论文总字数：18731字

摘 要

L-天冬氨酸在医药、食品及工业领域有着广泛的应用。本课题以大肠杆菌代谢L-天冬氨酸转氨酶催化富马酸转化为L-天冬氨酸为研究对象。六个富马酸样品的含水量和富马酸含量不同。实验采用游离细胞酶法和固定化细胞法催化不同样品富马酸转化为L-天冬氨酸，发现游离细胞酶法转化率略高于固定化细胞法，高达98％，但是固定化细胞法可重复利用四次，分离产物较为简单。

关键词：富马酸 L-天冬氨酸 固定化细胞法 游离细胞酶法

Preparation of L-aspartic acid by immobilized Escherich coli

Abstract

L-aspartic acid, an important chemical, is widely used in the fields of materials, medicine, foods and feed additives. This work focused on the preparation of L--aspartic acid by immobilized E.coli cells using fumaric acid as substrate. The fumaric acid samples were supplied as different contents and grades. Free cell enzymatic recation and immobilized cell recation were used to catalyze different samples of fumartic acid into L-aspartic acid. The experimental results showed that the conversion rate of free cell enzymatic reaction is higher than the immobilized cell reaction, reached to 98％，while the latter can be used repeatly by four times and separate the products easily.

Keywords: fumaric acid; L-aspartic acid; immobilized cell reaction; free cell enzymatic reaction

目录

摘 要…………………………………………………………………………………I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1引言 1

1.2 L-天冬氨酸概述 1

1.2.1 L-天冬氨酸的结构和理化性质 1

1.2.2 L-天冬氨酸的生产方法 1

1.2.3 L-天冬氨酸的应用领域 3

1.3固定化细胞技术 4

1.3.1固定化细胞的优缺点 4

1.3.2固定化细胞制备方法 5

1.3.3固定化细胞载体 6

1.3.4固定化细胞技术的应用 7

第二章 富马酸样品的分析测定 8

2.1引言 8

2.2材料与方法 8

2.2.1待测定样品 8

2.2.2仪器与试剂 8

2.2.3分析测定方法 8

2.3结果和讨论 9

2.3.1样本含水量检测 9

2.3.2富马酸含量检测 9

第三章 游离细胞酶催化富马酸转化L-天冬氨酸 12

3.1引言 12

3.2材料与方法 12

3.2.1生产菌株 12

3.2.2仪器与试剂 12

3.2.3培养基成分 13

3.2.4培养方法 13

3.2.5分析测定方法 14

3.3结果和讨论 16

3.3.1结果 16

3.3.2讨论 16

第四章 固定化细胞催化富马酸转化L-天冬氨酸 18

4.1引言 18

4.2材料与方法 18

4.2.1生产菌株 18

4.2.2仪器与试剂 18

4.2.3培养基成分 19

4.2.4固定化材料 19

4.2.5培养方法 19

4.2.6分析测定方法 20

4.3结果和讨论 21

4.3.1结果 21

4.3.2讨论 21

第五章 展望与结论 22

5.1结论 22

5.2展望 22

参考文献 23

第一章 文献综述

1.1引言

近年来，全球L-天冬氨酸市场需求旺盛，产品供不应求，我国几家主营“富马酸-L-天冬氨酸”产业链的龙头企业相继扩产。日本协和发酵工业株式会社，日本味之素株式会社和德国Dequssa公司均在我国合资办厂生产L-天冬氨酸。2011年全球L-天冬氨酸产量约为30万t，我国已成为L-天冬氨酸的主要生产国和出口国，产品出口至美国，日本，韩国，法国，中国台湾，巴西，阿根廷等国家和地区，对全球L-天冬氨酸产业及相关领域发展具有较大影响。随着优质甜味剂阿斯巴甜在全球的普及，环境友好型绿色化工材料聚天冬氨酸的推广，L-丙氨酸和L-天冬氨酸及其衍生物的药品保健品的开发，未来我国L-天冬氨酸产业存在巨大的市场发展空间。

以富马酸为底物，酶法合成L-天冬氨酸，由于成本低而且环境污染小而成为L-天冬氨酸的生产方式。固定化酶由于可反复使用而且不溶于水，酶促反应产物容易提纯，固定化酶和反应产物容易分离等一系列优点，在最近几十年的自动化工业生产中得到了广泛应用。固定化细胞实际上是固定化酶的一种特殊形式，即直接用经过特定化培养的，含有大量某种特定酶的工程菌代替经过纯化的酶，固定到载体材料中，用于转化底物为目的产物。本课题研究高产天冬氨酸酶的发酵工艺以及固定化细胞的制备工艺，并将其应用于L-天冬氨酸的制备工艺。

1.2 L-天冬氨酸概述

1.2.1L-天冬氨酸的结构和理化性质

L-天冬氨酸，是一种α-氨基酸，分子式为C₄H₇NO₄，分子量为133.1，具有旋光性，是构成蛋白质的20种氨基酸之一。高纯度的天冬氨酸为无色片状结晶或白色结晶状粉末，味微酸，熔点在230 ℃以上，可溶于水，难溶于乙醇和乙醚，与酸或碱结合可生成盐。天冬氨酸作为一种重要的氨基酸，广泛应用于食品，化工，医药等领域，具有较大的市场开发潜力。

1.2.2L-天冬氨酸的生产方法

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