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氨基酸工艺学
一、 名词解释
v 氨基酸工艺学：是一门新型发酵的技术科学，以探讨氨基酸发酵工厂的生产技术为主要目的。
v 氨基酸：生命有机体的重要组成部分，是生命机体营养、生存和发展极为重要的物质，在生命体内物质代谢调节调控、信息传递方面扮演重要的角色。
v 全价氨基酸：动物性蛋白质中各种必须氨基酸之间的比值与人体构成蛋白质需要的比值基本一致，可以全被人体吸收。
v 限制氨基酸：各类植物蛋白质中的各种氨基酸比值不很适宜，缺少的氨基酸。
v 淀粉：白色无定型结晶粉末，存在于各种植物组织中，淀粉颗粒具有一定的形态和层次分明的构造，在显微镜下观察淀粉颗粒是透明的，不同淀粉具有不同的形状和大小。
v 直链淀粉：由不分支的葡萄糖链构成，葡萄糖分子间以α-1,4糖苷键聚合成，呈链状结构，分子比较小，聚合度在100~6000之间。（遇碘呈蓝色）
v 支链淀粉：由多个较短的α-1,4糖苷键直链结合而成，聚合度为1000~3000000之间。一种膨胀性物质，置于水中加热时成为胶黏的糊状物，而且只有在加热加压的条件下，才能溶解于水。（呈紫红色）
v 糊化：淀粉在热水中能吸收水分而膨胀，最后淀粉粒破裂，淀粉分子溶解于水中形成带有黏性的淀粉糊，这个过程称为糊化。
v 酸解法：利用无机酸为催化剂，在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。
v 酸酶法：先将淀粉用酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶将其水解成葡萄糖的工艺。
v 酶酸法：将淀粉乳先用α-淀粉酶液化，过滤除去杂质后，然后用酸水解成葡萄糖的工艺
v 双酶法：用专一性很强的淀粉酶和糖化酶为催化剂，将淀粉水解成为葡萄糖的工艺。
v 液化：利用液化酶使淀粉糊化，粘度降低，并水解到糊精和低聚糖的程度。
v 糖化：用糖化酶将液化产物进一步彻底水解成葡萄糖的过程。
v 老化：分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列成新氢键的过程，也就是一个复结晶的过程。
v 噬菌体：侵染细菌、放线菌等微生物并使其细胞破裂死亡的一类病毒。
v 噬菌体效价：每毫升试样中所含有具有侵染性的噬菌体的粒子数
v 细胞经济性：微生物活细胞是个远离平衡状态的开放体系，从微生物细胞对能量和化学物质的内外交换、增收节支、调节的规律的客观存在出发，可以把微生物细胞作为按特殊的经济规律运行的经济实体看待，并把这种特殊的经济规律运行的有利于生存竞争的新陈代谢特性称为细胞经济型
v 细胞经济系数：生成细胞的质量与消耗基质的质量之比
v DE值：表示淀粉水解程度和糖化程度，也称葡萄糖值，糖化液中还原糖占干物质的百分比
v DX值：糖液中葡萄糖含量占干物质的百分率。
v 临界溶氧浓度：指不影响菌的呼吸所允许的最低氧浓度。
v 代谢控制发酵：就是用遗传学或其它生物化学的方法，人为的改变、控制微生物的代谢，使有用产物大量生成、积累的发酵。
v 发酵转换：当发酵条件发生改变时，必然会影响到生物代谢途径分支的关键酶的酶量和酶活性的改变，从而导致发酵方向发生转换，从而产生不同的代谢产物
v 淀粉液化：利用α－淀粉酶将淀粉液化，转化为糊精及低聚糖，使淀粉的可溶性增加。
v 亚稳区：在溶解度曲线与过饱和溶解度曲线之间的带状区域。
