赖氨酸发酵生产
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L-赖氨酸的生产工艺研究摘要: 赖氨酸是人和动物营养的9种必需氨基酸之一,并且广泛应用于医药、食品和饲料等领域。
目前生产赖氨酸最主要的方法是微生物发酵法。
本文从赖氨酸的生产现状、生产方法,发酵过程中的代谢调控以及赖氨酸生产菌种的选育和生产赖氨酸的前景展望这几个方面综述了赖氨酸生产工艺的研究进展。
关键词: 赖氨酸;发酵;离子交换;菌种;超滤Abstract: As one of the essential amino acids for human beings andanimals, Lysine is widely used in many fields such as pharmaceutical ,food and forage. At present, the fermentation is the frequently usedmethod of Lysine production . This artic stated the research evolutionfocused on the aspects of production situation,production method,metabolic control and regulation and prospect of Lysine. Keywords: Lysine; fermentation; ion exchange; strain; ultrafiltration目录前言 (2)1 赖氨酸生产现状 (2)2 赖氨酸工业生产方法概述 (3)2.1 合成法 (3)2 .3 酶法 (3)2 .4 发酵法 (3)3 发酵法生产赖氨酸工业技术 (4)3.1 生产菌种 (4)3.2 发酵 (5)3.3 提取 (5)3.4 浓缩和结晶 (6)4 微生物生产赖氨酸的前景展望 (6)[参考文献] (7)前言赖氨酸(Lysine) 的化学名称为2,6-二氨基己酸,有L-型(左旋)、D-型(右旋)和DL 型(消旋)三种旋学异构体。
年产1000万吨赖氨酸发酵工艺设计段成茜【摘要】Lysine was one of the essential amino acids, which was significantly applied to food, medicine and feedstuff. The fermentation process was a simple and short production cycle, so it was used to the fermentation process design for lysine. By the technology of the material balance and energy balance, a higher yield and purity of lysine can be obtained through the production process.%赖氨酸作为人体必须氨基酸之一,在食品工业、医药工业和饲料工业上有着广泛的应用。
由于发酵法工艺简单,生产周期短,本文选择以发酵法进行赖氨酸的工艺设计。
针对该工艺进行了物料衡算和热量衡算,经过该工艺生产工艺设计可以得到较高产率和纯度的赖氨酸。
【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2014(000)021【总页数】3页(P174-176)【关键词】赖氨酸;发酵;物料衡算;热量衡算【作者】段成茜【作者单位】宁夏医科大学高等卫生职业技术学院,宁夏银川 750004【正文语种】中文【中图分类】TQ021.9赖氨酸化学学名2,6-二氨基己酸,化学结构简式为H2N(CH2)4CH(NH2)COOH,它是构成蛋白质的基本单元,也是组成人体蛋白质的21 种氨基酸之一。
赖氨酸分为D 型及L型,其中具有生物活性的是L 型赖氨酸(L-赖氨酸)。
