赖氨酸工业化生产
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我国赖氨酸生产迅猛发展产能严重过剩,外销成为新出路
徐铮奎
【期刊名称】《中国制药信息》
【年(卷),期】2009(025)012
【摘要】据了解国外赖氨酸工业化生产始于上世纪70年代初,我国从80年代初开始试生产赖氨酸,故时间上并不比西方发达国家晚多少。
在80年代中,我国的赖氨酸生产曾经历过一段短暂的“黄金时代”。
当时国外媒体纷纷报道说,含赖氨酸的保健品能促进儿童智力发育,故赖氨酸在国际市场上有“增智氨基酸”的美誉。
中国家长素有“望子成龙”的传统,
【总页数】3页(P34-36)
【作者】徐铮奎
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】R977.4
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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。
L-赖氨酸(L-Lysine)是一种必需氨基酸,对于动物生长发育具有重要作用。
为了满足市场需求,设计年产2万吨L-赖氨酸的生产工艺是非常具有挑战性的。
1.原料选择:为了生产大量的L-赖氨酸,需要选择合适的原料。
生产L-赖氨酸的常用原料包括葡萄糖、玉米浆、玉米粉、玉米芯等。
这些原料中含有较高的淀粉和葡萄糖,可以用作发酵过程中的碳源。
可以通过经济评估和可持续发展考虑选择合适的原料。
2.发酵过程:L-赖氨酸的生产一般采用发酵过程,其中酵母菌是常用的生产菌株。
设计一个高效的发酵过程是关键的。
首先,选择合适的菌株,优化菌株的培养条件和培养基组成,提高菌株的产酸能力。
其次,控制发酵温度、pH 值、氧气供应等参数,以提高L-赖氨酸的产量和纯度。
还需要控制发酵时间,使菌株能够在最佳时期大量产生L-赖氨酸。
3.分离纯化:生产过程中,需要将发酵液中的L-赖氨酸分离纯化,以获得高纯度的产物。
可以采用离心、滤液、蒸馏等方法进行分离和去除杂质。
还可以使用离子交换树脂、透析等方法对L-赖氨酸进行纯化。
4.废料处理:在生产过程中,产生的废料需要进行合理处理,以减少环境污染。
废料处理方法可以包括生物处理、物理化学处理等,以最大程度地降低对环境的影响。
5.质量控制:生产过程中,需要建立质量控制体系,以确保产品的质量稳定和合格。
包括原料的质量控制、发酵过程中的各项参数控制、分离纯化过程的质量控制等。
还需要建立产品质量检测方法和标准,以及质量记录和追溯体系。
总之,设计年产2万吨L-赖氨酸的生产工艺需要综合考虑原料选择、发酵过程、分离纯化、废料处理和质量控制等多个方面的因素。
同时,要充分发挥科技创新的优势,不断优化和改进工艺,提高产能和产品质量,以满足市场需求。
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。
L-赖氨酸产能2万吨工程总体设计
摘要
L-赖氨酸是一种重要的有机合成材料,应用于医药、化工、农药、食品等行业,具有广泛的应用前景。
本文介绍了生产2万吨L-赖氨酸的总体设计,包括原料分析、反应条件以及反应过程等内容。
1.原料分析
L-赖氨酸反应的原料主要是乙醇、碳酸钠、游离酸、氨水等。
乙醇作为起始原料,具有良好的溶解性,能够在室温和中低温下稳定存在;
碳酸钠是L-赖氨酸中重要的碱,能够提高反应的速度,并且可以抑制反应的酯化反应;
游离酸是L-赖氨酸中重要痕量元素,具有调节反应环境的作用,促进有机反应的顺利进行;
氨水是L-赖氨酸中重要的碱,可以抑制反应的酯化反应,加快反应的速度。
2.反应条件
L-赖氨酸的合成反应一般在室温下进行,反应温度一般在0℃~50℃之间,反应压力可以在常压下进行,反应时间一般在2小时左右,以使反应物充分反应而反应结束。
3.反应过程。
赖氨酸工业化生产
赖氨酸,Lysine ,化学名称 2,6-二氨基己酸
化学组成 C6H14O2N2
CH2NH2
CH2
CH2
CH2
CH ·NH2
COOH
Lys 发酵工艺流程: ↓ 淀粉酶 ↓ ↓
↓ →
↓
↓
淀 粉 糖 化 过 滤 液体葡萄糖 糖 蜜 加N.P.K.Mg 配 料 灭 菌 菌种斜面 ↓ 摇瓶种子 ↓ 种子罐 发酵罐
发酵液 提取、精制 Lys 压缩空气 ↓ 油水分离 ↓ 总过滤器 分过滤器
(一)培养基
1、碳源:(不能直接利用淀粉)
◆葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖(来源大米、玉米和薯类)
