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色氨酸的生產方法

中國農業網  發布時間:2019-07-30 16:14:57  信息來源:

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色氨酸的生產最早主要依靠化學合成法和蛋白質水解法,但是隨著對微生物法生產色氨酸研究的不斷深入,這種方法已經走向實用并且處于主導地位。微生物法大體上可以分為直接發酵法、微生物轉化法和酶法。近年來還出現了將直接發酵法與化學合成法相結合、直接發酵法與轉化法相結合生產色氨酸的研究。另外,重組DNA技術在微生物育種和酶工業上的應用極大地推動了直接發酵法和酶法生產色氨酸的工業化進程。

微生物轉化法:亦稱前體發酵法。這種方法使用葡萄糖作為碳源,同時添加合成色氨酸所需的前體物如鄰氨基苯甲酸、吲哚等,利用微生物的色氨酸合成酶系來合成色氨酸。這種方法同直接發酵法一樣,需要解除生物合成途徑中大部分酶所受到的反饋調節,以使色氨酸能夠高濃度蓄積。另外,所添加的前體物大都是抑制微生物生長的,因此添加量不可過高,一般采取分批少量添加的方法。同時可以篩選前體物的抗性突變株來提高前體物的添加量。微生物轉化法的不足在于當轉化液中前體物濃度較高時,轉化率有所下降。另外,前體物的價格比較昂貴,不利于降低成本。

酶法:酶法是利用微生物中色氨酸生物合成酶系的催化功能生產色氨酸。這些酶包括色氨酸酶、色氨酸合成酶、絲氨酸消旋酶等。根據提供這些酶的微生物種類數,可以分為雙酶菌法和單酶菌法兩種類型。該法既可以直接加入細胞壁溶解酶使細胞破壁后再使用,也可以將所需的酶固定化后再使用,一般由酶源菌體的培養、菌體的分離洗滌、固定化和反應幾個階段組成。酶法能夠利用化工合成的前體物為原料,既充分發揮了有機合成技術的優勢,又具有產物濃度高、收率高、純度高、副產物少、精制操作容易的優點,是一種成本較低的生產色氨酸的工業化生產方法。

直接發酵法:該法是以葡萄糖、甘蔗糖蜜等廉價原料為碳源,利用優良的色氨酸生產菌種來生產色氨酸。對這種方法的研究進行的比較早,但在相當長的一段時間內達不到工業化生產的要求。主要原因是從葡萄糖到色氨酸的生物合成途徑比較漫長,其代謝流也比較弱,而且色氨酸的合成需要多種前體物,若想進一步提高色氨酸的積累量就必需設法增強合成這些前體物的代謝流。另一方面,色氨酸生物合成途徑中的調控機制比較復雜,除了反饋調節這一粗調系統之外,還存在著細調系統-弱化子系統。隨著重組DNA技術在微生物育種中的應用,為優良的色氨酸生產菌株的篩選和產酸水平的提高提供了可靠的技術保障,使微生物直接發酵法生產色氨酸成為一種廉價的工業化生產方法。

其他生產方法

將上述幾種方法有機地結合起來進行色氨酸生產,主要有直接發酵法與化學合成法、酶法相結合,其特點是利用發酵法廉價提供一種前體物,再結合其他方法的優勢進行生產。

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