L-赖氨酸是人体必须的八大氨基酸中最重要的一种氨基酸,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,在人和动物的生长过程中是无可替代的,而其在人和动物体内又不能自身合成,必须由体外供给,如缺乏会产生蛋白质代谢障碍和机能障碍。
饲料赖氨酸生产工艺赖氨酸是一种重要的营养添加剂,广泛应用于畜禽饲料中,可以增加饲料的氨基酸含量,提高饲料的营养价值,促进畜禽的生长发育。
下面是关于饲料赖氨酸生产工艺的介绍。
赖氨酸的主要生产工艺是通过微生物发酵法制备。
一般来说,选择的菌种主要是一些属于赖氨酸产生菌的微生物,如凡氏杆菌和窃别嗜赖氨酸杆菌等。
在发酵的过程中,需要提供合适的培养基,以供微生物的生长和代谢。
首先,要准备好合适的发酵基质。
一般来说,常用的基质有玉米粉、大豆粉、蔗糖、酵母粉和盐等。
这些基质可以提供微生物所需的碳源、氮源、矿物质和维生素等营养物质。
为了达到较高的产量,通常需要对基质进行一定的调配和改良。
接下来,需要将合适比例的基质加入到发酵罐中,并加入适量的水分。
然后,将菌种接种到发酵罐中,通过培养基的搅拌和通气,使微生物能够充分利用基质进行生长和代谢。
在整个发酵过程中,需要控制好温度、pH值和氧气的供给,以及其他适宜的条件,以促进产酸菌的生长和赖氨酸的产生。
发酵时间一般需要根据具体情况来确定,通常为24至48小时。
在整个发酵过程中,需要定期进行监测和调整,以确保微生物可以正常生长,并且产酸菌能够持续产生赖氨酸。
最后,发酵结束后,需要对发酵液进行处理和提取。
通常采用离心、过滤和浓缩等方法,以分离赖氨酸和废水。
同时,还需要进行一些纯化和提纯的工序,以获得高纯度的赖氨酸产品。
总的来说,饲料赖氨酸的生产工艺主要包括菌种的选择、发酵基质的准备、发酵条件的控制、发酵过程的监测和调整、以及发酵液的处理和提取等过程。
通过合理的工艺设计和操作管理,可以提高赖氨酸的产量和质量,满足畜禽饲料的需求,促进畜禽的生长发育。
赖氨酸生产工艺赖氨酸是一种重要的氨基酸,广泛应用于食品工业、医药保健领域等。
赖氨酸的生产工艺主要包括微生物发酵、化学合成等多种方法。
微生物发酵是目前赖氨酸生产的主要方法之一。
常用的微生物有大肠杆菌、突变菌株等。
具体的工艺流程如下:首先,选用合适的菌株进行培养。
一般选择高产赖氨酸的突变菌株进行培养。
培养基的配方需要考虑到菌株的营养需求,包括碳源、氮源、无机盐和其他辅助物质等。
其次,进行发酵过程。
首先是预培养过程,将菌株接入预培养基中,使其处于良好的生长状态。
然后将菌液接入发酵罐中,添加适量的培养基,调节发酵条件,包括温度、pH值、搅拌速度、通气量等,以促进菌株的生长和赖氨酸的积累。
最后,提取纯化赖氨酸。
发酵液经过采集后,要进行分离赖氨酸。
一般采用醇沉淀、离子交换层析、凝胶过滤等方法进行赖氨酸的提取和纯化。
最终得到的纯赖氨酸可以进行干燥和制粒,以便储存和应用。
化学合成法是另一种赖氨酸的生产方法。
这种方法通过化学反应合成赖氨酸。
具体的工艺流程如下:首先,准备原料。
化学合成赖氨酸的原料主要有丙酮、甲醛、甲酸,还包括氨、二氧化碳等。
其次,进行反应。
将原料进行适当的配比,加入催化剂和溶剂,进行反应。
反应条件也需要控制,如温度、压力、反应时间等。
反应产物中包含赖氨酸和其他物质,需要进行后续的分离和纯化。
最后,提取纯化赖氨酸。
反应混合物通过适当的分离和纯化方法,如结晶、溶剂萃取、过滤等进行赖氨酸的提取和纯化。
最终得到的纯赖氨酸可以进行干燥和制粒,以便储存和应用。
以上是赖氨酸生产的两种主要工艺,根据具体的要求和条件选择合适的方法进行生产。
随着科技的发展,新的生产工艺和方法也在不断的研究和开发中,为赖氨酸的生产提供更多选择和可能性。
赖氨酸的生产工艺赖氨酸(Lysine)是一种重要的氨基酸,是人体必需的八种氨基酸之一。
由于人体无法自行合成赖氨酸,所以必须通过饮食摄入。
赖氨酸广泛存在于各种蛋白质中,是肉类、乳类和鱼类中含量较高的氨基酸。
赖氨酸的生产工艺主要有两种方法,一种是发酵法,另一种是化学合成法。
发酵法是目前主要采用的生产赖氨酸的工艺。
