(1)水解法:是以富含蛋白質(zhì)的物質(zhì)如毛發(fā)、血粉及廢蠶絲等為原料,通過(guò)酸、堿或蛋白質(zhì)水解酶水解層多種氨基酸混合物,再經(jīng)過(guò)分離純化獲得各種氨基酸的工藝過(guò)程。
①優(yōu)點(diǎn):原料比較豐富,投產(chǎn)比較容易;
②缺點(diǎn):產(chǎn)量低,成本較高及對環(huán)境的污染比較大。
(2)發(fā)酵法:狹義上指通過(guò)特定微生物在以碳源和氮源以及其他成分的培養基中生長(cháng),直接產(chǎn)生氨基酸的方法。廣義是指除了直接發(fā)酵法外,還包括添加前體發(fā)酵法以及酶轉化技術(shù)生產(chǎn)氨基酸。
①優(yōu)點(diǎn):原料豐富,可以用廉價(jià)碳源如甜菜或化工原料(醋酸、甲醇和石蠟)代替葡萄糖,成本大為降低,產(chǎn)品都是L-氨基酸;
②缺點(diǎn):產(chǎn)物濃度一般較低,生長(cháng)周期長(cháng),設備投資大,有副反應,單晶體氨基酸的分離比較復雜,工藝管理要求嚴格。
(3)酶轉化法:是指在某些特定酶的作用下使某些化合物轉化成相應氨基酸的技術(shù)。基本原理是以氨基酸前體為原料,通過(guò)酶催化反應制備氨基酸。
①優(yōu)點(diǎn):工藝簡(jiǎn)單、周期短、耗能低、專(zhuān)一性強、產(chǎn)物濃度高、副產(chǎn)物少、收率高等;
②缺點(diǎn):受到廉價(jià)底物來(lái)源和酶來(lái)源的限制。
【以下內容參考鏈接《氨基酸的生產(chǎn)方法和特點(diǎn)》:
(4)化學(xué)合成法:以某些相應化合物為原料,經(jīng)氨解、水解、縮合、取代及氫化還原等化學(xué)反應合成氨基酸的方法。
①優(yōu)點(diǎn):生產(chǎn)的氨基酸品種不受限制,除可以制備天然氨基酸外,還可用于制備各種特殊結構的非天然氨基酸;
②缺點(diǎn):合成得到的氨基酸都是DL型氨基酸(D型、L型氨基酸各一半),成本高、反應復雜,步驟多,副產(chǎn)物多。
【在詳細點(diǎn)的話(huà),就自行參考吳曉英主編的《生物制藥工藝學(xué)》第三章氨基酸類(lèi)藥物第二節,或者吳梧桐主編的《生物制藥工藝學(xué)》】
(一)微生物發(fā)酵法大部分氨基酸是用玉米淀粉做的葡萄糖做碳源,補加各種無(wú)機鹽及氮源,通過(guò)生產(chǎn)菌種進(jìn)行新陳代謝,得到所需的產(chǎn)物,再進(jìn)行提純、烘干、包裝。
合成各種碳水化合物構成細胞壁的結構物質(zhì)或成為細胞內的貯存物質(zhì),利用有機酸或無(wú)機酸等合成脂類(lèi),構成細胞膜,吸收氮素與有機酸合成氨基酸。飼料添加劑原料的微生物工程生產(chǎn)過(guò)程當中,通過(guò)人工控制合成代謝的某一過(guò)程,從而導致某種中間產(chǎn)物的大量積累,達到規模化生產(chǎn)的目的。
如:賴(lài)氨酸、維生素C、有機酸的生產(chǎn)等。微生物發(fā)酵工程法生產(chǎn)抗生素、生長(cháng)激素、某些色素等都屬于微生物的次生代謝產(chǎn)物。
微生物在適宜的條件下,不斷從周?chē)h(huán)境中吸收營(yíng)養物質(zhì)轉化為構成細胞物質(zhì)的組分和結構,使個(gè)體細胞質(zhì)量增加和體積增加,稱(chēng)為生長(cháng)。根據細菌生長(cháng)繁殖速度的不同可分為四個(gè)時(shí)期。
