【正文】 氨基酸工藝學(xué) 生命科學(xué)系 課程內(nèi)容 ?緒論 ?谷氨酸發(fā)酵 ?其他氨基酸發(fā)酵 參考書 ?氨基酸工藝學(xué) 陳寧 中國輕工業(yè)出版社 ?氨基酸發(fā)酵工藝學(xué) 張克旭 中國輕工業(yè)出版社 ?味精工業(yè)手冊（第二版） 于信令 中國輕工業(yè)出版社 學(xué)習目的 ?以探討氨基酸發(fā)酵工廠的生產(chǎn)技術(shù)為主要目的。 氨基酸發(fā)酵生產(chǎn)以發(fā)酵為主 ,發(fā)酵的好壞是整個生產(chǎn)的關(guān)鍵 ,但后處理提純操作和提純設(shè)備選用當否 ,也會大大影響總的得率。氨基酸發(fā)酵工藝學(xué)研究的對象應(yīng)該包括 從投入原料到最終產(chǎn)品獲得的整個過程 ,其中有微生物生化問題、生化工程問題 ,也有分析與設(shè)備問題。 緒論 第一節(jié) 概述 ?氨基酸的種類（自學(xué)） ?氨基酸的性質(zhì)（自學(xué)） ?氨基酸的生產(chǎn)方法 解法 ?氨基酸發(fā)酵的特點 ?氨基酸發(fā)酵是典型的代謝控制發(fā)酵 ,由發(fā)酵所生成的產(chǎn)物 ——氨基酸 ,都是微生物的中間代謝產(chǎn)物 ,它的積累是建立于對微生物正常代謝的抑制。在脫氧核糖核酸 (DNA)的分子水平上改變、控制微生物的代謝 ,使有用產(chǎn)物大量生成、積累。 ?代謝控制發(fā)酵（又稱新型發(fā)酵） ? 氨基酸發(fā)酵為好氣性發(fā)酵 ? 菌種：細菌 緒論 第二節(jié) 氨基酸發(fā)酵的歷史與發(fā)展 ?1820年有人在實驗室水解蛋白制取氨基酸。 1866年里豪森利用 H2SO4從小麥面筋制取 Glu。 1908年從海帶中提取了 Glu，并制取了味之素。 1910年日本人開始利用小麥面筋工業(yè)化制取味精。 1923 年吳蘊初先生創(chuàng)辦了上海天廚味精廠 。 1936年美國人開始從甜菜廢液制取味精。 1957年日本發(fā)酵法生產(chǎn)味精。 緒論 ?氨基酸發(fā)酵的現(xiàn)狀 ?1964年發(fā)酵法生產(chǎn)味精才獲得成功并在上海工業(yè)化生產(chǎn)。 ?2022年我國味精總產(chǎn)量 130多萬噸，居世界首位。 緒論 緒論 緒論 緒論 ?2022年我國味精行業(yè)經(jīng)濟技術(shù)指標 1） 味精精制成本：山東齊魯味精集團公司 /t 2） 糖化收率：山東齊魯味精集團公司 % 3） 平均產(chǎn)酸：河南蓮花味精集團 % 4） 發(fā)酵轉(zhuǎn)化率：山東齊魯味精集團公司 % 5） 提取收率：江蘇菊花味精集團公司 % 6） 精制收率：山東鈴蘭味精工業(yè)公司 % 緒論 ?其他氨基酸 緒論 ?L賴氨酸是人體必需氨基酸之一 ,是世界上僅次于味精的第 2大氨基酸品種。 緒論 緒論 ?截至 2022年 ,全球飼料中蘇氨酸的需求量每年約為 11萬 t,中國的需求量約為 2萬 t。目前 ,在蘇氨酸領(lǐng)域研究開發(fā)處于世界領(lǐng)先水平的是日本味之素公司 ,它是全球最大的蘇氨酸生產(chǎn)公司 ,總產(chǎn)能每年達到 t,大約占全球市場份額 60%。 ?我國最大生產(chǎn)企業(yè)吉林大成集團，年產(chǎn)近萬噸。 緒論 ?到 2022年 ,全世界蛋氨酸需求將達到 90萬 t,中國的需求量也將超過 10萬 t。近年中國對蛋氨酸的需求量還將持續(xù)增長 ,但一定時期內(nèi)依靠大量進口來滿足。 ?中國是世界第 2大飼料生產(chǎn)國 ,市場需求的年增長率 7%~8%,蛋氨酸基本依靠進口。 緒論 ?色氨酸是重要的氨基酸之一 ,L色氨酸為蛋氨酸、賴氨酸之后的第 3飼用氨基酸 ,目前世界色氨酸年產(chǎn)約 3000多 t。 ?我國尚不能大規(guī)模生產(chǎn)。 緒論 第三節(jié) 氨基酸的應(yīng)用 ?醫(yī)藥 ① Glu治療肝昏迷。 ② 氨基酸大輸液。 ?食品 ①調(diào)味品 味精，稀釋 3000倍，鮮味，閾值 %。 Gly：蔗糖的 。 Aspphe甲酯（阿斯巴甜），蔗糖的 200倍。 ② 提高食品營養(yǎng)價值，強化食品 評價蛋白質(zhì)營養(yǎng)價值的指標，看食物中蛋白質(zhì)的量（含量）和質(zhì)（氨基酸之間的構(gòu)成比例）。 ?農(nóng)業(yè) 飼料用 Lys，添加 %，雞每年生蛋 250個，豬 120天長只至 180斤，雞 56天長 。 ?工業(yè) 聚 Glu，可降解塑料，環(huán)境友好材料。 緒論 ?采用誘變、細胞工程、基因工程的手段選育出從遺傳角度解除了反饋調(diào)節(jié)和遺傳性穩(wěn)定的更理想菌種 ,提高產(chǎn)酸 。 ?采用過程控制 ,進行最優(yōu)化控制 ,連續(xù)化、自動化 ,穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn) 。探求新工藝、新設(shè)備 ,以提高產(chǎn)率和收得率 。 ?研究發(fā)酵機制等問題 ,以便能更好地控制氨基酸這樣微生物中間代謝產(chǎn)物的發(fā)酵。 ?什么是味精？ L谷氨酸一鈉一水化合物 HOOC—CH2—CH2—CH—COONaH2O | NH2 性狀：無色柱狀結(jié)晶或粉末。 純度： 99%或 80% ?味精的安全性 ?1987年聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織食品添加劑標準委員會就作出“ 食用安全，無須限量的規(guī)定 ”的科學(xué)論斷。 ?中國發(fā)酵工業(yè)協(xié)會曾于 1993年組織 ―味精營養(yǎng)與安全研討會 ‖ ， 多位專家在研討會作了精彩的發(fā)言 ， 肯定了味精的安全性 。 ?味精廠的主要生產(chǎn)車間 ?糖化車間 ?發(fā)酵車間 ?提取車間 ?精制車間 第一章 淀粉水解糖的制備 第一節(jié) 淀粉的組成及其特性 一、淀粉的性狀及組成 ?性狀 白色無定形結(jié)晶粉末。 形狀為：圓形、橢圓形、多角形。 第一章 淀粉水解糖的制備 ?組成 ?直鏈淀粉 第一章 淀粉水解糖的制備 ?支鏈淀粉 第一章 淀粉水解糖的制備 ?淀粉與碘的顏色反應(yīng) 淀粉 → 藍糊精 → 紅糊精 → 無色糊精 → 葡萄糖 藍色 → 紫 色 → 紅 色 → 無 色 → 酒精反應(yīng) 第一章 淀粉水解糖的制備 ?淀粉的糊化 淀粉在熱水中能吸收水分而膨脹，最后淀粉粒破裂，淀粉分子溶解于水中形成帶有粘性的淀粉糊。 第一章 淀粉水解糖的制備 ?第一階段 :淀粉緩慢地可逆地吸收水分 ,淀粉顆粒已有些微 膨脹 。 ?第二階段 :當溫度升到大約 65 ℃ 時 ,淀粉顆粒經(jīng)過 不可逆地 突然很快地吸收大量水分后 ,膨脹粘度增加很大。 ?第三階段 :當溫度繼續(xù)升高 ,淀粉顆粒變成無形空囊 ,可溶性淀粉浸出 ,成為半透明的均質(zhì)膠體 。 第一章 淀粉水解糖的制備 ?不同原料淀粉糊化溫度 名稱 開始糊化溫度（ ℃ ） 完全糊化溫度（ ℃ ） 糯米 59 61 粳米 58 63 玉米 64 72 大麥 58 63 小麥 65 68 馬鈴薯 59 67 甘薯 70 76 蕎麥 69 71 第一章 淀粉水解糖的制備 三、淀粉的生產(chǎn) ?原理 不溶于冷水，相對密度大于 1。 ?工藝（玉米淀粉） （除雜） ?目的：清除雜質(zhì) 第一章 淀粉水解糖的制備 ?目的： （ 1）軟化 （ 2）溶解 （ 3）除雜 ?