赖氨酸生产工艺.pptVIP

生物工艺学—赖氨酸生产工艺 赖氨酸简介 赖氨酸是人体和动物的第一必需氨基酸，是体内酶、激素、抗体等功能性物质的主要成分，是脑组织和脑神经的组成物质。 赖氨酸主要用于饲料、医药和食品工业。其中90%的赖氨酸用作饲料添加剂，10%的赖氨酸用于医药和食品。 目前赖氨酸已成为第二大氨基酸工业，仅次于谷氨酸。 赖氨酸的用途 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。 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。 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 目前国内主要赖氨酸生产企业有吉林大成、山东金玉米、山东正大菱花、山东西王集团、希杰（聊城）公司、中粮生化（安徽） 、宁夏伊品集团 、甘肃荣华集团 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。 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 TCA CO2 　 PC 天冬氨酰磷酸 AK 反馈抑制 反馈阻遏 丙氨酸 HD GD 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 工艺条件 培养基： 1、碳源:葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、糖蜜 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 3、温度：前期32℃，中后期34℃ 4、pH： 6.5～7.5，最适6.5～7.0。 5、pH控制：流加尿素或氨水。 6、种龄：对数生长期种子 7、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。 8、供氧：充足。 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 赖氨酸的工业发展趋势 选育拥有自主知识产权赖氨酸高产菌，尤其是由谷氨酸棒杆菌或黄色短杆菌等通过基因工程改造获得的高产菌种。 我国赖氨酸产业将积极走向国际市场。 开发新技术、新工艺，注重环保，生产节能减排新产品，是赖氨酸产业发展的必然趋势。 赖氨酸工业将向规模化、专业化、国际化发展。 赖氨酸市场竞争由国外寡头垄断逐渐向国际、国内垄断和完全市场转变，赖氨酸价格进入“平民化”时代。 赖氨酸工业存在的问题 赖氨酸发酵生产也是高粮耗、高能耗行业。 总体设备利用率低，市场竞争能力低。面临国内市场供大于求的压力，国际市场由于国家调控政策减少出口退税，消弱了国产赖氨酸的价格优势，从而使出口量减少。 65%和70%饲料级赖氨酸生产基本解决了提取废水排放问题，但目前大多采用的大肠杆菌基因工程菌带有抗生素（卡那霉素、四环素和氨苄青霉素等）抗性，生产过程中为了保持菌种稳定尤其菌种培养阶段添加一定量的抗生素，由于其65%和70%产品中含有大量生产菌体。另外国家明文规定饲料中不得添加大肠杆菌，故存在很大风险。