赖氨酸发酵研究进展
赖氨酸及其在鸡、猪营养上的研究进展
动物营养学报２０２０，３２（３）：９８９⁃９９７ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＮｕｔｒｉｔｉｏｎ㊀ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃２６７ｘ．２０２０．０３．００３赖氨酸及其在鸡㊁猪营养上的研究进展贾红敏１，２㊀韩㊀冰２㊀刘向阳２㊀谯仕彦１，３∗（１．中国农业大学动物科学与技术学院，北京１００１９３；２．中牧实业股份有限公司，北京１０００９５；３．生物饲料添加剂北京市重点实验室，北京１００１９３）摘㊀要：赖氨酸可以直接参与动物机体蛋白质的合成，作为鸡㊁猪的限制性氨基酸，其在饲粮中的含量不仅反映了饲粮蛋白质的品质，而且对提高动物的日增重㊁饲料转化效率以及改善动物的胴体品质等都会产生重要的影响㊂本文结合目前国内外的现有研究，对赖氨酸及其在鸡㊁猪营养中的应用作简要的概述，为赖氨酸在畜禽营养中的进一步研究与应用提供理论依据㊂关键词：赖氨酸；鸡；猪中图分类号：Ｓ８１６㊀㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号：１００６⁃２６７Ｘ（２０２０）０３⁃０９８９⁃０９收稿日期：２０１９－０８－２８作者简介：贾红敏（１９８６ ），女，山东济南人，博士，从事动物营养与饲料科学研究㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｊｉａｈｏｎｇｍｉｎ＠１２６．ｃｏｍ∗通信作者：谯仕彦，教授，博士生导师，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｑｉａｐｓｈｙ＠ｍａｆｉｃ．ａｃ．ｃｎ㊀㊀赖氨酸通常是单胃动物饲粮中的必需氨基酸，是典型的玉米－豆粕型饲粮或其他饼粕替代豆粕饲粮中的重要营养成分，直接参与动物机体蛋白质的合成，是合成蛋白质不可或缺的重要组成部分㊂研究者对赖氨酸及其相关应用的研究已经超过１３０年㊂如今，赖氨酸在动物饲粮中的含量不仅反映了饲粮蛋白质的品质，而且对提高动物的日增重㊁饲料转化效率以及改善动物的胴体品质等都会产生重要的影响㊂因在畜禽营养中特有的生理功能，赖氨酸显得重要且无法被替代㊂本文基于近些年来国内外的相关研究，对赖氨酸及其在单胃动物营养中的应用作简要的回顾，为赖氨酸在畜禽行业中的更好研究与应用提供一定的理论基础㊂１㊀赖氨酸的研究进展１．１㊀赖氨酸的发现及结构㊀㊀早在１８８９年，赖氨酸作为酪蛋白的水解产物被Ｄｒｅｃｈｓｅｌ发现；１８９１年，赖氨酸的组成成分被确定并被命名；１８９９年，赖氨酸的结构被确定；１９０２年，赖氨酸可以通过化学合成；１９２８年，晶体赖氨酸第１次被制备［１］㊂㊀㊀赖氨酸化学分子式为Ｃ６Ｈ１４Ｏ２Ｎ２，又名２，６－二氨基己酸，其化学基本结构如图１所示，碱性特征明显，被视为一种氨基羧酸，相对分子质量为１４６．１９，熔点为２６３ ２６４ħ㊂纯品赖氨酸从外观上看为白色，形状为针状结晶，易溶于水，难溶于有机溶液，无明显气味，稍带一种较为特殊的臭味㊂赖氨酸不太容易结晶，且旋光性较为明显㊂从光学活性的角度看可分为Ｌ型（左旋）㊁Ｄ型（右旋）和ＤＬ型（消旋）３种结构类型㊂单胃动物体内不存在Ｄ－氨基酸氧化酶，只能利用Ｌ型赖氨酸㊂图１㊀赖氨酸的化学基本结构Ｆｉｇ．１㊀Ｂａｓｉｃｃｈｅｍｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｌｙｓｉｎｅ１．２㊀赖氨酸的代谢过程㊀㊀赖氨酸在体内的代谢过程如图２所示［２－３］㊂赖氨酸在动物体内的代谢首先生成乙酰乙酰辅酶Ａ（ａｃｅｔｏａｃｅｔｙｌｃｏｅｎｚｙｍｅＡ，ａｃｅｔｏａｃｅｔｙｌ⁃ＣｏＡ），也称戊二酰辅酶Ａ，进一步分解可能有以下２种方式：一是生成α－酮戊二酸或乙酰辅酶Ａ，进入三羧酸㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报３２卷循环；二是经过机体消化吸收，通过酶的作用形成肉毒碱，为机体提供合成蛋白质过程中的能量㊂赖氨酸在分解代谢过程中可以产生酮体，因此与亮氨酸㊁苏氨酸㊁色氨酸㊁异亮氨酸㊁苯丙氨酸和酪氨酸等均属于生酮氨基酸㊂㊀㊀①氨基氧化酶ａｍｉｎｏｏｘｉｄａｓｅ；②特定的氨基转移酶ｓｐｅｃｉｆｉｃｔｒａｎｓａｍｉｎａｓｅｓ㊂图２㊀赖氨酸的代谢过程Ｆｉｇ．２㊀Ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｐｒｏｃｅｓｓｏｆｌｙｓｉｎｅ㊀㊀赖氨酸是必需氨基酸，不参加转氨基作用，在单胃动物体内无法自行合成［４］㊂被乙酰化后，Ｌ－赖氨酸中的ε－氨基经过氧化酶的作用进行脱氨基，余下的酮酸不会再次发生氨基化，因此赖氨酸脱氨基是一个无法逆转的过程［５］㊂㊀㊀进入肠道组织后，赖氨酸可用于肠黏膜蛋白质的合成，同时也参与分解和代谢㊂在仔猪上的研究发现，饲粮中有３０％ ６０％的必需氨基酸被门静脉排流组织（ｐｏｒｔａｌ⁃ｄｒａｉｎｅｄｖｉｓｃｅｒａ，ＰＤＶ）截取［６］㊂饲粮赖氨酸被肠道吸收后，并没有完全被肠外组织所利用，赖氨酸在首过代谢中被截留３５％左右㊂在被截留的赖氨酸中，参与肠道黏膜蛋白质合成的仅占１８％左右㊂在体外培养的仔猪肠道上皮细胞的研究证实，猪小肠上皮细胞只能代谢支链氨基酸［７］，而赖氨酸几乎不被氧化［８］，所以推测肠道对于赖氨酸等其他必需氨基酸的代谢主要是通过单胃动物肠道中定植的肠道微生物的发挥作用㊂１．