具体步骤如下:1. 选取含有赖氨酸的微生物菌种,常用的菌种有毛细管和球孢菌。
2. 培养微生物菌种,提供适宜的培养基,包括碳源、氮源、矿物质等。
在培养过程中控制好温度、pH值和氧气供应等条件,促进菌种的生长和代谢。
3. 通过发酵过程,使菌种产生大量的赖氨酸。
发酵一般分为两个阶段,前期是生长期,后期是产酸期,通过优化发酵条件和添加适宜的调节剂,可以提高产酸期的赖氨酸产量。
4. 分离赖氨酸产物,一般采用离心、过滤和浓缩等步骤,以得到纯度较高的赖氨酸产品。
5. 进行精制和干燥处理,通过蒸发浓缩、结晶、离子交换和干燥等工艺,得到最终的赖氨酸产品。
化学合成法是另一种生产赖氨酸的工艺,但由于其步骤复杂、成本高、对环境的影响大等因素,目前较少采用。
化学合成法的步骤如下:1. 选择适宜的起始物质,常用的起始物质有铵盐和丙酮醇。
2. 通过一系列化学反应,包括氨基化、羟化、还原和缩合等步骤,合成赖氨酸。
这些反应需要控制好温度、压力和催化剂等条件,以确保反应的进行。
3. 通过提取、分离和精制等步骤,获得纯度较高的赖氨酸产品。
4. 进行干燥处理,使赖氨酸产品达到合适的含水量,增加存储稳定性。
综上所述,赖氨酸的生产工艺主要有发酵法和化学合成法。
发酵法是目前主要采用的工艺,通过培养微生物菌种,使其产生大量的赖氨酸。
化学合成法则通过一系列的化学合成反应来合成赖氨酸。
这两种工艺各有优劣势,选择合适的工艺需要综合考虑产量、成本、环境影响等因素。
赖氨酸生产工艺流程
赖氨酸是一种重要的生物活性物质,广泛应用于医药、食品、化工等领域。
下面介绍赖氨酸的生产工艺流程。
赖氨酸的生产一般通过微生物发酵的方式进行,主要使用大肠杆菌和突变株进行生产。
首先,选取高产菌株进行培养,如大肠杆菌,通过体内培养或者体外培养的方式得到大量细胞。
接下来,将培养得到的菌液进行初步处理和净化。
首先,将菌液经过压滤、离心等手段将细胞与培养基分离开。
然后,用缓冲液洗涤菌体,去除一部分菌体中的细胞外的可溶菌体,以减少后续步骤中的废物和杂质。
然后,通过加热、酸化等处理方式,将细胞破碎,使得赖氨酸释放出来,形成菌液中的游离赖氨酸。
接下来,将菌液进行浓缩和沉淀,使用膜过滤等技术将水分和其他溶质去除,使得赖氨酸浓度增加。
随后,对浓缩的菌液进行纯化处理。
一般采用离子交换层析、凝胶过滤等技术,将杂质和其他成分从赖氨酸中分离出来,得到相对纯净的赖氨酸。
最后,通过浓缩、晶体化、洗涤和干燥等步骤,得到形状规整的赖氨酸晶体。
晶体化的目的是提高赖氨酸的纯度和稳定性,
便于后续的包装和使用。
总的来说,赖氨酸的生产工艺流程主要包括菌液培养、初步处理和净化、细胞破碎、菌液浓缩和沉淀、纯化处理、晶体化等步骤。
在每个步骤中,都需要严格控制温度、压力、pH值等参数,以保证赖氨酸的产量和质量。
同时,还需要注意废物处理和安全生产等问题,以确保生产环节的安全和可持续发展。
经典赖氨酸的发酵工艺赖氨酸是重要的氨基酸之一,其具有丝氨酸和蛋氨酸所不具备的特殊性质,是蛋白质合成的重要成分。
因此,赖氨酸在医药、生化工程、畜牧、保健品等领域有着广泛的应用。
本文将介绍赖氨酸的发酵工艺。
1、菌种选择赖氨酸的发酵常用的菌株有棒状杆菌、芽胞杆菌、嗜酸乳杆菌等。
其中棒状杆菌是目前应用最广泛的菌株,其产量和生长速度都比其他菌株高。
2、培养基配方赖氨酸的生产需要一种含有充分营养的发酵培养基。
肉汤培养基、玉米浆培养基、大豆蛋白水解物培养基等都可以作为赖氨酸发酵培养基的基础配方。
3、发酵条件发酵条件是影响赖氨酸产量的因素之一,包括pH值、温度、搅拌速度、氧气含量等。
常用的发酵条件为:温度37℃,pH6.5-7.0,搅拌速度300r/min,氧气含量5-20%。
4、发酵过程发酵过程分为批次发酵和连续发酵。
批次发酵一般分为四个阶段:生长、中期、后期和稳定期。
稳定期一般持续24-30小时,产生的赖氨酸稳定。
5、赖氨酸提取经过发酵过程,赖氨酸与其他细胞成分一起被培养基中的微生物细胞包裹着,无法直接获得。
因此,需要采用一些方法将赖氨酸从培养基中提取出来。
常用的提取方法有离子交换法、逆流萃取法、低分子量有机化合物萃取法等。
