Технология получения лизина
L-Лизин (α, ε-аминокапроновая ______кислота):
СН2NH2 – (СН2)3 – NH2СН – СООН
В организме высших животных и человека определяет биологическую
Ценность переваримого белка. Данная аминокислота выполняет также
много других важнейших биохимических функций – способствует секре-
Ции пищеварительных ферментов и транспорту кальция в клетки, улучша-
Ет общий азотный баланс в организме. Добавление лизина в состав комби-
Кормов увеличивает усвояемость белка животными и снижает расход кор-
Мов на производство животноводческой продукции.
Синтез L-лизина у микроорганизмов осуществляется различными пу-
тями. Дрожжи, грибы и микроводоросли синтезируют лизин из α-
кетоглутаровой кислоты через α-аминоадипиновую кислоту. Вследствие
малой изученности этого биосинтетического пути получение мутантов –
Суперпродуцентов лизина через аминоадипиновый путь представляется
Проблематичным. Высшие растения и бактерии синтезируют лизин по
другой схеме – через α-диаминопемелиновую кислоту. По этой разветв-
Ленной схеме биосинтеза L-лизина (диаминопимелиновый путь) синтез
Начинается с аспарагиновой кислоты и проходит через диаминопимелино-
Вую кислоту. Помимо L- лизина, аспарагиновая кислота является также
Предшественником для L-метионина, L-треонина и L-изолейцина
(рис. 2.3). Ключевым местом в синтезе лизина является аспартаткиназа;
Она ингибируется треонином. Присутствие лизина этот эффект усиливает.
Треонин ингибирует дегидрогеназу полуальдегида аспарагиновой кисло-
Ты, а также гомосериндегидрогеназу. Метионин является репрессором по
Отношению к гомосериндегидрогеназе, а изолейцин ингибирует треонин-
Дегидрогеназу. Продукты обмена, угнетающие различные ферменты и
Участвующие в синтезе лизина, следует вывести из реакции. Именно по-
Этому для производства L-лизина используют различные ауксотрофные
Мутанты.
Производственные штаммы-продуценты лизина – это ауксотрофные
Штаммы глутаматпродуцирующих коринебактерий (Corynebacterium
Glutamaticum, Brevibacterium flavum). Применяют три типа ауксотрофных
мутантов: ауксотрофы по гомосерину или треонину с подавленной гомо-
Серинкиназой; метионин- и треонинчувствительные штаммы с существен-
Но сниженной активностью гомосериндегидрогеназы; аналогорезистетные
Прототрофные продуценты лизина, устойчивые к треонину и аминоэти-
Цилцистеину, с аспартаткиназой, нечувствительной к согласованному ин-
Гибированию лизином и треонином. Получены штаммы, обеспечивающие
Конверсию углеродного субстрата в аминокислоту и выходы лизина
на сахарах до 40, уксусной кислоте – до 70 г/л.
Микробиологический процесс производства лизина аналогичен схеме
Получения глутаминовой кислоты, однако использование ауксотрофных
Микроорганизмов требует специального состава питательных сред, кото-
Рые подбираются индивидуально для каждого штамма. Очень важно так-
Же осуществлять на стадии ферментации стабилизацию основных пара-
Метров культуры в строгом соответствие с технологическим регламентом
Данного производства, так как выход лизина зависит от температуры сре-
Ды, концентрации кислорода, длительности ферментации, дозы и возраста
посевного материала. Помимо сахаров (7–12 % по объему), сульфата ам-
Мония и фосфатов калия, в среду вносят кукурузный экстракт в качестве
источника биологически активных веществ (1.2–1.5 % по содержанию
Сухих веществ), а также мел и синтетический пеногаситель. Среда должна
содержать (в л): 200 мг метионина, 800 мг треонина, 15–20 мкг биотина
(при меньших концентрациях биотина синтезируется глутаминовая кисло-
та, при 2.5 мг – молочная кислота, как механизм обратного действия). Со-
Гомосерин
β-аспартилфосфат
β-аспартатполуальдегид
L-треонин
L-треонин
L-лизин L-метионин
Аспарагиновая
Кислота
Рис. 2.3. Диаминопимелиновый путь синтеза лизина
отношение углерода и азота в среде оптимально как 11:1 (при его увели-
чении выход лизина падает, при уменьшении – накапливается аланин).