微生物發(fā)酵的全部生產(chǎn)過(guò)程大致可以分為四個(gè)階段,即:菌種階段、種子擴大培養階段、發(fā)酵階段和提煉階段(如圖)。(二)氨基酸的生產(chǎn)流程(工藝)氨基酸發(fā)酵法制造工藝。
圖氨基酸發(fā)酵生產(chǎn)法 ,1,純粹分離,2,種母培養,3,蒸汽,4,空氣壓縮機.5,蒸煮殺菌 6,種母培養.7,pH調節劑 8.發(fā)酵罐 9.滅菌器 10.培養基 11.配制槽 12.離心分離機 13.離子交換柱 14.結晶槽 15.晶體分離器 16.干燥器 17.氨基酸成品。
飼料中添加的主要氨基酸有:賴(lài)氨酸、色氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸這些限制性氨基酸,限制性氨基酸是指飼料中動(dòng)物機體不能自我合成,只能依靠進(jìn)食攝取的氨基酸。成在吸收消化利用過(guò)程中,各種氨基酸是按一定比例才能被充分的吸收利用,合成蛋白質(zhì)的。當某食物中某種或某些氨基酸不能達到這個(gè)比例時(shí),即使蛋白質(zhì)含量再高,也發(fā)揮不出他的優(yōu)勢。這時(shí)候就需要人為的在飼料中添加不足的氨基酸種類(lèi)來(lái)達到這種平衡,利于蛋白質(zhì)的消化吸收及合成。
賴(lài)氨酸:廣泛采用的賴(lài)氨酸生產(chǎn)法。常用的原料為甘蔗或甜菜制糖后的廢糖蜜、淀粉水解液等廉價(jià)糖質(zhì)原料。此外,醋酸、乙醇等也是可供選用的原料。直接發(fā)酵法生產(chǎn)賴(lài)氨酸的主要微生物有谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌、乳糖發(fā)酵短桿菌的突變株等 3種。
色氨酸:丙烯醛-苯肼法,丙烯醛與N-丙二酸基乙酸胺在乙醇鈉存在下縮合,然后與苯肼縮合、環(huán)化,經(jīng)水解脫羧得到外消旋產(chǎn)品(此方法是最常用、最具經(jīng)濟的生產(chǎn)方法)。
蛋氨酸:⒈可用酪蛋白經(jīng)水解、精制而得。⒉也可由甲硫醇與丙烯醛經(jīng)斯特雷克合成反應制備(由甲硫醇和丙烯醛加成后再與氰化鈉和氯化銨反應,生成a-氨基腈,再經(jīng)水解得到a-氨基酸)。
蘇氨酸:蘇氨酸的生產(chǎn)方法主要有發(fā)酵法蛋白質(zhì)水解法和化學(xué)合成法3種,微生物發(fā)酵法生產(chǎn)蘇氨酸,因其工藝簡(jiǎn)單,成本低廉等優(yōu)點(diǎn)已成為目前主流方法。
(一)微生物發(fā)酵法
大部分氨基酸是用玉米淀粉做的葡萄糖做碳源,補加各種無(wú)機鹽及氮源,通過(guò)生產(chǎn)菌種進(jìn)行新陳代謝,得到所需的產(chǎn)物,再進(jìn)行提純、烘干、包裝。
合成各種碳水化合物構成細胞壁的結構物質(zhì)或成為細胞內的貯存物質(zhì),利用有機酸或無(wú)機酸等合成脂類(lèi),構成細胞膜,吸收氮素與有機酸合成氨基酸。飼料添加劑原料的微生物工程生產(chǎn)過(guò)程當中,通過(guò)人工控制合成代謝的某一過(guò)程,從而導致某種中間產(chǎn)物的大量積累,達到規模化生產(chǎn)的目的。如:賴(lài)氨酸、維生素C、有機酸的生產(chǎn)等。微生物發(fā)酵工程法生產(chǎn)抗生素、生長(cháng)激素、某些色素等都屬于微生物的次生代謝產(chǎn)物。
