получ лизина ферментацией.ppt
- Количество слайдов: 14
ПРОМЫШЛЕННАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ Лектор: доцент каф. БИОХ Тимощенко Л. В.
Промышленная микробиология – это наука о получении различных целевых продуктов на основе жизнедеятельности микроорганизмов. Промышленная микробиология (или техническая микробиология) в настоящее время представляет собой также самостоятельную и наиболее крупнотоннажную отрасль современной промышленной биотехнологии. Огромное разнообразие микроорганизмов, утилизирующих в качестве ростовых субстратов различные соединения, в том числе, отходы, позволяет получать широкий спектр биологически активных соединений, а также осуществлять полезные для человека реакции, включая обезвреживание отходов, трансформацию и получение энергии и многое другое. В настоящее время в различных процессах промышленной микробиологии получают около двухсот соединений, обладающих коммерческой ценностью. Важнейшие среди них: алкалоиды, аминокислоты, антибиотики, антиоксиданты, белки, витамины, гербициды, инсектициды, коферменты, липиды, нуклеиновые кислоты, органические кислоты, пигменты, ПАВ, полисахариды, противоопухолевые агенты, растворители, сахара, стерины, ферменты, нуклеотиды, нуклеозиды, эмульгаторы. 2 2 1
Промышленная микробиология Получение первичных метаболитов Получение вторичных метаболитов Биосинтез белковых веществ 2 2
NH 2 -СН 2–CH(NH 2)COOH L-лизин (2, 6 -диаминогексановая кислота) незаменимая аминокислота 2 2 2
История получения лизина В России кристаллический лизин был впервые получен в 1964 году. В конце 80 -х годов в Советском Союзе производством лизина занимались пять предприятий. С развалом СССР на территории современной России осталось только одно профильное производство – Щебекинский завод, выпускающий жидкую фракцию. Содержание чистого лизина достигает максимум 14 %, во всем мире производят кристаллический монохлорид L-лизина с концентрацией 78, 8%. 3 3
Значение лизина Определяет биологическую ценность перевариваемого белка; Способствует секреции пищеварительных ферментов; Способствует транспорту кальция в клетки; Улучшает общий азотный баланс в организме; Применяется в качестве кормовой добавки в животноводстве. 4 4 44
Способы производства Приготовление посевного материала Посевная культура продуцента может быть приготовлена непрерывным и периодическим путем. В настоящее время на заводах, производящих лизин, используется стерильное аэробное глубинное периодическое культивирование. Производственные штаммы-продуценты лизина – это ауксотрофные штаммы глутаматпродуцирующих коринебактерий (Corynebacterium glutamaticum, Brevibacterium flavum). Применяют три типа ауксотрофных мутантов: ауксотрофы по гомосерину или треонину; метионин- и треонинчувствительные штаммы; прототрофные продуценты лизина, устойчивые к треонину и аминоэтицилцистеину. Получены штаммы, обеспечивающие 40 %-ную конверсию углеродного субстрата в аминокислоту и выходы лизина на сахарах до 40, уксусной кислоте – до 70 г/л. 5
Способы производства Состав питательной среды Название Количество (в л) Меласса 3 -5 % по объему Кукурузный экстракт 1, 2 — 1, 5 % по сод. СВ Сульфат аммония Фосфат калия Мел Синтетический пеногаситель Метионин 200 мг Треонин 800 мг Биотин * 15 -20 мкг 6
Ферментация * При меньших концентрациях биотина синтезируется глутаминовая кислота, при 2, 5 мг – молочная кислота, как механизм обратного действия). Соотношение углерода и азота в среде оптимально как 11: 1 (при его увеличении выход лизина падает, при уменьшении – накапливается аланин). Культивирование осуществляется в строго стерильной глубинной аэробной периодической культуре в аппаратах объемом 50 и 100 м 3 при коэффициенте заполнения 0, 75. Процесс длится 48– 72 ч при 29– 30°С, контролируемом р. Н 7, 0– 7. 5, непрерывном перемешивании и избыточном давлении 20– 30 к. Па. Уровень аэрации составляет 1 м 3 воздуха/м 3 среды в минуту. 7
Ферментация При ухудшении условий аэрации происходит образование молочной кислоты. Для пеногашения используют кашалотовый жир или синтетические масла (0. 5 % от объема среды). В первые сутки потребляется около 25 % сахаров и почти все аминокислоты, при этом образуется практически вся биомасса. Далее на фоне резкого снижения скорости роста клеток наблюдается самая высокая скорость синтеза лизина (до 1. 0 г/л ч). Для стабилизации р. Н периодически проводят поддтитровку культуры 25 %-ным раствором аммиака. При дополнительном дробном введении в аппарат углеводов и азота выход лизина можно повысить. Конечная концентрация кислоты достигает 40 г/л при остаточной концентрации сахаров около 0. 5– 1. 0 г/л. 8
Эффективный процесс получения лизина реализован на более доступном субстрате – уксусной кислоте. Токсичность данного субстрата делает необходимой дробную подачу ацетата; его концентрация в среде не должна превышать 2 %. Небольшие добавки сахара в среду (около 1 %) повышают выход лизина на 30 – 50 %. Экономический коэффициент по потребляемому ацетату при этом составляет 27 %. Конечная концентрация лизина в среде достигает 40– 50 г/л. В последние годы получены мутантные штаммы B. flavum, обеспечивающие на ацетатной среде выход лизина до 73 г/л. Практически весь производимый микробиологическим способом L-лизин используется в кормопроизводстве для повышения усвояемости и питательности кормов. Поэтому выпускается лизин, главным образом, в виде кормовых препаратов – жидкого концентрата лизина (ЖКЛ) и кормового концентрата лизина (ККЛ). 9
Постферментационная стадия При производстве ЖКЛ культуральную жидкость, предварительно стабилизированную 25 % раствором гидросульфита натрия, подкисляют соляной кислотой до р. Н 4. 5– 5. 0. Образующийся при этом термостабильный монохлорид лизина упаривают в вакуумно-выпарных аппаратах до 40 % содержания сухих веществ. Готовый препарат ЖКЛ не замерзает при температуре до – 18°C и сохраняет свои свойства в течение 3 месяцев. ККЛ получают на основе ЖКЛ, высушивая жидкий концентрат в распылительных сушилках при температуре не более 90°С до остаточной влажности 4– 8 %. Сухой препарат лизина гигроскопичен и в процессе хранения подвержен порче. Для устранения данного нежелательного явления в концентрат перед высушиванием вводят наполнители в виде костной муки, бентонита, негашеной извести, пшеничных отрубей. Высушивание полученной пасты проводят конвективным способом на вальцево-ленточных сушилках. Препарат по составу близок к жидкому концентрату лизина и содержит (в %): 7– 10 лизина, 15– 17 белка, до 14 других аминокислот, 10– 13 бетаина и 20– 25 зольных веществ. Препарат сыпуч и негигроскопичен. Срок его хранения возрастает до 1 года. 10
Лизин Кормовой лизин с добавлением дрожжей
Спасибо за внимание
получ лизина ферментацией.ppt