３㊀赖氨酸的主要功能㊀㊀在畜禽最常用的玉米－豆粕型饲粮中，赖氨酸是重要的限制性氨基酸，在动物正常的生长发育中发挥着不可替代的作用㊂赖氨酸的生理功能有：１）参与合成酶㊁骨骼肌㊁多肽激素和赖氨酸加压素等体内蛋白质合成，这是赖氨酸最重要的功能；２）作为一种生酮氨基酸，当机体中可利用的碳水化合物不足时，赖氨酸参与酮体的生成和葡萄糖的代谢［９］；３）赖氨酸作为一种合成肉毒碱的前体物质参与脂质代谢，而肉毒碱可以将不饱和脂肪酸转化为能量，有助于降低机体胆固醇的水平；４）赖氨酸具有碱性，可维持体内酸碱稳态；５）赖氨酸的添加可影响体内氨基酸的平衡，对机体吸收和利用其他氨基酸产生影响，从而进一步对合成蛋白质的过程产生影响［１０－１１］；６）赖氨酸还可以通过神经调节的渠道对胸腺和脾脏的功能进行调控，从而提高机体的一系列能力，如抗应激能力和免疫力［１２］㊂此外，赖氨酸经赖氨酸羟化酶羟基化形成的羟赖氨酸，是胶原蛋白的结构部分㊂㊀㊀随着理想蛋白质模式的提出和应用，赖氨酸成为理想蛋白质模式中的对照氨基酸，氨基酸的需要量多采用其与赖氨酸的比例来进行表示［１３］，这是因为：１）赖氨酸功能相对简单，单胃动物消化吸收的赖氨酸几乎全部用于机体蛋白质的合成，不像含硫氨基酸或色氨酸等需要经过不同的代谢通路，具有多种复杂的生理过程；２）赖氨酸分析相对容易，饲料原料中赖氨酸的分析较含硫氨基酸或色氨酸等氨基酸的分析更容易；３）赖氨酸的研究相对广泛，研究者对赖氨酸需要量的研究比较多，以此对理想蛋白质模式中可消化氨基酸进行０９９３期贾红敏等：赖氨酸及其在鸡㊁猪营养上的研究进展估计和评价㊂㊀㊀在传统动物营养中，饲粮氨基酸的供给大部分来源于谷物原料，谷物原料所提供的氨基酸占氨基酸总量的３０％ ６０％［１４］㊂饲粮中谷物来源的蛋白质经畜禽胃肠道的消化吸收后，还有一部分以氮素的形式从粪尿中排出，这部分多余氮素的排放带来了原料浪费㊁经济损耗和环保压力㊂所以，晶体赖氨酸的使用除了参与动物机体生长㊁提高畜禽的生产性能和提高畜产品品质外，在生产低公害饲料和减少畜禽排泄物对环境的污染等方面也有着积极的作用［１５］㊂㊀㊀在食品营养的研究表明，利用赖氨酸的味道［１６］，通过赖氨酸㊁组氨酸与精氨酸之间的相互作用可以促成咸味［１７］，进而可以替代食盐，利于人类目前倡导的低盐饮食的实施㊂同时，赖氨酸的应用还可以提高肉制品的出品率［１８］，调节肉制品的ｐＨ，改善肉质［１９］㊂２㊀赖氨酸在鸡、猪营养上的研究进展２．１㊀影响赖氨酸需要量的因素㊀㊀氨基酸的营养需要是当今动物营养研究的热点之一，为确定赖氨酸的需要量，动物营养学家进行了大量试验，但是统一标准的赖氨酸需要量并未完全建立，这是因为诸多因素都能影响实际畜禽饲粮中赖氨酸的需求量，于是相关试验和研究还在不断开展㊂环境因素㊁动物因素㊁饲粮因素㊁评估模型和效应指标等是影响赖氨酸需要量的主要因素［４，２０］㊂２．１．１㊀环境因素㊀㊀一般来讲，环境温度升高，赖氨酸的需要量也会相应提高，高温会造成畜禽采食量减少，会引发热应激反应，还会导致畜禽体内营养的再分配，改变畜禽胴体组成㊂２．１．２㊀动物因素㊀㊀不同品种㊁品系和性别的畜禽，受基因影响，其生长速度和体格大小各有不同，胴体组成㊁生理特性以及产蛋性能等均呈现较大差异，于是对赖氨酸的需要量也千差万别［２１］㊂一般规律是体型㊁年龄和体重较大的畜禽对赖氨酸的需要量会相应更多㊂研究发现，公鸡的赖氨酸需要量比母鸡的要高，原因在于公鸡蛋白质水平更高，而脂肪含量更少［２２］㊂从蛋白质沉积率的角度来看，快速生长品种比慢速生长品种沉积率高，对赖氨酸的需求也更多［２３］㊂畜禽的年龄和体重也影响赖氨酸的需要量，从绝对值角度看，即用每只每天所需赖氨酸的数值进行分析，年龄和体重越大，所需的赖氨酸越多；从相对值角度看，即用赖氨酸占饲粮的比重进行分析，年龄和体重越大，所需的赖氨酸比例越小㊂Ｔｈａｌｅｒ等［２４］研究发现，对于８ ２０ｋｇ的仔猪来说，添加赖氨酸有助于提高其生长性能，但对于２０ｋｇ以上的猪来说，其生长性能和胴体质量（背膘厚度㊁胴体长度和净肉率等）受到赖氨酸的影响并不显著㊂２．１．３㊀饲粮因素㊀㊀饲粮中的能量和蛋白质水平㊁氨基酸含量与比例㊁氨基酸互作㊁赖氨酸的利用率和其他营养物质等因素都会影响畜禽的赖氨酸需要量㊂㊀㊀能量是确定其他大多数营养素的基础，畜禽会为基于自身的能量需要而对采食量进行调节，如果饲粮中包含的能量水平较高，畜禽会减少采食量，反之亦然，所以饲粮中能量水平的不同应当是蛋白质和赖氨酸含量调整的重要依据㊂Ｏ Ｇｒａ⁃ｄｙ［２５］的研究表明，赖氨酸的需要量受到饲粮中所含能量水平的影响，添加赖氨酸使饲喂低能量饲粮的猪的采食量和日增重增高，而使饲喂高能量饲粮的猪的采食量下降，但日增重维持不变㊂Ｌｅｗｉｓ等［２６］用高能量（１４．９ＭＪ／ｋｇ）与低能量（１３．９ＭＪ／ｋｇ）饲粮研究，得出的结论与Ｏ Ｇｒａ⁃ｄｙ［２５］的相似，即在饲粮中添加赖氨酸使仔猪的采食量下降，而日增重不变，赖氨酸的需要量不因能量的高低而改变，两者之间不存在互作关系㊂同时，Ｌｅｗｉｓ等［２６］还认为，能量的增加可能使赖氨酸的利用率提高，能量的变化也可能造成胴体品质的改变㊂㊀㊀Ｌｉｎ［２７］的研究发现，饲粮中包含的蛋白质水平与断奶仔猪所需的必需氨基酸量之间存在相关关系，二者呈现同向变化，当蛋白质水平在１７．５％ ２１．５％时，对赖氨酸的需要量逐渐增多，即每增加１％的蛋白质，赖氨酸的需要量也相应增加０．０４％㊂当饲粮中包含的蛋白质减少后，由于缺乏某些氨基酸，会造成氨基酸需要量的下降㊂一般而言，饲粮中包含的蛋白质越多，必需氨基酸的需要量也会随之增加㊂饲粮中蛋白质提供的非必需氨基酸对生物体也具有重要作用，因为某些非必需氨基酸的合成需要消耗某些必需氨基酸，所以有必要在饲粮中保证足够量的某些非必需氨基酸，以确１９９㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报３２卷保相应的必需氨基酸有足够的供应㊂㊀㊀氨基酸互作有４种形式，即氨基酸不平衡㊁氨基酸拮抗㊁氨基酸过量和氨基酸缺乏㊂如果饲粮中包含的氨基酸整体不平衡，畜禽的生产性能也会相应受到削弱，通过增加缺乏的氨基酸可以改变这种不平衡状态［２８］㊂拮抗作用会在结构相似的氨基酸之间存在，彼此干扰对方的消化或利用㊂从另一个角度看，某种氨基酸水平提高后，另一种氨基酸的需求程度也会相应提高㊂当赖氨酸在血液中的含量增加时，通过肾小管吸收的精氨酸会相应减少，更多的精氨酸会通过尿液排出［２９］㊂当氨基酸处于临界缺乏的状态时，增加采食量可以保证畜禽对于氨基酸的必要摄入；但是，如果严重缺乏某种氨基酸，畜禽自身会受到严重影响，无论采食量还是生产性能都会相应降低，需要补充缺乏的氨基酸㊂当赖氨酸含量过大时，肉鸭对精氨酸的需求会受到影响，但过量精氨酸对赖氨酸的需求不存在显著影响［３０］㊂过量氨基酸会造成氨基酸中毒，使得畜禽体重和采食量等体征受到影响，同时也会造成生产性能低下和严重病症的出现㊂当赖氨酸过量时，精氨酸酶的活性会相应提高，进而造成精氨酸分解增多，导致对精氨酸的需求增加㊂㊀㊀Ｍａｒｔｉｎｅｚ等［３１］通过观察末端回肠瘘管猪食用玉米－花生饼基础饲粮，测量赖氨酸的表观消化率以及可消化赖氨酸的需要量㊂测定结果显示，基础饲粮中包含的赖氨酸的表观消化率为７９．