微生物在適宜的條件下,不斷從周?chē)h(huán)境中吸收營(yíng)養物質(zhì)轉化為構成細胞物質(zhì)的組分和結構,使個(gè)體細胞質(zhì)量增加和體積增加,稱(chēng)為生長(cháng)。根據細菌生長(cháng)繁殖速度的不同可分為四個(gè)時(shí)期。
微生物發(fā)酵的全部生產(chǎn)過(guò)程大致可以分為四個(gè)階段,即:菌種階段、種子擴大培養階段、發(fā)酵階段和提煉階段。
(二)氨基酸的生產(chǎn)流程(工藝)
氨基酸發(fā)酵法制造工藝。 圖氨基酸發(fā)酵生產(chǎn)法 ,
1,純粹分離,2,種母培養,3,蒸汽,4,空氣壓縮機.5,蒸煮殺菌 6,種母培養.7,pH調節劑 8.發(fā)酵罐 9.滅菌器 10.培養基 11.配制槽 12.離心分離機 13.離子交換柱 14.結晶槽 15.晶體分離器 16.干燥器 17.氨基酸成品
氨基酸有必須氨基酸和非必須氨基酸,非必須氨基酸可以在人和動(dòng)物體內合成,必需氨基酸需依靠食物供給,而植物能合成自身所需的全部氨基酸。氨基酸合成的公共途徑有還原性氨基化作用、氨基轉移作用、氨基酸的相互轉化作用。
1、還原性氨基化作用
在多數機體中,NH3同化主要是經(jīng)谷氨酸和谷氨酰胺合成途徑完成的。
(1)、谷氨酸合成的主要途徑是由L-谷氨酸脫氫酶催化的α-酮戊二酸氨基化途徑
(2)、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶聯(lián)合作用,將游離氨轉變?yōu)楣劝彼岬摩?氨基。
2、氨基轉移作用
氨基轉移作用是由一種氨基酸把它的分子上的氨基轉移至其它α-酮酸上。以形成另一種氨基酸。
植物細胞內存在的轉氨作用主要有下列三種:
3、氨基酸的相互轉化作用
在有些情況下,氨基酸間也可以相互轉化。如由蘇氨酸或絲氨酸可生成甘氨酸,由色氨酸或胱氨酸可生成丙氨酸。
氨基酸的合成需要有氨基和碳架。氨基是由已有的氨基酸經(jīng)轉氨作用提供的,許多氨基酸均可作為氨基的供體,其中主要的是谷氨酸;碳架來(lái)自于糖酵解,三羧酸循環(huán),乙醇酸途徑和磷酸戊糖途徑的α-酮酸,如α-酮戊二酸、草酰乙酸、丙酮酸和乙醛酸。
主要氨基酸產(chǎn)品包括:
1 植物源氨基酸系列
L-異亮氨酸、L-纈氨酸、
2 D、DL型、氨基酸系列
D-精氨酸、D-賴(lài)氨酸、D-谷氨酸、D-蛋氨酸、D-色氨酸、D-焦谷氨酸、D-苯丙氨酸、D-半胱氨酸鹽酸鹽-水物、DL-谷氨酸、DL-蛋氨酸、DL-酪氨酸、DL-色氨酸、DL-焦谷氨酸、DL-亮氨基酸。
3 氨基酸復合物系列
精氨酸-谷氨酸、精氨酸-焦谷氨酸、精氨酸-門(mén)冬氨酸、賴(lài)氨酸-谷氨酸、賴(lài)氨酸-門(mén)冬氨酸
4 化妝品原料及其他系列
L-PCA-Na 、L-半胱氨酸、精氨酸鹽(堿)、乙酰氨基酸系列、L-胱氨酸鹽酸鹽、L-半胱氨酸鹽酸鹽-水物、氨基酸鰲合鈣(Fe;Zn;Cu;Mn;Mg)。
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