赖氨酸发酵生产

赖氨酸发酵生产摘要：赖氨酸是人体必需的八大氨基酸之一，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中 枢神经组织功能的作用。赖氨酸为碱性必需氨基酸。由于谷物食品中的赖氨酸含量甚低，且 在加工过程中易被破坏而缺乏，故称为第一限制性氨基酸。将赖氨酸添加到食品中能大大提 高蛋白质的利用率，又是一种优良的食品强化剂。因此研究赖氨酸的生产有着很高的价值。 关键词：简介： 赖氨酸是一种碱性氨基酸，是仅次于谷氨酸的第二大氨基酸产品，是谷物蛋白的第一限 制性氨基酸，在谷物食料中添加适量的赖氨酸，其蛋白质的生物价大大提高。赖氨酸的应用范围很广。作为食品强化剂；作为药物可用作肝细胞再生剂，对改善 肝功能，治疗肝硬化、高氨症，增进食欲、改善营养状况有明显的疗效；作为饲料添加剂， 在畜、禽类的饲料中添加少许的赖氨酸，对家禽、家畜的日增重、料肉比、家禽的产卵量等 方面效果尤为显著。1赖氨酸发酵机制氨酸天酸半酵天冬草曙乙殿酮喑二酸一谷氨酸*丙氨醴芮氨酸酮戊二酸一亮氨酸反谨抑制蟀酸.苏氨酸高筆酸二sane-1做氨酸反馈阻遏赖氨酸合成途径的调节机制（1）谷氨酸优先合成，谷氨酸合成过剩就会抑制谷氨酸脱氢酶（GD）的活性，使得生物合 成的代谢流转向天门冬氨酸。天门冬氨酸的过剩也会抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的活性， 使得天门冬氨酸不致大量积累。（2）赖氨酸的前体物质天门冬氨酸与乙酰辅酶A的生成形成平衡合成，乙酰辅酶A的增加 能逆转天门冬氨酸对其自身合成的反馈抑制。（3）天门冬氨酸激酶（AK）受赖氨酸与苏氨酸的协同反馈。AK是一个变构酶，催化天门冬 氨酸和ATP形成a-天门冬氨酸磷酸，有两个变构位置可以接受末端产物。AK受赖氨酸与 苏氨酸的协同抑制，当只有赖氨酸或苏氨酸与变构位置结合时，酶活影响不大，当赖氨酸与 苏氨酸同时结合到两个变构位置时，酶活受到强烈的抑制。此外， AK 是赖氨酸合成途径中 唯一的反馈调节点。（4）赖氨酸亮氨酸的生物合成之间存在着代谢互锁，赖氨酸分支途径的初始酶二氢吡啶二羧酸合成酶为亮氨酸所阻遏。(5) 蛋氨酸比苏氨酸优先合成，蛋氨酸合成的过剩就会阻遏高丝氨酸O-转乙酰酶，使得生 物合成的代谢流转向苏氨酸。苏氨酸比赖氨酸优先合成，苏氨酸的过剩会反馈抑制高丝氨酸 脱羧酶的活性，使得生物合成转向赖氨酸。2赖氨酸生产菌的育种 出发菌株：黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、乳糖发酵短杆菌、嗜醋酸棒杆菌育种思路；(1)优先合成的转换渗漏缺陷型的选育；( 2)切断支路代谢营养缺陷型的选育：高丝氨酸缺陷型；( 3 )选育温度敏感突变株；(4) 解除代谢互锁：选育亮氨酸缺陷(Leu-)突变株、选育抗亮氨酸结构类似物(AECr)突 变株、选育苯醌或喹啉衍生物敏感突变株，此外还可以选择萘乙酸(NAA)缺陷突变株；(5) 增加前体物的合成和阻塞副产物的生成：选育Ala-突变株、选育抗天冬氨酸结果类似 物突变株、选育适宜的C02固定酶/TCA循环酶活性比突变株；( 6)改善细胞膜通透性。(7)选育脲酶(Urase)回复突变株；( 8)利用基因工程技术构建赖氨酸工程菌株 。3培养基( 1)碳源 淀粉、麦芽糖、蔗糖和葡萄糖。赖氨酸产生菌均不能利用淀粉，只能利用葡萄 糖、果糖、麦芽糖和蔗糖。( 2)氮源 氮源可分为无机氮源和有机氮源。赖氨酸发酵中，二者均有使用 。(3) 无机盐 磷盐 (磷酸氢二钾)、硫酸镁 、钾盐 (氯化钾或氢氧化钾 )、钙盐(碳酸 钙或氯化钙 )(4) 生长因子 生物素含量在30yg/L以上较好、4菌种培养 斜面菌种a 肉汤培养基 b 蛋白胨培养基 一级种子培养基维生素B1即硫胺素盐酸盐能增加赖氨酸产量、L-苏氨酸在培养基中含量高能够产生反 馈抑制，使代谢流向赖氨酸的合成 。一般用肉汤培养基或蛋白胨培养基牛肉膏 1，蛋白胨1，酵母膏0.5，氯化钠0.5，琼脂 2， pH7.0 蛋白胨 1，酵母膏1，氯化钠0.5， pH7.2。摇瓶种子培养基)a 肉汤培养基牛肉膏 1，蛋白胨1，酵母膏0.5，氯化钠 0.5， pH7.0。b含葡萄糖的肉汤培养基葡萄糖2%,蛋白胨1%,牛肉膏0.5%,氯化钠0.25%,pH7.0。 二级种子培养基、三级种子培养基以及发酵培养基糖蜜2.0%、豆粉水解液0.5%、 硫酸铵 0.4%、碳酸钙 0.5%、磷酸氢二钾0.1%、硫酸镁 0.04%、 pH7.2 5发酵工艺条件以及影响因素(1) 温度前期32C，后期30C(2) ph值pH的变化对赖氨酸的发酵影响很大，当pH7.0时产酸最高，pH偏高或偏低，产酸均降低。最适 ph 值 6.5-7.0，控制范围在 ph 值6.5-7.5 之间( 3)种 龄 和接种量二级 2%8-12h三级 10% 6-8h(4)供氧 过高、过低的溶氧对发酵均不利，表现为菌体浓度下降、产酸降低，发酵时间 延长。供氧需充足，否则生成乳酸。（5）生物素过量可以促进赖氨酸的生成、 促进天冬氨酸生成、抑制谷氨酸生成（6）硫酸铵含量大时菌体迅速生长，但赖氨酸的产量低，硫酸铵用量 4.0%-4.5%（7）初糖浓度 11%15%，转化率最高6提取工艺发酵液一调节pH,加入絮凝剂一上清液一菌体一水洗一上清液一菌体一离子交换 f真空浓缩f 冷却、调等电点一结晶一离心分离一粗结晶一母液一重结晶一离心分离一 二次母液一结晶一干燥一 成品从发酵液中提取赖氨酸通常有四种方法：沉淀法，使赖氨酸生成难溶性盐（如苦味酸 盐）而沉淀，或使赖氨酸结晶析出；有机溶剂抽提法；离子交换树脂吸附法；电渗折 法。