赖氨酸生产工艺

赖氨酸生产工艺赖氨酸的性能与用途•性能特点：赖氨酸是蛋白质的重要组成部分之一，是人体不能自身合成但又十分需要的八种氨基酸之一。因食物中缺乏赖氨酸，所以又称之为“第一必须氨基酸”，将赖氨酸添加到食品中可以提高蛋白质的利用率，从而大大强化食品的营养，是一种优良的食品强化剂。•用途：1.用于饲料业赖氨酸具有两个氨基，表现为碱性氨基酸并具有特殊的性质，在饲料中添加适当比例的赖氨酸可以改善饲料中氨基酸的平衡，提高饲料利用率，促进动物生长和改善肉质的功效。2.用于食品工业由于谷物中赖氨酸含量甚低，在加工过程中已被破坏而缺乏，故为第一限制性氨基酸，添加到食品中可以促进生长发育、添加食欲、减少疾病、增强体质的作用，用于罐头中还有防臭保鲜的作用。3.用于医药工业赖氨酸可用于配制复合氨基酸输液，它比水解蛋白输液效果好，副作用小。赖氨酸可与各种维生素、葡萄糖制成营养补剂，口服后易被肠胃吸收。赖氨酸还可以改善某些药物的性能，提高药效。赖氨酸的生产现状•2006年全球生产能力约135-140万吨/年，主要生产商为中国长春大成实业集团公司、日本味之素公司、美国ADM公司、德国德固萨公司、日本协和公司、韩国的希杰、台湾的味丹和德国巴斯夫公司（目前已关闭了其下属的氨基酸生产企业）等。•近几年我国赖氨酸产能高速增长。从2001年不足5万吨/年增长到2006年的近60万吨/年，成为世界最大的赖氨酸生产国。仅大成集团的赖氨酸产量已超过32万吨。目前国内主要生产企业有长春大成、川化味之素、聊城希杰、宁夏伊品、山东金玉米、安徽丰原等。赖氨酸生产菌用于工业上发酵生产赖氨酸的菌株主要是棒状杆菌和短杆菌等的变异株，棒状杆菌具有极高的经济价值，其中谷氨酸棒状杆菌应用最为广泛。此外，赖氨酸生产还有大肠杆菌、黄色短杆菌、酿酒酵母、乳酸发酵短杆菌、假丝酵母等。今以谷氨酸棒杆菌为代表讲述其生产工艺。葡萄糖磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶草酰乙酸α-酮戊二酸天冬氨酸谷氨酸天冬氨酸半醛高丝氨酸苏氨酸蛋氨酸赖氨酸TCACO2PC天冬氨酰磷酸AK反馈抑制反馈阻遏丙氨酸HDGD代谢调控•Asp和Glu之间的调节机制：Glu比Asp优先合成。Glu过量反馈抑制GD，Asp合成增加；Asp过量，反馈抑制PC。•添加丰富的生物素既可以使Glu不排出体外，使代谢转向Lys的合成，又能提高PC的活性（生物素是PC的辅酶），促进PEP生成草酰乙酸，再生成Asp。•选育天冬氨酸氧肟酸盐突变株•关键酶：天冬氨酸激酶AK受Lys和Thr的协同反馈抑制，但是，Lys单独存在对酶没有反馈调节。•选育高丝氨酸缺陷性突变株（培养基中要添加亚适量的高丝氨酸）•增加Lys的前体物Asp的量选育丙氨酸缺陷性突变株强化CO2的固定发酵工艺流程•压缩空气过滤器斜面摇瓶种子种子罐发酵罐提取分离赖氨酸淀粉水解糖灭菌种子培养斜面种子的制备：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。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。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。斜面菌种一级种子培养二级种子培养发酵罐赖氨酸发酵的工艺条件培养基：1、碳源:•葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖（来源于大米、玉米合薯类）；糖蜜（甘蔗、甜菜）2、氮源：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％。温度：前期32℃，中后期34℃pH：6.5～7.5，最适6.5～7.0。pH控制：流加尿素或氨水。种龄：对数生长期种子接种量：二级种子接种量2％，种龄一般为8～12h；三级种子种量10％，种龄6～8h。供氧：充足。生物素：（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。（3）要充足，20～30g/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%流加糖和其它生长因子离子交换法提取赖氨酸发酵液→菌体分离→上清液→离子交换→真空浓缩离心分离←重结晶←粗结晶←离心分离←结晶结晶→干燥→Lys成品菌体→水洗→二次菌体分离→上清液母液二次母液调pH，加入絮凝剂饲料←菌体1）发酵液的处理：菌体分离离心分离法：高速离心机分离除去菌体（国外方法），用碟片式自动卸渣高速离心机，分离菌体和草酸钙等添加絮凝剂沉淀法：用草酸除去发酵液中的Ca2+，调节pH至2～3，加入絮凝剂（如聚丙烯酰胺），使菌体聚集而沉淀。然后加助滤剂过滤即可除去菌体。2）离子交换吸附及洗脱：铵型阳离子交换树脂，洗脱剂为氨水加氯化铵；用茚三酮检查流出液，pH9.5～12，得率可达90%～95%3）真空浓缩：去除氨，并提高Lys含量，真空时温度65℃，浓度22～23°Bé4）中和结晶：加入工业盐酸，搅拌，pH5.2，自然冷却结晶，至5℃结晶完全（粗结晶，含一分子结晶水的粗L-Lys盐酸盐）5）重结晶：用蒸馏水溶解，11-12°Bé，加入活性炭脱色，压滤，再真空浓缩至22°Bé，再结晶、冷却、离心分离并水洗6）干燥：60℃热风干燥，去结晶水，得到L-Lys盐酸盐，含水0.1%以下赖氨酸精制浓缩和除氨中和罐pH4.8盐酸结晶罐（冷却10℃）搅拌结晶10－12h离心分离湿赖氨酸晶体干燥母液浓缩