９％，晶体赖氨酸的表观消化率为９６．７％，可消化赖氨酸需要量为１．０３％㊂基于比较屠宰法对赖氨酸的利用率进行研究的结果表明［３２］，胴体赖氨酸沉积越多，赖氨酸的采食量也越多，二者之间的正相关关系呈线性㊂㊀㊀畜禽赖氨酸需要量与饲粮中所包含的营养成分之间存在一定关联性，诸如矿物元素㊁维生素㊁抗生素㊁甜菜碱以及肉碱等都会对赖氨酸需要量产生一定影响［３３］㊂Ｌｅｐｉｎｅ等［３４］和Ｍａｈａｎ［３５］研究了乳清粉和赖氨酸需要量之间的关系，研究结果显示，同时添加乳清粉和赖氨酸有助于提升仔猪机体生长性能，为进一步研究早期断奶仔猪饲粮中碳水化合物的可利用性与赖氨酸的添加效应打下了基础㊂２．１．４㊀评估模型和效应指标㊀㊀在进行剂量效应的各项试验时，如何选择模型和统计方法往往成为影响需要量评估的重要指标㊂常用的评估模型有多重比较（又称均值比较）㊁线性模型和非线性模型等，这３种评估模型各有其特点与局限性㊂此外，如何选择效应指标也是关乎需要量评估值变异的关键因素㊂按照被测氨基酸采食量和动物呈现的效应之间的关系，效应指标可以分为氮平衡和生产性能㊁血浆氨基酸和被测氨基酸直接氧化法和血浆尿素氮和标记氨基酸氧化法３类㊂此外，血浆必需氨基酸浓度也被作为辅助的效应指标来评估氨基酸的需要量㊂２．２ 鸡、猪的赖氨酸需要量２．２．１㊀鸡的赖氨酸需要量㊀㊀针对肉鸡，Ｈａｎ等［２２］对３ ６周龄肉鸡的可消化赖氨酸需要量进行了研究，认为公鸡维持最大体增重的可消化赖氨酸需要量为０．８５％，而母鸡的这一数值为０．７８％；关于维持最佳饲料转化率和胸肉产量，公鸡的可消化赖氨酸需要量为０．９０％，而母鸡为０．８５％㊂罗兰等［３６］提出，公鸡的增重效果方面，在２１ ３０日龄时，食用含赖氨酸１．３５％饲粮的效果最明显；在３１ ４０日龄时，食用含赖氨酸１．３０％饲粮的效果最明显；在４１ ５０日龄时，食用含赖氨酸１．２０％饲粮的效果最明显㊂这一试验表明，日龄不同的公鸡对赖氨酸的需求量也各不相同㊂随着日龄增加，赖氨酸的需求会相应减少㊂关于母鸡的试验结果有所不同，在食用包含１．２０％赖氨酸的饲粮时，母鸡的生产速度较快㊂㊀㊀针对蛋鸡，赖氨酸水平对产蛋率有显著影响，赖氨酸水平增加，产蛋率也会明显提升［３７］，蛋鸡对赖氨酸的需求整体上也呈现逐步升高的态势㊂大量研究提出，现有的ＮＲＣ（１９９４）［３８］推荐的赖氨酸需要量实际上可能低于实际蛋鸡最佳生产性能所需要的赖氨酸量㊂据报道，对于２３ ３８周龄的蛋鸡，饲粮中包含的赖氨酸增加后，日产蛋量也随之增加［３９］；Ｊｅｒｏｃｈ［４０］的研究显示，白壳蛋鸡和褐壳蛋鸡适宜的饲粮赖氨酸水平分别为０．８０％和０．７２％；Ｌｅｅｓｏｎ等［４１］推荐１８ ３２周龄产蛋鸡赖氨酸水平为０．８２％；蒋辉等［４２］通过二次曲线模型拟合产蛋量的方法，提出蛋鸡可消化赖氨酸的需要量为７４８（低能）和６９５ｍｇ／（ｄ㊃只）（高能）；通过理想氨基酸模式，对于轻型２４ ６０周龄产蛋鸡，６００ｍｇ／（ｄ㊃只）的赖氨酸可以促使产蛋率达到最２９９３期贾红敏等：赖氨酸及其在鸡㊁猪营养上的研究进展佳状态［４３］㊂综合以上得出，处于产蛋中后期的蛋鸡产蛋率及日产蛋量并未受到赖氨酸的显著影响，而蛋鸡所处的不同阶段是构成赖氨酸需要量的主要因素㊂因此，在实际工作中，应根据蛋鸡日龄配制和合理使用赖氨酸㊂２．２．２㊀猪的赖氨酸需要量㊀㊀针对断奶仔猪，试验发现，在蛋白质水平相同的情况下，当赖氨酸水平由１．００％提高到１．１５％时，仔猪的生长速度和料重比得到明显改善［４４］㊂Ｔｈａｌｅｒ等［２４］报道，在８ ２０ｋｇ仔猪的玉米豆粕饲粮中，当赖氨酸水平从０．７５％提高到１．２５％时，仔猪的体重和料重比有明显提高㊂Ｐｅｔｔｉｇｒｅｗ等［４５］推算出２６ｇ赖氨酸是每窝仔猪每天生长１ｋｇ的必要量㊂８ ２０ｋｇ仔猪需要０．８４％ １．２０％的赖氨酸，赖氨酸与蛋白质的比例为５．２％ ６．０％［４６］㊂黄苇等［４７］在２１ ４２日龄仔猪饲粮中分别添加０．６０％㊁０．８０％㊁１．００％㊁１．２０％和１．４０％的赖氨酸，试验结果显示，各组之间体增重差异极为显著，赖氨酸含量为１．４０％和１．２０％的试验组仔猪平均体重高于赖氨酸含量为０．６０％和０．８０％的试验组，且差异极为显著，赖氨酸含量为１．００％的试验组仔猪的平均体重高于赖氨酸含量为０．６０％与０．８０％的试验组，且差异较为显著㊂谢建兵等［４８］研究表明，早期断奶仔猪在总赖氨酸水平为１．４２％为最佳，当总赖氨酸水平提高到１．６０％时，其日增重㊁日采食量和每克赖氨酸增重均降低㊂目前，ＮＲＣ（２０１２）［１３］仔猪赖氨酸需要量的推荐值为１．５０％（５ ７ｋｇ）和ｌ．３５％（７ １１ｋｇ）㊂㊀㊀针对生长肥育猪，李德发等［４９］报道，当饲粮中赖氨酸水平为０．６％时，６５ｋｇ肥育猪生长速度处于最好状态㊂林映才等［５０］利用回直肠吻合术对３６ ６０ｋｇ的生长猪和６０ ９０ｋｇ的肥育猪进行测定，结果显示其对可消化赖氨酸的需要量分别为０．６５６％ ０．４５３％㊂冯定远等［５１］对生长肥育猪（杜ˑ长ˑ大）的赖氨酸需要量进行了研究，结果显示，当生长肥育猪体重为２０㊁３５㊁６５和１００ｋｇ时，对赖氨酸的需要量分别为１２．３㊁１４．８㊁１８．３和１５．３ｇ／ｄ，分别占饲粮的１．１２％㊁１．０６％㊁０．８６％和０．５８％㊂饲粮中赖氨酸供应不足或者过量都会影响生产肥育猪的正常生长［５２］㊂㊀㊀针对种猪，关于母猪赖氨酸需要量的研究存在较大差异，泌乳量㊁母猪体重及产仔数等都是相关影响因素㊂Ｐｅｔｔｉｇｒｅｗ等［４５］认为，当仔猪日增重分别为１．０㊁２．０与２．５ｋｇ时，母猪需要的赖氨酸量分别为２６．００㊁４５．２４与５８．２０ｇ㊂ＮＲＣ（２０１２）［１３］规定怀孕母猪饲粮中包含的赖氨酸水平为０．５２％ ０．５０％，泌乳母猪为０．７５％ ０．８４％㊂种猪的一些特性，如优良的生产性能和高蛋白质的沉积潜力对蛋白质营养要求更高，特别是对其精准性要求更高，因此种猪的生产和发育与蛋白质沉积之间存在密切关系［５３］㊂方桂友等［５４］的研究表明，二元母猪７０ １００ｋｇ阶段饲粮赖氨酸适宜摄入量为１６．５７ｇ／ｄ，即饲粮赖氨酸水平为０．６６％，母猪能获得较好的生长性能㊂２．