◆糖蜜(甘蔗、甜菜)
2、氮源:(不能直接利用蛋白质)
无机氮源: (1)尿素(2)液氮(3)碳酸氢铵;
有机氮源:玉米浆、麸皮水解液、豆饼水解液和糖蜜等。
作用:
合成菌体、赖氨酸。
调节pH
目前,工业生产采用大豆饼粉。
花生饼粉和毛发的水解液为有机氮源,用量2-5%。
3、生物素:赖氨酸菌种为生物素缺陷型和某些营养素缺陷型(高丝氨酸、甲
硫氨酸、丙氨酸等)。
因严格控制用量。
(二)菌种的扩大培养和种子的质量要求
种子培养过程
斜面菌种→一级种子培养→二级种子培养→发酵罐
1、菌种:
短棒杆菌属:黄色短杆菌;乳糖发酵短杆菌。
棒杆菌属:谷氨酸棒杆菌。
2、分类(按表型)
营养缺陷型:谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌选育的Hse-、Met-、Thr-。
敏感性菌株:Met、Thr突变株。
代谢调节突变株:谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短杆菌选育的AECr;AECr +AHVr
组合型菌株:Hse -、Met-、Thr-组合AECr;AECr +AHVr
3、生长特点:
适用于糖质原料,需氧,以生物素为生长因子。
4、斜面种子的制备:要求种子纯,没有杂菌和噬菌体污染。
培养基:蛋白胨1%、牛肉膏1%、氯化钠0.5%、葡萄糖0.5%、琼脂2%。
组成pH7.0-7.2琼脂培养基。
灭菌后30℃保温24h检查无菌后放冰箱备用。
培养条件:30-32℃培养18-24h。
5、一级种子培养:
培养基:葡萄糖2%、玉米浆1-2%、尿素0.1%、磷酸氢二钾0.1%、硫酸镁0.04%、硫酸氨0.4%。
pH7.0-7.2。
培养条件:30-32℃,培养15-16h。
6、二级种子培养:用种子罐培养,用水解糖代替葡萄糖。
培养条件:温度30-32℃;通风量1:0.2(V/V),搅拌200r/min。
时间8-11h。
7、接种量:二级种子,接种量2-5%,种龄12h。
三级种子,接种量稍大,约10%,种龄6-8h。
(三)赖氨酸发酵工艺控制
1、温度对谷氨酸发酵的影响
赖氨酸发酵前期,主要进行菌体繁殖。
幼龄菌对温度敏感,温度控制在产
生菌的最适生长温度为30-32℃。
若菌体生长期温度过高,易造成菌体衰老。
生产上表现为OD值增长慢,pH值高,耗糖慢,发酵周期长,赖氨酸产量减少。
在发酵中、后期,菌体生长基本停止,适当提高温度到赖氨酸室温合成酶系的最适作用温度。
控制在32-34℃
根据菌种特点,温度采用二级或三级管理。
即发酵前期控制在30-32℃;中、后期。
产生谷氨酸的最适为32-34 ℃。
2、pH值对赖氨酸发酵的影响
●影响酶的活性
●影响细胞膜电荷,改变膜的透性,干扰物质的吸收和排泄。
●影响培养基营养成分和中间代谢物解离,从而影响菌体对这些物质的吸收和利用。
●pH改变易引起代谢途径的改变,使代谢产物的组成和比例发生变化。
发酵阶段发酵期
pH控制 6.5-7.5
发酵生产中,pH的控制通常采用流加尿素。
初始尿素含量0.5-0.6%。
培养14-18h,pH降至6.2-6.4时开始流加,流加量0.2-0.3%。
次数3-5次,总量1.5-2.5。
3、供氧对赖氨酸发酵的影响
(1)溶解氧与赖氨酸的需氧量
赖氨酸产生菌为好氧微生物,只有在供氧充足条件下,才能充分完成生物氧化作用,最大量生成赖氨酸。
(2)供氧对赖氨酸发酵的影响
菌体生长阶段,呼吸旺盛,对氧需求量大于产酸阶段。
若供氧不足,会增加乳酸产量,降低基质pH,导致菌体生长缓慢,量减少。
但通气搅拌强度适度,不能过高,加快耗糖,会产生同样的结果。
产酸阶段好氧量有所减少。
(3)供氧与其他发酵工艺条件的关系
发酵前期溶氧分压PL控制在(0.4-0.8 )×104Pa,产酸期溶氧分压PL控制在(0.2-0.4 )×104Pa
4、生物素对赖氨酸发酵的影响
(1)赖氨酸生产菌为生物素缺陷型,发酵培养基中需要生物素作为生长因子。
(2)过量生物素可促使细胞内合成的谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的反馈抑制作用增强,抑制谷氨酸大量生成,使代谢流通向合成天冬氨酸方向进行,增加其含量,提高赖氨酸产量。
◆生物素:要充足,20~30g/L以上
◆维生素B1 :有促进作用
◆醋酸:加入醋酸比单独采用糖质原料Lys产量高
◆硫酸铵:适当增加,4%~4.5%
Cu2+:一定浓度的CuSO4·5H2O,可提高产量流加糖和其它生长因子(四)、离子交换法提取赖氨酸。