瓜氨酸的发酵生产.docx

湖北大学
发酵工程与设备课程设计
题 目：瓜氨酸的发酵生产
专业年级：11级生物工程
学生姓名：
学 号：
指导老师：
2014年5月 24日
目 录
1前言

瓜氨酸(citrulline),又名ogenes，Bacillus pyocyaneus， Baker’ s yeastu广13］微生物生产的精氨酸分解酶，精氨酸脱亚氨基酶，由精氨酸 生产瓜氨酸。酶法合成瓜氨酸，大多采用一步酶促反应，因而可避免瓜氨酸全合 成途径中复杂的反馈调节作用，使瓜氨酸可以积累到较高的浓度。Chibata等［14］ 报道 Pseudomonas putida ATCC4359， Pseudomonas fluorescen IFO 3081， Pseudomonas ovalis IAM 1002，Leuconostoc citrovorum ATCC 8081 等可以生 产精氨酸脱亚氨基酶，以L-精氨酸或DL-精氨酸为底物，得到较高浓度瓜氨酸。 曹瑜等［15］利用粪链球菌精氨酸脱亚胺酶转化L-精氨酸制备L-瓜氨酸。进而有报 道采用固定化粪链球菌酶法连续生产L-瓜氨酸［16］，该法可连续化生产，大大提 高生产效率，降低了生产成本。
化学-生物法 刘毅等［17］用化学-生物法制备D-精氨酸和L-瓜氨
酸，通过添加催化剂，快速消旋为DL-精氨酸。后以DL-精氨酸为底物，利用酶
法同时制备D-精氨酸和L-瓜氨酸°D-精氨酸参与组成的多肽，可抑制癌症扩散， 治疗生长激素释放过多造成的紊乱，还具有抑制DNA合成、前列腺癌细胞增殖 等功能。
表L L-感毓晚生产方式比救
西瓜提取法
化学法
酶法
发醇法
主要原料
西m
精匏酸
精览酸
院萄辘
产酸率W

100%
m
4%以上
回攻率S
况

80
80
成本(町元/吨)
18, 9以上
15以上
15以上
1。以内
主箜存在问题
受季节，产量、地

原料成本高，度精
产酸率较低
域等因素再皑
产品质量■生产速程中产生大量
■酸成本限制
废水，污染坏舅―
综上所述，采用发酵法生产爪氨酸是最有潜力的爪氨酸生产方式，但国内原 不稳定等缺点■所以未能实现工业化生产，采用割思路 新手段对瓜饕酸发酵进行改造优化，可以实现芟大规模生产。
2发酵工艺
瓜氨酸发酵可以采用Bacillus subtilis K-X-1 A-9(ATCC 15562)、粪链球 菌(Streptococcus faecal)［㈤或者能够利用烃类作为碳源的石蜡节杆菌 Arthrobacter paraffineus精氨酸需求型的突变株，传统上采用研究透彻的生 长条件易控制的枯草芽孢杆菌［19］或黄色短杆菌进行L-瓜氨酸发酵。
本课程设计题目以枯草芽孢杆菌为发酵菌种进行探究瓜氨酸的发酵工艺。
瓜氨酸发酵采用通用的微生物液体发酵技术，工艺流程及发酵设备也基本相 同。

空气净化处理
发酵的施程
主发酵
产物分离豌化 I
成品
或源、缄渔、 无机盐等营拆 物质
I 扩大培养
保藏菌种
斜血活化

酵

分离流程
发爵—鲤一魅建—龚涉鼻―留耕临麟—埴箜一戢成沮
折堇引术野孩
交
予
层寅亲惜吸电
E生勰术下祯三晚的麒略除朋魅瓣
瓜氨酸的分离纯化，工业上？
3发酵机制及原理
瓜氨酸发酵是根据瓜氨酸在微生物细胞内的代谢途径来确定的，在微生物 细胞内有两条代谢途径，两条途径的主要区别在于某些参加反应步骤的酶不同以 及在个步骤的反馈或阻遏不同，大体上都是从谷氨酸(Glu )反应生成鸟氨酸(Orn) 再反应产生瓜氨酸(Cit)、精氨酸(Arg)。因此要得到瓜氨酸就需要在瓜氨酸反应 生成精氨酸过程中截断，所以可以采用Arg-或营养缺陷性类似物抗性多重突变株 发酵生产瓜氨酸［⑼。
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4菌种的