３㊀赖氨酸缺乏对单胃动物的影响㊀㊀赖氨酸缺乏对动物的影响主要体现在食欲不振㊁体重与体液下降，器官形态发生异常，软组织消失㊁生理代谢发生变化，血红蛋白和红细胞数量减少，睾丸萎缩，甚至死亡㊂研究表明，在饲粮中缺乏赖氨酸或组氨酸的鸡比缺乏异亮氨酸或缬氨酸的鸡更强壮，这是因为某种多肽（如肌肽）和蛋白质（如血红蛋白）可以作为赖氨酸或组氨酸的来源，而肌肽可以储存于动物的肌肉中，在赖氨酸缺乏的鸡中用于维持的效率为７９％［５５］，说明大量的赖氨酸用于动物机体维持㊂赖氨酸常常是猪饲料中最缺乏的氨基酸之一，一般来说，蛋白质饲料本身就存在赖氨酸不足的缺点㊂２．４㊀过量赖氨酸对单胃动物的影响㊀㊀表１列出了过量赖氨酸对动物影响的研究进展㊂在氨基酸中，赖氨酸被证实是具有最小毒性作用的氨基酸［５６］㊂在肉鸡中，当赖氨酸添加量达到４％时（饲粮中总赖氨酸达到了３％），赖氨酸对生长性能，诸如平均采食量㊁平均日增重与饲料转化率产生了不良的影响［５７］，之后的试验已证实，饲粮赖氨酸水平在１．９５％的时，赖氨酸就通过降低精氨酸的作用来降低了肉鸡的采食量与生长效率［５８］㊂在仔猪中，３ ４倍的赖氨酸推荐量（１．１５％）降低了采食量与体重［５９］，作者分析此结果的原因是由于氨基酸的不平衡，而不是赖氨酸与精氨酸的拮抗作用㊂此外，过高的赖氨酸添加也能影响动物体内的离子平衡［６０－６１］㊂３９９㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报３２卷表１㊀过量赖氨酸对动物影响的研究进展Ｔａｂｌｅ１㊀Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｅｆｆｅｃｔｓｏｆｅｘｃｅｓｓｌｙｓｉｎｅｏｎａｎｉｍａｌｓ研究者Ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ时间（年份）Ｔｉｍｅ（ｙｅａｒ）主要结论ＭａｉｎｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓＳａｕｂｅｒｌｉｃｈ［５６］１９６１在氨基酸中，赖氨酸被证实是具有最小毒性作用的氨基酸Ｊｏｎｅｓ［５７］１９６１在肉鸡中，饲粮中总赖氨酸水平达到了３％时，赖氨酸对生长性能产生了不良的影响Ａｌｌｅｎ等［５８］１９７２饲粮赖氨酸水平在１．９５％时，赖氨酸通过降低精氨酸的作用来降低了肉鸡的采食量与生长效率Ｅｄｍｏｎｄｓ等［５９］１９８７在仔猪中，３ ４倍的赖氨酸添加量降低了采食量与体重Ｂｏｒｇａｔｔｉ等［６０］２００４过高赖氨酸添加能影响动物体内的离子平衡Ａｈｍａｄ等［６１］２０１０过高赖氨酸添加能影响动物体内的离子平衡㊀㊀表２列出了以赖氨酸为基底的转运蛋白名称及其系统㊂研究者在过量赖氨酸肉鸡试验中，证实赖氨酸和精氨酸之间存在拮抗作用［５７］，这是因为二者均为碱性氨基酸，共享同一种转运系统，在吸收上存在一定的竞争关系㊂通过排尿酸现象，鸟类无法合成精氨酸，于是对赖氨酸－精氨酸特别的敏感㊂过量赖氨酸可能影响大脑的采食信号，从而降低了采食量，影响了其他氨基酸的代谢并产生过量的生物胺㊂同时，赖氨酸过量时，机体内精氨酸酶的活性会也会相应提高，精氨酸在尿素循环中的正常作用会受到影响㊂这种拮抗作用除了特异性之外，还存在着一定程度上的互惠，如过量的精氨酸降低赖氨酸缺乏饲粮所饲喂鸡的生长性能，而提高赖氨酸充足饲粮饲喂的鸡的生长性能㊂㊀㊀赖氨酸－精氨酸的拮抗作用在大鼠中被证实［６２］，但在猪的研究中并没有发现㊂ＬｅｅＳｏｕｔｈｅｒｎ等［６３］发现过量精氨酸引发的负作用无法通过在饲粮中添加赖氨酸的方式缓解㊂Ｒｏｓｅｌｌ等［６４］在饲粮中添加０．２２％的精氨酸后发现，精氨酸的升高使血浆尿素氮增加，但赖氨酸㊁精氨酸和鸟氨酸的水平不受影响㊂Ｅｄｍｏｎｄｓ等［５９］研究了过量的赖氨酸与最适的精氨酸以及二者之间的相互影响㊂研究显示，当饲粮中所包含的赖氨酸量为推荐量的２倍（２．３０％）时，生长性能不受影响；但达到推荐量的３ ４倍（赖氨酸水平为３．４５％ ４．６０％）时，采食量下降，日增重也有所下降，而作为饲料效果衡量指标的饲料报酬并未受到影响㊂赖氨酸过量时，血浆中包含的赖氨酸以及作为赖氨酸代谢物的α－氨基己二酸含量升高，而其中的精氨酸㊁鸟氨酸和组氨酸含量维持不变㊂因此，过量的赖氨酸与精氨酸之间的拮抗作用并不存在㊂表２㊀以赖氨酸为基底的转运蛋白名称及其系统Ｔａｂｌｅ２㊀Ｎａｍｅｓａｎｄｓｙｓｔｅｍｓｏｆｌｙｓｉｎｅ⁃ｂａｓｅｄｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ转运蛋白名称Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒｎａｍｅｓ基底氨基酸Ｂａｓｅｄａｍｉｎｏａｃｉｄｓ转运系统Ｔｒａｎｓｉｔｓｙｓｔｅｍ阳离子氨基酸转运体－１ＣＡＴ⁃１精氨酸㊁组氨酸㊁赖氨酸㊁鸟氨酸ｙ＋阳离子氨基酸转运体－２ＣＡＴ⁃２精氨酸㊁组氨酸㊁赖氨酸㊁鸟氨酸ｙ＋阳离子氨基酸转运体－３ＣＡＴ⁃３精氨酸㊁组氨酸㊁赖氨酸㊁鸟氨酸ｙ＋ｙ＋Ｌ型氨基酸转运蛋白２／４Ｆ２ｈｃｙ＋ＬＡＴ２／４Ｆ２ｈｃ精氨酸㊁赖氨酸㊁谷氨酰胺㊁组氨酸㊁蛋氨酸㊁亮氨酸ｙ＋Ｌｙ＋Ｌ型氨基酸转运蛋白１／４Ｆ２ｈｃｙ＋ＬＡＴ１／４Ｆ２ｈｃ精氨酸㊁赖氨酸㊁谷氨酰胺㊁组氨酸㊁蛋氨酸㊁亮氨酸㊁丙氨酸㊁半胱氨酸ｙ＋Ｌｂ０，＋ＡＴ／ｒＢＡＴ精氨酸㊁赖氨酸㊁鸟氨酸㊁半胱氨酸ｂ０，＋３㊀小㊀结㊀㊀随着农业用地的减少和养殖业的飞速发展，蛋白质饲料供应的不足越来越影响和制约着畜牧业的进一步发展㊂除豆粕豆饼外，赖氨酸在玉米㊁小麦及大麦等植物中不仅含量低，其利用率整体４９９。
赖氨酸的生产工艺研究进展(__综述)
L-赖氨酸的生产工艺研究摘要: 赖氨酸是人和动物营养的9种必需氨基酸之一，并且广泛应用于医药、食品和饲料等领域。
目前生产赖氨酸最主要的方法是微生物发酵法。
本文从赖氨酸的生产现状、生产方法，发酵过程中的代谢调控以及赖氨酸生产菌种的选育和生产赖氨酸的前景展望这几个方面综述了赖氨酸生产工艺的研究进展。
