賴氨酸生產(chǎn)工藝

生物工藝學(xué)

—賴氨酸生產(chǎn)工藝賴氨酸簡介賴氨酸是人體和動物的第一必需氨基酸，是體內(nèi)酶、激素、抗體等功能性物質(zhì)的主要成分，是腦組織和腦神經(jīng)的組成物質(zhì)。賴氨酸主要用于飼料、醫(yī)藥和食品工業(yè)。其中90%的賴氨酸用作飼料添加劑，10%的賴氨酸用于醫(yī)藥和食品。目前賴氨酸已成為第二大氨基酸工業(yè)，僅次于谷氨酸。賴氨酸的用途用于飼料業(yè)賴氨酸具有兩個氨基，表現(xiàn)為堿性氨基酸并具有特殊的性質(zhì)，在飼料中添加適當(dāng)比例的賴氨酸可以改善飼料中氨基酸的平衡，提高飼料利用率，促進(jìn)動物生長和改善肉質(zhì)的功效。用于食品工業(yè)由于谷物中賴氨酸含量甚低，在加工過程中已被破壞而缺乏，故為第一限制性氨基酸，添加到食品中可以促進(jìn)生長發(fā)育、添加食欲、減少疾病、增強(qiáng)體質(zhì)的作用，用于罐頭中還有防臭保鮮的作用。用于醫(yī)藥工業(yè)賴氨酸可用于配制復(fù)合氨基酸輸液，它比水解蛋白輸液效果好，副作用小。賴氨酸可與各種維生素、葡萄糖制成營養(yǎng)補(bǔ)劑，口服后易被腸胃吸收。賴氨酸還可以改善某些藥物的性能，提高藥效。賴氨酸的生產(chǎn)現(xiàn)狀目前國內(nèi)主要賴氨酸生產(chǎn)企業(yè)有吉林大成、山東金玉米、山東正大菱花、山東西王集團(tuán)、希杰（聊城）公司、中糧生化（安徽）、寧夏伊品集團(tuán)、甘肅榮華集團(tuán)等。賴氨酸生產(chǎn)菌用于工業(yè)上發(fā)酵生產(chǎn)賴氨酸的菌株主要是棒狀桿菌和短桿菌等的變異株，棒狀桿菌具有極高的經(jīng)濟(jì)價值，其中谷氨酸棒狀桿菌應(yīng)用最為廣泛。此外，賴氨酸生產(chǎn)還有大腸桿菌、黃色短桿菌、釀酒酵母、乳酸發(fā)酵短桿菌、假絲酵母等。葡萄糖磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸乙酰輔酶草酰乙酸α-酮戊二酸天冬氨酸谷氨酸天冬氨酸半醛高絲氨酸蘇氨酸蛋氨酸賴氨酸TCACO2

PC

天冬氨酰磷酸AK反饋抑制反饋?zhàn)瓒舯彼酘DGD代謝調(diào)控Asp和Glu之間的調(diào)節(jié)機(jī)制：Glu比Asp優(yōu)先合成。Glu過量反饋抑制GD，Asp合成增加；Asp過量，反饋抑制PC。添加豐富的生物素既可以使Glu不排出體外，使代謝轉(zhuǎn)向Lys的合成，又能提高PC的活性（生物素是PC的輔酶），促進(jìn)PEP生成草酰乙酸，再生成Asp。選育天冬氨酸氧肟酸鹽突變株關(guān)鍵酶：天冬氨酸激酶AK

受Lys和Thr的協(xié)同反饋抑制，但是，Lys單獨(dú)存在對酶沒有反饋調(diào)節(jié)。選育高絲氨酸缺陷性突變株（培養(yǎng)基中要添加亞適量的高絲氨酸）增加Lys的前體物Asp的量選育丙氨酸缺陷性突變株工藝條件培養(yǎng)基：1、碳源:葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、糖蜜2、氮源：無機(jī)氮源:(1)尿素(2)液氮(3)碳酸氫銨；有機(jī)氮源:玉米漿、麩皮水解液、豆餅水解液和糖蜜等。作用：合成菌體、賴氨酸、調(diào)節(jié)pH3、溫度：前期32℃，中后期34℃4、pH：6.5～7.5，最適6.5～7.0。5、pH控制：流加尿素或氨水。6、種齡：對數(shù)生長期種子7、接種量：二級種子接種量2％，種齡一般為8～12h；三級種子種量10％，種齡6～8h。8、供氧：充足。賴氨酸精制濃縮和除氨中和罐pH4.8鹽酸結(jié)晶罐（冷卻10℃）攪拌結(jié)晶10－12h離心分離濕賴氨酸晶體干燥母液濃縮賴氨酸的工業(yè)發(fā)展趨勢選育擁有自主知識產(chǎn)權(quán)賴氨酸高產(chǎn)菌，尤其是由谷氨酸棒桿菌或黃色短桿菌等通過基因工程改造獲得的高產(chǎn)菌種。我國賴氨酸產(chǎn)業(yè)將積極走向國際市場。開發(fā)新技術(shù)、新工藝，注重環(huán)保，生產(chǎn)節(jié)能減排新產(chǎn)品，是賴氨酸產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。賴氨酸工業(yè)將向規(guī)?；?、專業(yè)化、國際化發(fā)展。賴氨酸市場競爭由國外寡頭壟斷逐漸向國際、國內(nèi)壟斷和完全市場轉(zhuǎn)變，賴氨酸價格進(jìn)入“平民化”時代。賴氨酸工業(yè)存在的問題賴氨酸發(fā)酵生產(chǎn)也是高糧耗、高能耗行業(yè)。總體設(shè)備利用率低，市場競爭能力低。面臨國內(nèi)市場供大于求的壓力，國際市場由于國家調(diào)控政策減少出口退稅，消弱了國產(chǎn)賴氨酸的價格優(yōu)勢，從而使出口量減少。65%和70%飼料級賴氨酸生產(chǎn)基本解決了提取廢水排放問題，但目前大多采用的大腸桿菌基因工程菌帶有抗生素（卡那霉素、四環(huán)素和氨芐青霉素等）