赖氨酸发酵工艺学

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。

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。

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。