关键词: 赖氨酸；发酵；离子交换；菌种；超滤Abstract: As one of the essential amino acids for human beings andanimals, Lysine is widely used in many fields such as pharmaceutical ,food and forage. At present, the fermentation is the frequently usedmethod of Lysine production . This artic stated the research evolutionfocused on the aspects of production situation,production method,metabolic control and regulation and prospect of Lysine. Keywords: Lysine; fermentation; ion exchange; strain; ultrafiltration目录前言 (2)1 赖氨酸生产现状 (2)2 赖氨酸工业生产方法概述 (3)2.1 合成法 (3)2 .3 酶法 (3)2 .4 发酵法 (3)3 发酵法生产赖氨酸工业技术 (4)3.1 生产菌种 (4)3.2 发酵 (5)3.3 提取 (5)3.4 浓缩和结晶 (6)4 微生物生产赖氨酸的前景展望 (6)[参考文献] (7)前言赖氨酸(Lysine) 的化学名称为2，6-二氨基己酸，有L-型(左旋)、D-型(右旋)和DL 型(消旋)三种旋学异构体。
赖氨酸
赖氨酸的生产现状及发展方向赖氨酸是合成脑神经、生物细胞核蛋白及血红蛋白不可缺少的成份，是动物自身不能合成、必须从食物中摄取的氨基酸之一，营养学家把它列为“第一缺乏氨基酸”。
植物性蛋白质的“第一限制氨基酸”。
若缺乏，其它氨基酸利用效率将明显降低，导致蛋白质合成障碍，使人和动物的生长发育受到严重影响。
因此，赖氨酸在生物体的代谢中起着重要的作用，而被广泛应用于食品、医药及饲料等工业。
赖氨酸工业已成为世界上仅次于谷氨酸的第二大氨基酸工业。
1赖氨酸的生产方法在实际生产及应用中，游离的L-赖氨酸非常容易产生潮解现象，发黄变质，且带有刺激性的腥味，不便于长期贮存。
所以，一般情况下都是先把L-赖氨酸制成L-赖氨酸盐酸盐或L-赖氨酸硫酸盐的颗粒状的物料形式以便于贮存、运输与使用。
除非特殊需要，则以液体的物料形态被直接快速应用。
从世界范围内来看，生产赖氨酸的主要方法有提取法、合成法、化学酶法和微生物发酵法共4 种。
其中最重要的也是目前应用最为广泛的是微生物发酵法，其次是化学酶法。
但化学酶法在国外仅有几家规模均不太大的企业在生产，目前为止国内还未有一家。
20 世纪80 年代以后大规模工业生产中主要用微生物直接发酵法和化学酶法两种工艺生产赖氨酸。
现在以微生物直接发酵法生产赖氨酸技术已在全球范围内推广并应用,年总产能已达近160 万t。
我国以发酵法生产赖氨酸的年产能也已突破60万t，仅饲料级的赖氨酸产量就已突破了45 万t。
目前国内最好水平为产酸可达17%，转化率62%，综合收得率98%，具有很强的市场竞争力。
1.1 L-赖氨酸盐酸盐的生产方法98.5%赖氨酸盐酸盐生产工艺：淀粉浆制糖→赖氨酸发酵→膜滤离交→酸化、蒸发结晶→赖氨酸盐酸盐产品。
1.2 L-赖氨酸硫酸盐的生产方法65%赖氨酸硫酸盐生产工艺：淀粉浆制糖→赖氨酸发酵→酸化浓缩→喷雾造粒→赖氨酸硫酸盐产品。
2 賴氨酸的應用情況2.１賴氨酸在醫藥上的應用賴氨酸是构成蛋白質的基本單位，是合成人体激素、酶及抗体的原料，參与人体新成代謝和各种生理活動，賴氨酸是人体必需氨基酸，在各种氨基酸輸液配方中基本上都有。
聚赖氨酸的研究进展
聚赖氨酸的研究进展食品的腐败变质主要是指由于微生物的作用而导致食品质量下降或失去食用价值的一切变化，它直接影响食品的品质和消费者的健康。
全世界每年约有10％～20％的农副产品、水产品、果蔬会腐败变质，经济损失巨大。
如何防止食品的腐败变质越来越引起人们的重视，有关食品防腐剂的研究也日趋完善。
目前使用的防腐剂品种很多，美国有50多种，日本有43种，中国香港特区27种，主要为丙酸及盐类、山梨酸及钾盐、苯甲酸类、噻菌灵、对羟基苯甲酸酯类、以及新型生物防腐剂聚赖氨酸、鱼精蛋白、乳酸、链球菌素等。
我国允许使用的约18种，主要品种有：苯甲酸钠、山梨酸及其钾盐、丙酸钙等，生物防腐剂的开发和应用尚处于起步阶段。
苯甲酸系列、山梨酸系列、丙酸盐等这些防腐剂均为化学合成的防腐剂，对人体健康有一定影响。
随着人们生活水平的日益提高，迫切需要更安全的防腐剂。
日本开始使用聚赖氨酸、Nisin等以微生物发酵法生产的天然防腐剂替代传统的化学合成的防腐剂。
作为新型的天然防腐剂，ε-聚赖氨酸已于2003年10月被FDA批准为安全食品保鲜剂。
迄今为止，ε-聚赖氨酸的微生物发酵在日本已实现工业化，年产千吨ε-聚赖氨酸的现代化工业装置已建成投产。
但该技术在国内还处于实验室阶段，ε-聚赖氨酸生物防腐剂的开发和生产还处于起步阶段，如果能重点扶持这一技术，将会在未来几年创造出可观的经济效益。
1聚赖氨酸的性质1977年日本学者S．Shima和H．Sakai在从微生物中筛选Dragendo~Positive(简写为DP)物质的过程中，发现一株放线菌No．346能产生大量而稳定的DP物质，通过对酸水解产物的分析及结构分析，证实该DP物质是一种含有25—30个赖氨酸残基的同型单体聚合物，称为ε-多聚赖氨酸(8一 PL)。
研究证明由于ε-PL比α-PL有更强的抑菌活性，而且仅一多聚赖氨酸有一定毒性，目前在国际市场上ε-多聚赖氨酸作为食品防腐剂已经取代了α-多聚赖氨酸。
赖氨酸的生产工艺研究进展(__综述)
L-赖氨酸的生产工艺研究摘要: 赖氨酸是人和动物营养的9种必需氨基酸之一，并且广泛应用于医药、食品和饲料等领域。
目前生产赖氨酸最主要的方法是微生物发酵法。
本文从赖氨酸的生产现状、生产方法，发酵过程中的代谢调控以及赖氨酸生产菌种的选育和生产赖氨酸的前景展望这几个方面综述了赖氨酸生产工艺的研究进展。
