调节:生物素对糖代谢速率的影响；生物素对CO2固定反应的影响；生物素对乙醛酸循环的影响。③氮代谢调节
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
氨基酸工艺学复习题
《氨基酸工艺学》复习题 1、什么是能荷？ 2、谷氨酸发酵中污染噬菌体出现“二高三低”的现象，主要指的是什么？ 3、什么是谷氨酸的α-结晶？ 4、添加表面活性剂控制谷氨酸菌种细胞膜通透性机制是什么？ 5、谷氨酸发酵过程中，谷氨酸生成后又下跌，请分析可能原因并给出相应的解决方法。 6、在等电－离交法提提取谷氨酸过程中，影响谷氨酸结晶的因素有哪些？ 7、什么是优先合成？ 8、谷氨酸生物素缺陷型菌种通过生物素控制细胞膜通透性的作用机制是什么？ 9、试述生物素对糖代谢的调节？ 下表是200 m3发酵罐数据记录，流加糖浓度为50%，放罐体积为180m3，总糖酸转化率为64%，结合表格数据，请计算： 1）、整个发酵过程谷氨酸生产强度？ 2）、单罐谷氨酸产量？ 3）、前10h平均耗糖强度？ 4）、发酵过程流加50%糖液量？ 10、在谷氨酸离子交换法提取工艺中，若谷氨酸发酵液中存在以下离子Ca2+、Mg2+、NH4+、丙氨酸+、谷氨酸+、天门冬氨酸+，在下图离子交换柱上标示的①②③④⑤分别应为什么物质？
11、下图是提取谷氨酸的单柱法离子交换工艺流程，请把下列内容对应的序号填入相应的方框中：①上柱交换、②收集洗脱液、③水洗树脂、 ④高流分、⑤等电点法提取谷氨酸。
12、下图是谷氨酸生物合成途径，如图根据谷氨酸“进、通、节、堵、出”育种策略，从“通和节”两方面阐述谷氨酸产生菌的代谢控制育种方案。
13、在淀粉制糖工艺中，使用连续喷射液化工艺进行液化，其优点是什么？ 14、什么是谷氨酸的β-结晶？ 15、氨基酸菌种保藏的原则是什么？ 16、配制种子培养基的基本原则是什么 17、生物素亚适量控制谷氨酸菌种细胞膜通透性机制是什么？ 18、谷氨酸发酵中，在没有感染杂菌和噬菌体的情况下，为什么中后期谷氨酸生成后又下跌，请分析可能原因并给出相应的解决方法。
生化实验思考题参考答案[1].
生化实验讲义思考题参考答案 实验一淀粉的提取和水解 1、实验材料的选择依据是什么？答：生化实验的材料选择原则是含量高、来源丰富、制备工艺简单、成本低。从科研工作的角度选材，还应当注意具体的情况，如植物的季节性、地理位置和生长环境等，动物材料要注意其年龄、性别、营养状况、遗传素质和生理状态等，微生物材料要注意菌种的代数和培养基成分的差异等。 2、材料的破碎方法有哪些？ 答：(1) 机械的方法：包括研磨法、组织捣碎法； (2) 物理法：包括冻融法、超声波处理法、压榨法、冷然交替法等； (3) 化学与生物化学方法：包括溶胀法、酶解法、有机溶剂处理法等。 实验二总糖与还原糖的测定 1、碱性铜试剂法测定还原糖是直接滴定还是间接滴定？两种滴定方法各有何优缺点？答: 我们采用的是碱性铜试剂法中的间接法测定还原糖的含量。间接法的优点是操作简便、反应条件温和，缺点是在生成单质碘和转移反应产物的过程中容易引入误差；直接法的优点是反应原理直观易懂，缺点是操作较复杂，条件剧烈，不易控制。 实验五粗脂肪的定量测定─索氏提取法 (1) 本实验制备得到的是粗脂肪，若要制备单一组分的脂类成分，可用什么方法进一步处理？ 答：硅胶柱层析，高效液相色谱，气相色谱等。 (2) 本实验样品制备时烘干为什么要避免过热? 答：防止脂质被氧化。 实验六蛋白质等电点测定 1、在等电点时蛋白质溶解度为什么最低？ 请结合你的实验结果和蛋白质的胶体性质加以说明。 蛋白质是两性电解质，在等电点时分子所带净电荷为零，分子间因碰撞而聚沉倾向增加，溶液的粘度、渗透压减到最低，溶解度最低。结果中pH 约为4.9 时，溶液最浑浊，达到等电点。 答：