工藝條件 溫度： 5055℃ 時間： 48h 二氧化硫 % 第一章 淀粉水解糖的制備 ?目的：粉碎成 10塊以上的小塊 ?目的：分離胚芽 第一章 淀粉水解糖的制備 ?目的：破壞細胞組織，釋放淀粉。 ?采用篩選法分離。 ?原理：利用相對密度不同。 ?目的：去除可溶性雜質(zhì)。 第一章 淀粉水解糖的制備 ?采用離心機。 ?帶式干燥機 ?粉碎和篩分。 第一章 淀粉水解糖的制備 第二節(jié) 淀粉水解糖的制備方法 一、意義和要求 ?糖化：工業(yè)上將淀粉水解為葡萄糖的過程成為糖化。 第一章 淀粉水解糖的制備 第一章 淀粉水解糖的制備 第一章 淀粉水解糖的制備 ?谷氨酸發(fā)酵水解糖的要求 、色澤淺 第一章 淀粉水解糖的制備 （ 1）色澤：淺黃、杏黃通明液體； （ 2）糊精反應(yīng)：無； （ 3）還原糖含量： 18%左右 （ 4） DE值： 90%以上； （ 5）透光率： 60%以上 （ 6） pH： 第一章 淀粉水解糖的制備 二、淀粉水解的方法與比較 ?淀粉水解的方法 酸解法 酶酸法 酸酶法 雙酶法 第一章 淀粉水解糖的制備 （ 1） 工藝流程： 淀粉、水、鹽酸 → 調(diào)漿 → 進料 → 水解 → 冷卻、中和 → 脫色 → 過濾 → 糖化液 （ 2.） 工藝特點 高溫、高壓 糖化時間短 副產(chǎn)物多、糖化收率低 第一章 淀粉水解糖的制備 （ 3） 水解工藝條件： 1822%。 %，通?？刂频矸廴榈?pH值 為 。 。 MPa。 應(yīng)為止。 第一章 淀粉水解糖的制備 （ 4） 中和、脫色的工藝條件 淀粉水解后，在水解液中尚含有少量蛋白質(zhì)等膠體物質(zhì)，除去這些物質(zhì)的方法：以Na2CO3調(diào)整水解液的 pH值到這些雜質(zhì)的等電點，約為 ，這個過程稱為 中和 。中和的溫度控制在 7080℃ 。 第一章 淀粉水解糖的制備 糖液的脫色一般采用 粉末活性炭脫色 ，具體工藝條件如下： 用量：為糖液的 % 溫度： 6580℃ 時間： 30min pH： 第一章 淀粉水解糖的制備 （ 5） 過濾 第一章 淀粉水解糖的制備 過濾設(shè)備通常采用 板框式過濾機。 它的規(guī)格型號的表示方法如下： F B M(A)Y(S) / 其中： F表示防腐型 B表示板框壓濾機 M(A)表示明流（暗流） Y(S)表示液壓壓緊（手動螺旋壓緊） 表示過濾面積 表示型號 表示框厚 第一章 淀粉水解糖的制備 第一章 淀粉水解糖的制備 第一章 淀粉水解糖的制備 原料 → 粉碎 → 調(diào)漿 → 液化 → 滅酶 → 過濾 → 調(diào)酸 → 糖化 → 中和 → 脫色 → 過濾 → 糖化液 α 淀粉酶的用量： 1012u/干淀粉。 ? 原料 →粉碎 →調(diào)漿 →液化 →滅酶 →調(diào)整 pH→糖化 →滅酶 →中和 →過濾 →糖化液 α淀粉酶的用量： 1012u/干淀粉。 糖化酶的用量： 100120 u/干淀粉。 第一章 淀粉水解糖的制備 ?α淀粉酶 （ 1）生產(chǎn)菌 枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、米曲霉、黑曲霉、擬內(nèi)孢霉等等。 （ 2）類型 常溫和高溫 固態(tài)粉末和液體 （ 3）作用方式 可以切斷 α1， 4糖苷鍵 不能切斷 α1， 6糖苷鍵 第一章 淀粉水解糖的制備 （ 4）特性 ?熱穩(wěn)定性 60 ℃ 以下穩(wěn)定 ?作用溫度 6070℃ ； 90110℃ ?pH穩(wěn)定性 ， 下失活嚴重 ?糖化酶 （ 1）生產(chǎn)菌 黑曲霉。 （ 2）類型 固態(tài)粉末和液體 （ 3）作用方式 可以從非還原性末端切斷 α1， 4糖苷鍵； 緩慢切斷 α1， 6糖苷鍵 （ 4）特性 ?作用溫度 4065℃ ；最佳 5860℃ ?pH穩(wěn)定性 最適 ?雙酶法工藝特點