关键词: 赖氨酸；发酵；离子交换；菌种；超滤Abstract: As one of the essential amino acids for human beings andanimals, Lysine is widely used in many fields such as pharmaceutical ,food and forage. At present, the fermentation is the frequently usedmethod of Lysine production . This artic stated the research evolutionfocused on the aspects of production situation,production method,metabolic control and regulation and prospect of Lysine. Keywords: Lysine; fermentation; ion exchange; strain; ultrafiltration目录前言 (2)1 赖氨酸生产现状 (2)2 赖氨酸工业生产方法概述 (3)2.1 合成法 (3)2 .3 酶法 (3)2 .4 发酵法 (3)3 发酵法生产赖氨酸工业技术 (4)3.1 生产菌种 (4)3.2 发酵 (5)3.3 提取 (5)3.4 浓缩和结晶 (6)4 微生物生产赖氨酸的前景展望 (6)[参考文献] (7)前言赖氨酸(Lysine) 的化学名称为2，6-二氨基己酸，有L-型(左旋)、D-型(右旋)和DL 型(消旋)三种旋学异构体。
赖氨酸简介演示
动物饲料添加剂
促进动物生长
赖氨酸是动物生长所必需的营养 成分之一，添加赖氨酸能够提高 动物饲料的营养价值，促进动物
的生长发育。
改善饲料利用率
在饲料中添加赖氨酸，能够改善 动物的饲料利用率，提高饲料的
转化效率，降低饲养成本。
提高动物产品质量
赖氨酸的添加还能够改善动物产 品的品质，如提高肉类的蛋白质 含量、改善蛋类的营养价值等。
生物技术在赖氨酸生产中的应用
基因工程
通过基因工程技术改良微生物菌种，提高赖氨酸的产量和纯度。未来，随着基因 编辑技术的发展，将有望开发出更高产、更稳定的赖氨酸生产菌种。
酶工程
利用酶工程技术优化赖氨酸生产中的关键酶，提高催化效率和底物特异性，从而 降低生产成本和减少废弃物生成。
未来市场趋势和需求分析
改善骨骼健康
赖氨酸参与骨骼胶原蛋白的合成，适量摄入有助于增强骨骼的密度 和韧性，预防骨折。
过量摄入的风险
胃肠道不适
01
过量摄入赖氨酸可能导致胃肠道不适，表现为恶心、呕吐、腹
泻等消化不良症状。
氮负荷过重
02
赖氨酸的过量摄入会增加体内氮的负荷，对肾脏造成一定的负
担和损伤。
营养均衡失调
03
过量摄入赖氨酸，而忽视其他氨基酸的摄入，可能导致氨基酸
04
赖氨酸的研究进展和未来展望
生产工艺优化
微生物发酵法
利用微生物的代谢活动生产赖氨酸，此方法具有生产成本低 、纯度高的优点，是目前主流的生产方法之一。进一步的工 艺优化将提高产量和降低能耗，提升经济效益。
化学合成法
通过化学合成方法生产赖氨酸，具有反应条件温和、产率高 的优点。未来的工艺优化将集中在减少废弃物排放和提升环 保性能。
江南大学科技成果——微生物发酵生产L-赖氨酸
江南大学科技成果——微生物发酵生产L-赖氨酸
成果简介
选育高产菌种和发展赖氨酸生产对于提高食品中蛋白质利用率,增强人民体质以及发展家禽饲养业等具有十分重要的意义,对于以谷物为主要食物的我国尤为重要。
本实验室通过诱变选育和基因工程手段对大肠杆菌进行改造，获得一株高产赖氨酸生产菌株，发酵培养36h，赖氨酸盐酸盐产量高达193g/L，葡萄糖得率为74%左右。
关键技术
本研究以玉米浆为氮源，有效的降低了发酵成本；以葡萄糖为原料生产L-脯氨酸的高转化率发酵，该法绿色、环保、可持续，具有经济竞争力，有很好的产业应用前景；以大肠杆菌为宿主，不仅缩短了发酵周期，而且也降低了染菌几率。
知识产权
一株产L-赖氨酸的大肠杆菌及其应用，CN201911370748.X。
项目成熟度
试生产阶段
投资期望及应用情况
投资期望：根据目前技术水平，初步估算生产综合成本约6.6万元/吨，目前市场定价约为12万元/吨。
以1000吨生产规模计算，毛利润可达5400万元/年。
应用情况：L-赖氨酸是人体和动物所不能合成的8种必需氨基酸中最重要的一种，应用于食品强化剂和饲料添加剂，也用于医药。
赖氨酸发酵工艺研究指导书
天冬氨酸天冬氨酰磷酸苏 氨 酸 与 赖 氨酸 的 协同 反 馈 抑 制 作 天冬氨酸半醛高丝氨酸脱氢酶用双氢吡啶羧酸丝氨酸苏氨酸甲硫氨酸赖氨酸赖氨酸的发酵调控争辩一、试验目的1、 了解赖氨酸发酵常用的发酵菌种。
2、 把握 L-赖氨酸发酵的工艺把握过程和方法。
3、 能娴熟运用发酵过程的根本原理，依据试验的不同要求，正确的设计试验方案，并依据试验方案进展试验争辩 二、试验原理赖氨酸的生产方法有水解法(已淘汰)、合成法、酶法和直接发酵法。
直接发酵法合成的赖氨酸是一种次级代谢产物。
微生物合成赖氨酸是诱导物的诱导调整、自身产物的反响调整、自身产物的分解调整、以及细胞膜透性的调整等次级代谢调整综合作用的结果。
谷氨酸棒杆菌合成赖氨酸的自身产物调整作用如图 1 所示。
图 1 谷氨酸棒杆菌合成赖氨酸的自身产物调整作用异亮氨酸2 三、材料与分析方法 1、 菌种谷氨酸棒杆菌〔编号 10065，中国微生物菌种保藏治理中心〕。
2、 培育基〔1〕斜面培育基：牛肉膏 1.1%，蛋白胨 1.0%，葡萄糖 0.5%，NaCl 0.5%， 琼脂 0.2%，pH7.0，在 0.1Mpa 压力下灭菌 20min 。
〔2〕种子培育基：糖蜜 2.0%，豆饼水解液 0.5%，(NH 4)2SO 4 0.4%，CaCO 3 0.5%，K 2HPO 4 0.1%，MgSO 4 0.04%，pH7.0,，于 250mL 三角瓶内装 25mL 种子培育基, 在 0.1Mpa 压力下灭菌 20min 。
〔3〕发酵培育基：糖蜜 20%，豆饼水解液 1.0%，玉米浆〔氮源〕0.6%，(NH 4)2 SO 4 2%，K 2HPO 4 0.1%，MgSO 4 0.05%，FeSO 4 0.2%，MnSO 4 0.2%，pH7.0，于 250mL 三角瓶装液 25mL 发酵液，在 0.1Mpa 压力灭菌 20min 。
3、分析方法（1） 丝氨酸的测定承受变色酸-分光光度法测定〔见附录 1〕。
赖氨酸生理功能的研究进展
种 。摄 人体 内的赖 氨 酸 ， 首 先 以 主动 转 运 的方 式
从 小肠 腔进 入小 肠 粘 膜 细 胞 ， 然 后 通 过 门静 脉进
入肝脏 ； 在 肝脏 ， 赖 氨酸 与其他 氨基 酸一 起参 与蛋
白质 的合 成 。赖 氨 酸 的 分 解 代 谢 也 在 肝 脏 中进