v 末端产物阻遏：是指由某代谢途径末端产物的过量累积时而引起的反馈阻遏，是一种较为重要的反馈阻遏。
v 流加发酵：也叫补料分批发酵、半连续发酵、半连续培养。它是以分批培养为基础，间歇或连续地补加新鲜培养基的一种发酵方法。
v 结晶：是指溶质自动从过饱和溶液中析出形成新相的过程。只有当溶质浓度超过饱和溶解度后，才可能有晶体析出。其中，溶液达到过饱和状态是结晶的前提；过饱和度是结晶的推动力。
v
1、 氨基酸发酵的生物学特性
氨基酸发酵是典型的代谢控制发酵，由发酵所生成的产物——氨基酸，都是微生物中间代谢产物，它的积累是建立于对微生物的正常代谢的抑制上。
2、 必须氨基酸、半必须氨基酸的概念及种类
必须氨基酸：人体本身不能合成，只能从食物的蛋白质中摄取，称为必须氨基酸
种类：L-赖氨酸、L-色氨酸、L-苏氨酸、L-缬氨酸、L-亮氨酸、L-异亮氨酸、L-苯丙氨酸、L-蛋氨酸
半必须氨基酸：凡是动物体内能合成的氨基酸
种类：主要指精氨酸和酪氨酸，它们在体内分别由蛋氨酸和苯丙氨酸转变而成，如果膳食中能够直接提供这两种氨基酸，则人体对蛋氨酸和苯丙氨酸的需要可减少。
3、 学习氨基酸发酵工艺学的目的
使学生能运用已学过的微生物学、生物化学、化工原理和分析化学等基础知识，进一步深化与提高，来认识与解决氨基酸发酵工业生产中的具体问题：掌握选育氨基酸生产菌的基本原理，了解氨基酸代谢与代谢控制发酵的基本理论、发酵控制的关键及分离精致氨基酸的一般原理和方法，从而使学生初步具有选育新菌种、探求新工艺、新装备和从事氨基酸发酵研究能力
4、 淀粉糊化、老化
糊化：淀粉在热水中能吸收水分而膨胀，最后淀粉粒破裂，淀粉分子溶解于水中形成带有黏性的淀粉糊，这个过程称为糊化。
老化：分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列成新氢键的过程，也就是一个复结晶的过程。
5、 双酶法制淀粉糖的原理和相关酶的催化特性
原理:用专一性很强的淀粉酶和糖化酶为催化剂，将淀粉水解成为葡萄糖的工艺
酶的催化特性：
①　 酶具有较高的专一性，淀粉水解的副产物少，因而水解糖液纯度高，DE值可达到98%以上，使糖液得到充分利用。
②　 淀粉水解是在酶的作用下进行的，酶解反应条件较温和。因而不需要耐高温、耐高压、耐酸的设备。
③　 可以在较高的淀粉浓度下水解。
④　 可用粗原料，由于酶制剂中菌体细胞的自溶使糖液营养物质丰富，可以简化发酵培养基，少加甚至不加维生素，有利于谷氨酸发酵的稳定，有利于提到糖酸转化率，也有利于后道提取。
⑤　 双酶法制得的糖液颜色浅、较纯净、无苦味、质量高，有利于糖液得充分的利用。
⑥　 双酶法工艺同样适用于大米或者粗淀粉原料，可避免淀粉在加工过程中的大量流失，减少粮食消耗。
⑦　 缺点：酶反应时间长，生长周期长，夏天糖液容易变质。酶本身是蛋白质，引起糖液过滤困难。另外要求设备较多。

6、简述谷氨酸发酵制糖工艺对淀粉质原料及最终产品（淀粉糖）的质量要求。
①　 严格控制淀粉质量：对霉烂、变质的淀粉，一定要经过再精制处理后使用，否则会严重影响谷氨酸发酵。（因霉变淀粉一般酸度比较高，甚至存在一定数量的抑制物，有残留毒素，将会影响谷氨酸产生菌的的正常生长和产物积累。）
②　 根据发酵粗糖浓度的要求，正确控制淀粉乳浓度高低（既要使糖液浓度符合发酵要求，又尽可能降低粉浆浓度，以提高糖液纯度。）
③　 糖液中不含糊精
④　 糖液要清，色泽要浅，保持一定透光率
⑤　 糖液要新鲜
