脯氨酸(张兴建).ppt

L-脯氨酸的生产工艺生工08级3班制片人:朱春旭杨一川张兴建
脯氨酸
脯氨酸(Proline,C5H9NO2),为白色结晶或结晶性粉末,有苦味和独特的甜味,易溶于水和乙醇,不溶于乙醚和异丙醇。其天然品存在于明胶、干酪索、面筋等,在胶原蛋白中的含量较多。脯氨酸是复方氨基酸大输液的原料之一,主要用于营养不良、蛋白质缺乏症、严重肠胃疾患、烫伤及外科手术后的蛋白质补充;也能改善果汁饮料、清凉饮料及多种食品的风味。
工业制造L-脯氨酸,最早用动物胶水解提取的。1965年前后,吉永、大和谷、千畑、野口等相继报道了L-脯氨酸的发酵生产方法。发酵法主要采用谷氨酸产生菌的突变株,近来已引入基因工程技术,用非谷氨酸产生菌由糖质原料发酵生产L-脯氨酸。
脯氨酸从天然蛋白质中提取
L-脯氨酸的生产途径:


如宁波生物激素厂,从明胶中提取,生产少量生化试剂;上海达康氨基酸厂从明胶或毛发水解液中提取L-脯氨酸,但明胶原料贵;又如上海东海制药厂,天津塘沽水产加工厂曾从鱼皮中提取,进行小批量生产;上海有机化学研究所与上海南汇恒美日用化工厂协作,从鸡毛中分离L-脯氨酸等。
L-脯氨酸的化学生产
由于L-脯氨酸是环亚胺基羧酸,与其他氨基酸相比,其结构比较特殊,用化学工艺法合成路线较长,成本高,不宜于工业生产。
发酵法生产L-脯氨酸
在微生物中,L-脯氨酸的合成是由葡萄糖生成谷氨酸,在由谷氨酸经过四步反应而生成的。其合成的途径如下:
葡萄糖→谷氨酸→γ-谷氨酰磷酸→L-谷氨酸-γ-半醛→Δ'砒哆啉-5-羧酸(自发合成)→L-脯氨酸
-5(异亮氨酸缺陷)为例子对L-脯氨酸发酵进行研究。
黄色短杆菌按上述途径合成L-脯氨酸,几乎没有鸟氨酸合成的乙酰化途径,也就是说几乎没有鸟氨酸-酮酸转氨酶的反应
1967年,-5由L-谷氨酸生成L-脯氨酸,而且谷氨酸的磷酸化反应参与了脯氨酸的生物合成。
草酰乙酸→天冬氨酸
↓
天冬氨酰磷酸
↓
天冬氨酸-β-半醛
↙↘
高丝氨酸二氢吡啶-2,6-二羧酸
↙↘↓
高丝氨酸磷酸 O-琥珀酰高丝氨酸↓
↓↓↓
↓↓↓
L-苏氨酸↓↓
↓↓↓
↓ L-蛋氨酸 L-赖氨酸
↓
L-异亮氨酸
L-苏氨酸
脱水酶的
缺失
天冬氨酸激酶
与赖氨酸协同反馈抑制
高丝氨酸激酶
抑制
使草酰乙酸消耗减少
葡萄糖→6-磷酸葡萄糖→6-磷酸葡萄糖酸
↓
↓
3-磷酸甘油醛← 5-磷酸核糖
↓ CO₂
↓
丙酮酸乙酰CoA
→↓
草酰乙酸
↑柠檬酸
苹果酸
↑
反丁烯二酸乙醛酸←异柠檬酸
↑↓
琥珀酸α-酮戊二酸
↓
谷氨酸
L-脯氨酸
CO₂
ATP
用L-谷氨酸产生菌突变株发酵生产L-脯氨酸,培养基都是在L-谷氨酸发酵的基本培养基中,添加高浓度的,充分生长所需要的生物素及所需要氨基酸或营养物质(按限制生长的浓度)。
方佩静等在选育产L-脯氨酸的变异株中,。在适宜条件下,该突变株可产L-脯氨酸25~27g/L.
,经诱变后获得磺胺胍和DL-3,4-脱氢脯氨酸双重抗性变异株。该菌株产酸率随着生物素的增加而增加,当生物素浓度达到300ug/L时,产酸最高。最佳发酵培养基为葡萄糖18%,氯化氨6%,生物素300ug/L。该菌在5000L发酵罐中连续发酵6罐,产L-脯氨酸30~33g/L,对糖转化率为20%,%。
13870为出发菌,用NTC进行透变处理,在含有2%谷氨酸钠的培养基上进行筛选,获得一株在添加L-谷氨酸后高产L-脯氨酸菌株AT-20。该菌株以葡糖糖为碳源时,在添加6%L-%硫酸铵的发酵培养基中,发酵42h,可以积累L-,。