１ ７％ …
，
参 与转氨 基作 用 ， 且 脱 氨基 反应 不可 逆 ， 因此 赖氨 酸 的分解 代 谢 极 为 特 殊 。赖 氨 酸 是 生 糖 兼 生
酮 氨基 酸 ， 因此可 以参 与 形 成 Ｄ一葡 萄糖 、 糖原、
脂类 ， 最终 产 生能量 。 人体 吸 收实 验显 示 ， 赖 氨 酸补 充 剂 的 吸收 率 与食 物 蛋 白质 中赖 氨 酸 的 吸 收率 相 同 ， 说 明赖 氨 酸 补充剂 是 改 善 膳 食 赖 氨 酸 缺 乏 的一 个 有 效 途 径 。研 究发 现 ， 在 进 食 后 的 ５—７小 时 内 ， 赖 氨 酸 被快速 转运 到肌 肉组 织 。与 其他 必 需 氨基
行， 它 与酮 戊二 酸缩 合形 成酵母 氨 基酸 ， 酵母 氨 基
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４— ０ ７—２ ２
２ 赖氨 酸的食 物来源和人体 需要量
赖 氨酸 是组 成蛋 白质 的成 分 之 一 ， 一 般 富含
基 金项 目 ： 国 家 自然科 学基 金 青 年 基 金 （ ３ ０ ９ ０ １ １ ９ １ ）
造 成 该 地 区 居 民 赖 氨 酸 摄 入 量 严 重 不
足， 儿 童存 在较严 重 的营养 不 良 ， 影 响人 体正 常 的
生长 发育 ｊ 。赖 氨 酸 不 仅 能促 进 儿 童 的 生 长 发
利用大肠杆菌全细胞催化赖氨酸发酵液生产1,5-戊二胺
2017年第36卷第5期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·1843·化 工 进展利用大肠杆菌全细胞催化赖氨酸发酵液生产1,5-戊二胺齐雁斌，马伟超，陈可泉（南京工业大学生物与制药工程学院，江苏 南京 211816）摘要：1,5-戊二胺是一种具有生物活性的生物胺。
赖氨酸脱羧酶可以催化L-赖氨酸生产1,5-戊二胺。
为了减少生产成本，本文利用大肠杆菌AST1以赖氨酸发酵液作为底物进行全细胞催化生产1,5-戊二胺。
研究转化pH 、菌体浓度、转化温度、磷酸吡哆醛（PLP ）添加量以及不同酸种类对转化的影响，并对菌体的重复利用性进行了研究。
在最优条件下：pH6.8、转化温度37℃、PLP 添加量0.1mmol/L 、菌体浓度（DCW ）2.5g/L ，用乙酸来调节转化过程pH ，可以转化含有赖氨酸123.8g/L 的发酵液，得到含有86.18g/L 戊二胺的转化液，转化率可达到99.61%。
并且菌体在赖氨酸发酵液中重复利用5次的情况下转化率可以达到50%以上，重复利用性明显比在赖氨酸溶液中转化时强，这极大程度地节约了生产成本，为1,5-戊二胺连续工业化生产打下了基础。
关键词：1,5-戊二胺；赖氨酸发酵液；全细胞转化；工业化生产中图分类号：TQ033 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）05–1843–05 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017.05.0361,5-pentanediamine production by using Escherichia coli whole-cellbiocatalysis lysine fermentation liquidQI Yanbin ，MA Weicao ，CHEN Kequan（Biotechnology and Pharmaceutical Engineering ，Nanjing University of Technology ，Nanjing 211816，Jiangsu ，China ）Abstract:1,5-pentanediamine is a bioactive biogenic amine. L-lysine decarboxylase can catalyze with L-lysine to produce 1,5-pentanediamine. To reduce the production cost ，whole cell catalytic production of 1,5-pentanediamine was outperformed using Escherichia coli AST1 and with lysine fermentation broth as the substrate. The effects of transformation pH ，cell concentration ，transformation temperature ，PLP addition amount ，and different kinds of acid on the transformation and the reusability of the cells were investigated. At the optimal condition ，0.1mmol/L PLP ，2.5g/L DCW and pH as 6.8，37℃，86.18g/L of 1,5-pentanediamine was obtained by transforming the fermentation broth containing 123.8 g/L L-lysine ，and adjusting the pH using the acetic acid during conversion process. Furthermore ，the cells can be reused five times and the substrate conversion rate maintained above 50% in the lysine fermentation broth. The reusability was better than that in the lysine solution ，which greatly reduces the production cost and lays a foundation for 1,5-pentanediamine commercial production. Key words ：1,5-pentanediamine ；lysine fermentation liquid ；whole-cell biocatalysis ；commercial process1,5-戊二胺（1,5-pentanediamine ，简称戊二胺），即尸胺，是生物体内广泛存在的具有生物活性的含氮碱，为蛋白质腐败时赖氨酸在脱羧酶作用下发生脱羧反应时生成的产物。