6、赖氨酸纯化提取出来的赖氨酸还需要进行进一步的纯化,以得到纯度高达98%以上的赖氨酸。
常用的纯化方法有凝胶过滤、离子交换、逆流色谱和气相色谱法等。
总之,赖氨酸的发酵工艺包括菌种选择、培养基配方、发酵条件、发酵过程、赖氨酸提取和赖氨酸纯化等步骤。
只有在严格控制各个条件的同时,才能得到高产、高纯度的赖氨酸。
赖氨酸的发酵生产工艺
赖氨酸是一种重要的氨基酸,在医药、食品、饲料等领域具有广泛的应用价值。
赖氨酸的发酵生产工艺是通过微生物菌种在合适的培养基中进行发酵而得到的。
赖氨酸的发酵生产工艺主要包括菌种选择、培养基配方、发酵条件控制等几个方面。
首先是菌种选择,赖氨酸的发酵生产工艺中常用的微生物菌种包括大肠杆菌、乳酸菌、黄曲霉、窄盘菌等。
选择菌种时要考虑菌株的稳定性、产量、生长速度等因素。
其次是培养基配方,培养基是赖氨酸发酵生产工艺中重要的组成部分。
一般情况下,培养基的主要成分包括碳源、氮源、无机盐和生长因子。
常见的碳源有葡萄糖、蔗糖等,常见的氮源有氨基酸、蛋白胨等。
培养基中的无机盐如磷酸盐、硫酸盐等提供微生物生长所需的矿物质元素。
再次是发酵条件控制,发酵条件的控制对于赖氨酸的产量和质量起着至关重要的作用。
在发酵过程中,需要考虑到温度、pH值、氧气供应和搅拌速度等因素。
一般情况下,赖氨酸的发酵温度在35-37摄氏度之间,pH值在6-7之间。
同时,提供足够的氧气和适当的搅拌速度可以促进微生物的生长和代谢产物的合成。
为了提高赖氨酸的产量和减少副产物的积累,还可以采用一些辅助措施,如添加葡萄糖、氨基酸等增加培养基的营养成分,
或采用液体循环发酵工艺等。
总的来说,赖氨酸的发酵生产工艺需要综合考虑菌种选择、培养基配方和发酵条件控制等因素,以高效地提高赖氨酸的产量和质量。
随着微生物工程的发展,对于赖氨酸的发酵生产工艺的改进和优化将有望进一步提高其产量和应用价值。
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。
①作为食品强化剂;②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;③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
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α-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(AEC r)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CO2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30μg/L以上较好、
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。
4.菌种培养
⑴斜面菌种一般用肉汤培养基或蛋白胨培养基
a 肉汤培养基牛肉膏1%,蛋白胨1%,酵母膏0.5%,氯化钠0.5%,琼脂2%,pH7.0。
b 蛋白胨培养基蛋白胨1%,酵母膏1%,氯化钠0.5%,pH7.2。
⑵一级种子培养基(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。
⑶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32℃,后期30℃
(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→调节pH,加入絮凝剂→上清液→菌体→水洗→上清液→菌体→离子交换→真空浓缩→冷却、调等电点→结晶→离心分离→粗结晶→母液→重结晶→离心分离→二次母液→结晶→干燥→成品
从发酵液中提取赖氨酸通常有四种方法:①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;②有机溶剂抽提法;③离子交换树脂吸附法;④电渗折法。