脯氨酸(张兴建)课件

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。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

我们以黄色短杆菌No.14-5（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，吉永等指出ATP和能够促进黄色短杆菌No.14-5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上述有2项ATP有剩余，使以ATP为辅酶的谷氨酸激酶反应更容易，从而导致谷氨酸向脯氨酸转变。黄色短杆菌No.14-5（异亮氨酸缺陷）产生脯氨酸的重要原因是：产生菌通过把难以通过的谷氨酸转换为容易透过的脯氨酸的方式，完成了菌体内大量谷氨酸的解毒，所以L-脯氨酸大量积累。思考：1.在黄色短杆菌No.14-5的L-脯氨酸发酵生产中，细胞膜的通透性的程度？既然谷氨酸是生成L-脯氨酸的前体物质，那么对谷氨酸的生成的控制至关重要。

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，由北京棒杆菌AS1.299诱变获得一株鸟氨酸缺陷变异株AS1.727。在适宜条件下，该突变株可产L-脯氨酸25~27g/L.郭慧珍等以谷氨酸棒状杆菌NO.94为出发菌，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%，提取收的率为44.4%。中西透等以嗜乙酰乙酸棒杆菌ATCC13870为出发菌，