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1、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。作为食品强化剂；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
2、症，增进食欲、改善营养状况有明显的疗效；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
3、天门冬 氨酸和ATP形成a-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毗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
4、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) 优先合成的转换一一渗漏缺陷型的选育；(2) 切断支路代谢一一营养缺陷型的选育：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(AECr)突 变株、选育苯醍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
5、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30曲/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. 菌种培养一般用肉汤培养基或蛋白胨培养基牛肉膏1%，蛋白胨1%，酵母膏0.5%，氯化钠0.5%，琼
6、脂2%，pH7.0。蛋白胨1%，酵母膏1%，氯化钠0.5%，pH7.2。(摇瓶种子培养基)斜面菌种a 肉汤培养基b蛋白胨培养基一级种子培养基牛肉膏1%，蛋白胨1%，酵母膏0.5%，氯化钠0.5%，pH7.0。a 肉汤培养基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。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%、pH7.25. 发酵工艺条件以及影响因素(1) 温度前期32C，后期30C(2) ph值pH的变化对赖氨酸的发酵影响很大，当pH7.0时产
7、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. 提取工艺发酵液一调节？加入絮凝剂-上清液一菌体一水洗一上清液一菌体一离子交换 f真空浓缩f 冷却、调等电点一结晶一离心分离一粗结晶一母液一重结晶一离心分离一 二次母液一结晶一干燥一成品从发酵液中提取赖氨酸通常有四种方法：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；有机溶剂抽提法；离子交换树脂吸附法；电渗折 法。