⑥　 若淀粉中蛋白质含量高，当糖液中和过滤时除去不彻底，培养基中含蛋白质及其水解产物时，会使发酵液产生大量气泡，造成逃液和污染杂菌的危险，而且给后道的谷氨酸分离提取带来影响。
⑦　 水解糖液得质指标：
色泽：浅黄、杏黄色、透明液体
糊精反应：无
还原糖含量：18%左右
DE值：90%以上
透光率：60%以上
PH:4.6~4.8

7、 谷氨酸发酵菌中生成谷氨酸的主要酶反应及其主导反应。
（1） 谷氨酸脱氢酶催化的还原氨基化反应
（2） 转氨酶催化的转氨反应
（3） 谷氨酸合成酶的催化反应 (课本P35）
6、 谷氨酸生物合成的理想途径及其理论糖酸转化率。（课本P36）
7、 简述乙醛酸循环在谷氨酸发酵中的作用及其控制。（课本P38）
8、 谷氨酸发酵的主要菌种。
棒杆菌属、短杆菌属、小杆菌属、节杆菌属
9、 谷氨酸生物合成的调节机制及其高产菌株的育种策略。
谷氨酸生物合成的调节机制：（P39）
高产菌株的育种策略:
（1）日常菌种工作：
①　 定期分纯。
②　 小剂量诱变刺激
③　 高产菌制作安瓿管
（2） 选育耐高渗透压菌种
（3） 选育不分解利用谷氨酸的突变株
（4） 选育细胞膜渗透性好的突变株
（5） 选育强化CO2固定反应的突变株
（6） 选育减弱乙醛酸循环的突变株
（7） 选育强化三羧酸循环中从柠檬酸到α-酮戊二酸代谢的突变株
（8） 选育解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶反馈调节的突变株
（9） 选育强化能量代谢的突变株
（10） 选育减弱HMP途径后段酶活性的突变株
10、 简述糖蜜原料强制谷氨酸发酵工艺原理。
谷氨酸发酵主要是以糖蜜为发酵原料，采用大种量、添加青霉素低糖流加工艺。
（1） 表面活性剂：使用生物素过量的甜菜糖蜜发酵谷氨酸时，通过添加表面活性剂（如吐温-60）或是高级饱和脂肪酸（C16~18）及其亲水聚醇酯类，都能清除渗透障碍物，使胞内的谷氨酸浓度不能积累到引起反馈调节的浓度，谷氨酸就会在细胞内继续不断的优先合成，又不断地透过细胞膜分泌于发酵培养基中，得以积累。
（2） 青霉素：在发酵对数生长期早期，添加青霉素能抑制菌体细胞壁的合成，主要可抑制糖肽转化酶，影响细胞壁肽聚糖的生物合成，形成不完整的细胞壁，进而导致不完整的细胞膜，除去阻碍谷氨酸向外渗透的障碍物，使谷氨酸得以大量积累。
11、 谷氨酸温度敏感突变株发酵生产谷氨酸的机理及优点。
12、 低糖流加高糖谷氨酸发酵工艺的优点。
13、 谷氨酸污染噬菌体及杂菌后的挽救措施。
14、 谷氨酸等电点提取法与离子交换法的基本原理
15、 单柱法、双柱法提取谷氨酸的概念及其优缺点。
16、 简述谷氨酸发酵液的综合利用。
17、 味精的化学名称及其等电点。
18、 谷氨酸制味精为何要除铁？除铁的主要方法及其原理。
19、 谷氨酸中和液脱色的方法与原理。
20、 简述影响味精结晶质量和速度的主要因素。
21、 味精结晶操作分哪几个过程。
22、 简述味精结晶末道母液的主要回收方法。
23、 简述细胞的经济性、细胞经济系数、竞争型经济细胞、导向型经济细胞的含义。
24、 简述酶反馈抑制和反馈阻遏的主要类型。
25、 氨基酸生物合成的调节机制有哪几种。
26、 简述氨基酸高产菌株的育种策略，并以例说明。
29、 简述 L-赖氨酸、L-蛋氨酸、L-异亮氨酸、L-苏氨酸、L-色氨酸高产菌株的育种策略及 其主要出发菌株。

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