芳香族氨基酸发酵课件

芳香族氨基酸发酵的生物合成途径及代谢调节机制，以及生产目录一、芳香族氨基酸性质简介二、芳香族氨基酸的生物合成途径三、芳香族氨基酸的代谢调控机制

四、色氨酸发酵机制五、色氨酸的生产六、苯丙氨酸和酪氨酸发酵机制七、苯丙氨酸的工业生产八、酪氨酸代谢调控机制九、酪氨酸的生产

2、苯丙氨酸Phe结构式：性质：苯丙氨酸系统命名为“2-氨基苯丙酸〞，是α-氨基酸的一种，具有生物活性的光学异构体为L-苯丙氨酸〔L-Phenylalanine〕比旋光度为-35.1°。苯丙氨酸是人体必需氨基酸之一，常温下为白色结晶或结晶性粉末固体，减压升华，溶于水，难溶于甲醇、乙醇、乙醚。苯丙氨酸广泛用于医药和阿斯巴甜的主要原料。L-苯丙氨酸在生物体内可被辅酶四氢生物喋呤不可逆地转化为L-酪氨酸〔L-Tyrosine〕，后继续分解，经转氨基生成少量苯丙酮酸，但先天性苯丙氨酸羟化酶缺陷患者，苯丙氨酸不能羟化生成酪氨酸，苯丙酮酸生成就增多，在血和尿中出现苯丙酮酸，导致智力发育障碍，称为苯丙酮尿症〔PKU〕，故此类患者应忌食含苯丙氨酸的食品。3、酪氨酸Tyr结构式：性质：学名：2-氨基-3-对羟苯基丙酸。一种含有酚羟基的芳香族极性α氨基酸。L-酪氨酸是组成蛋白质的20种氨基酸中的一种，是哺乳动物的必需氨基酸，又是生酮和生糖氨基酸。符号：Y。酪氨酸是酪氨酸酶单酚酶功能的催化底物，是最终形成优黑素和褐黑素的主要原料。在美白化装品研发中，可以通过研究合成与酪氨酸竞争的酪氨酸酶结构类似物也可有效地抑制黑素的生成。白癜风患者吃含有酪氨酸的食物可以促进黑色素的形成，减轻白癜风病症。二、芳香族氨基酸的生物合成途径

生物合成途径特点：

从4-磷酸赤藓糖与磷酸烯醇丙酮酸合成3-脱氧-D-阿拉伯糖型庚酮糖-7-磷酸〔DAHP〕到分支酸，是Phe、Tyr和Trp的共同途径；

从分支酸到预苯酸〔PPA〕，是Phe和Tyr的共同途径；

在分枝酸处，倾向于优先合成氨茴酸；在预苯酸处，倾向于优先合成对羟苯丙酮酸。即优先合成顺序是：Trp-Tyr-Phe。三、芳香族氨基酸的代谢调控机制

大肠杆菌中有三种DAHP合成酶谷氨酸棒杆菌中，在芳香族氨基酸生物合成途径中受调节控制的关键酶：DAHP合成酶〔DS〕、分枝酸变位酶〔CM〕、预苯酸脱氢酶〔PD〕、预苯酸脱水酶〔PT〕和氨茴酸合成酶〔AS〕黄色短杆菌中有一种DAHP合成酶，代谢调节较易控制1、大肠杆菌中芳香族氨基酸生物合成途径与代谢控制

①DAHP合成酶②分支酸变位酶③PPA脱氢酶④PPA脱水酶⑤氨茴酸合成酶2、在黄色短杆菌中芳香族氨基酸生物合成的调节机制

DS－DAHP合成酶CM－分支酸变位酶PD－预苯酸脱氢酶PT－预苯酸脱水酶AS－氨茴酸合成酶四、色氨酸发酵机制

色氨酸生产菌的遗传标记位置色氨酸代谢调控机制〔大量生成和积累色氨酸〕切断支路代谢，选育苯丙氨酸和酪氨酸双重缺陷型〔phe-+tyr-〕的突变株；然后遗传性的解除色氨酸自身的反响抑制和阻遏及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸对DAHP合成酶的反响调节；选育色氨酸多重结构类似物抗性突变株；在发酵过程中限量添加苯丙氨酸和酪氨酸。五、色氨酸的生产生产流程图：六、苯丙氨酸和酪氨酸发酵机制苯丙氨酸代谢调控机制

首先切断芳香族氨基酸生物合成向酪氨酸和色氨酸的代谢支路，选育色氨酸和酪氨酸双重缺陷型〔tyr-+trp-〕突变株；

然后遗传性的解除苯丙氨酸自身对预苯酸脱水酶和分支酸变位酶的反响抑制和阻遏，及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸对DAHP合成酶的反响调节；

选育苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸多重结构类似物抗性突变株；

发酵中限量添加酪氨酸和色氨酸，使苯丙氨酸大量积累。

七、苯丙氨酸的工业生产〔2〕、苯乙醛法：

适用Bucherer反响，生成苯甲基乙内酰脲，然后碱性解得DL-苯丙氨酸(DL-phe)。将DL-phe与醋酐作用生成Ac-DL-phe后，按上述方法进行拆分，可得本品。

2.L-苯丙氨酸(63-91-2)的质量标准：中国药典2000年版指标名称指标C9H11O2含量/%≥98.5比旋度(20mg/mLH2O)－33.0°～－35.0°溶液颜色、澄清度无色澄清溶液的透光率(0.50g/25mLH2O,430nm)/%≥98PH值5.4～6.0氯化物/%≤0.02硫酸盐/%≤0.02铵盐/%≤0.02其他氨基酸/%≤0.02枯燥失重/%≤0.2炽灼残渣/%≤0.1重金属≤0.0002铁盐/%≤0.001砷盐/%≤0.0002热原符合规定3.贮藏：

密闭保存。

4.本卷须知：

可影响甲状腺激素和毛发、皮肤的黑色素。最低需求量(mg/kg·d)：成年男子31，幼儿169。

5.L-苯丙氨酸(63-91-2)的推荐用量：

(1)占食品中总蛋白量的5.8%。

(2)FEMA(mg/kg)：焙烤食品110；冷冻乳品60.0；肉制品10.0；软糖268；明胶、布丁60.0；乳制品66.0；调味品10.0；糖果和糖霜268；甜沙司220。(5)铵盐：按"L-天门冬氨酸钠"的纯度试验(5)进行，但氨标准溶液用2mL⑥。

(6)砷：取本品0.5g，加2mol/L盐酸10mL，作为检液进行砷的常规试验，应符合要求⑦。

(7)重金属：取本品1g，加稀醋酸2mL及水40mL溶解，作为检液进行重金属的常规试验，其量必须在0.002%以下⑧。

(8)其它氨基酸：按"L-天门冬氨酸钠"的纯度试验(8)进行⑨。

(9)枯燥失重：本品在105℃枯燥3h，失重应在0.3%以下。

(10)强热残留物：本品的强热残留物应在0.1%以下。

非水滴定(11)定量法：本品在105℃枯燥3h后，精确称量约0.3g，以下按"DL-丙氨酸"的定量法进行。0.1mol/L高氯酸溶液1mL=16.52mg的C9H11NO2

温度0℃20℃40℃60℃80℃100℃

溶解度1.982.743.775.207.189.90

含量测定:取本品约0.13g，精密称定，加无水甲酸3ml溶解后，加冰醋酸50ml，照电位滴定法〔附录ⅦA〕，用高氨酸滴定液〔0.1mol/L〕滴定，并将滴定的结果用空白试验校正。每1ml高氯酸滴定液〔0.1mol/L〕相当于16.52mg的C9H11NO2。L苯丙氨酸红外测定

羧基吸收峰：1600㎝-1羧酸负离子吸收峰：1720㎝-1

溶液的透光率取本品0.50g，加水25ml溶解后，照紫外-可见分光光度法〔附录ⅣA〕，在430nm的波长处测定透光率，不得低于98.0%。

八、酪氨酸代谢调控机制

1、首先切断芳香族氨基酸生物合成向色氨酸和苯丙氨酸的代谢支路，选育；色氨酸和苯丙氨酸双重缺陷型〔Phe-+trp-〕突变株；

2、然后遗传性的解除酪氨酸自身的反响抑制