L-赖氨酸高产菌发酵的研究
２ １ ２ 初 糖 浓 度 对 产 酸 及 糖 酸 转 化 率 的 影 响 Ｌ ．． 一
１３ １ 斜 面 、 ．． 平板 培 养方 法
℃ ， 养 ２ 。 培 ４ｈ
点 实验 室 ， 苏 无锡 ２４２ ） 江 １ １ ２
摘 要 ： 在摇 瓶 条件 下对赖 氨酸发 酵 的供氧 、 糖 浓度 等 进 行 了研 究 ， 对 氮 源硫 酸铵 、 养 因素 初 并 营
玉 米浆和 Ｌ 苏氨 酸进行 了响 应 面分 析 试验 ， 到 最优 的 摇 瓶发 酵条 件 。在 此 基 础 上 ， 行 了 ７Ｉ 一 得 进 自控 发酵罐 赖氨 酸发 酵试验 。研 究结果表 明 ， ７Ｉ发 酵罐 中发 酵 ６ 在 ４ｈ左右 ， 累赖氨 酸 盐 酸 盐 积
由 日本 味之 素 、 国希 杰 、 国 ＡＤ 等 厂 家 ， 内 韩 美 Ｍ 国
主要 生产 厂家有 吉 林 大成 、 徽 丰 原 等 。尽 管我 国 安 赖氨 酸产量 已稳 居 世界 第 一 ， 蛋 白质 的利 用 率 ， 可 促进 禽 畜 生
Ｌ 赖 氨 酸 高 产 菌 ｘ ９（ Ｃ Ｓ ｃ ｈ — 一 Ｑ． ＡＥ ｕ Ｔ ｒ
Ｓ ｈ） ３， Ｇ ［３ 由黄 色短 杆 菌 （ ｒｂ ｉａ ｔｒｕ ｆ ａ ｕ １ Ｂ ｅ ｖｂ ｃ ｉｍ ｌｖ ｍ） ｅ
羧化 反应 提 供 。充 分 供 氧 ， 使 菌 体 呼 吸 充 足 ， 可 可
文 章 编 号 ： ６ ３ １ ８ （ ０ １ ０ ９ ４０ １ ７ ６ ９ ２ １ ） ６０ ２ — ５
Ｌ赖氨酸高产菌发酵的研 究 一
梅花生物 赖氨酸 生产
梅花生物赖氨酸生产赖氨酸是一种重要的生化产品，具有广泛的应用价值。
梅花生物赖氨酸生产技术的研究旨在提高生产效率和质量，以满足市场需求。
本文将介绍梅花生物赖氨酸生产的过程、技术和发展前景。
1. 生产过程梅花生物赖氨酸的生产过程主要包括菌种选育、发酵过程、萃取纯化和产品提纯等环节。
首先，在合适的生物基质中筛选出高赖氨酸产生菌株，并进行培养与选育，保证菌株的纯度和稳定性。
其次，通过发酵过程，将培养得到的菌株进行大规模培养，为赖氨酸的合成提供充足的底物和适宜的环境条件。
然后，利用萃取纯化技术，从发酵液中提取赖氨酸，去除杂质和产物。
最后，通过产品提纯，得到高纯度的赖氨酸产品，可用于医药、食品、化妆品等行业。
2. 生产技术梅花生物赖氨酸生产采用了多种先进的生物技术手段，包括菌种改良、过程优化和深度提取等。
菌种改良通过遗传工程技术引入外源基因，提高菌株的代谢能力和产酶能力，从而增加赖氨酸的产量。
过程优化则针对发酵过程中的各环节进行调控，提高产率和产物纯度，同时降低生产成本。
深度提取技术则能有效提高赖氨酸产品的纯度和利用率，使得生产过程更加可行和经济。
3. 发展前景梅花生物赖氨酸生产技术的不断创新和进步，为赖氨酸产业的发展带来了巨大的潜力。
赖氨酸作为一种重要的食品添加剂和医药原料，在市场上具有广阔的应用前景。
高效的生产技术和优质的产品质量将满足不同行业对赖氨酸的需求，推动产业的健康发展。
同时，梅花生物将继续加强赖氨酸生产技术的研究，进一步提高产量和质量，助力赖氨酸产业持续发展。
本文简要介绍了梅花生物赖氨酸生产的过程、技术和发展前景。
梅花生物致力于提高赖氨酸生产效率和质量，为市场提供优质的赖氨酸产品。
相信随着技术的不断突破和创新，梅花生物在赖氨酸产业中将发挥更大的作用，并为社会健康做出贡献。
微生物发酵法生产L_赖氨酸的研究进展_张军华
第10卷第2期2012年3月生物加工过程Chinese Journal of Bioprocess Engineering Vol．10No．2Mar．2012doi ：10．3969/j．issn．1672－3678．2012．02．015收稿日期：2011－09－06基金项目：国家高技术研究发展计划（863计划）重大项目（2011AA02A205）作者简介：张军华（1962—），男，山东寿光人，高级工程师，研究方向：生物工程，E-mail ：zhang-junhua@cofco．com 微生物发酵法生产L -赖氨酸的研究进展张军华（中粮生化（安徽）股份有限公司，蚌埠233010）摘要：微生物发酵法是目前生产L -赖氨酸最主要的方法。
L -赖氨酸生物合成存在两个完全不同的途径：二氨基庚二酸途径和α-氨基己二酸途径；分别由不同的酶进行调节，控制L -赖氨酸的合成。
笔者概述了L -赖氨酸生产方法、生物合成途径以及合成中关键性酶的调节作用和国内外L -赖氨酸生产菌育种方法的研究进展。
关键词：L -赖氨酸；生物合成；酶；调控；育种中图分类号：TQ922+．3文献标志码：A 文章编号：1672－3678（2012）02－0073－06Research progress on microbial fermentation of L -lysineZHANG Junhua（COFCO Biochemical （Anhui ）Co．，Ltd．，Bengbu 233010，China ）Abstract ：Fermentation was the mainly used method of L -lysine production presently．There were two completely different biosynthesis pathways of L -lysine ：heptanedioic acid pathway ，and α-amino hexaned-ioic acid pathway．Different enzymes were used to regulate the two pathways and control the synthesis of L -lysine．In this paper ，production methods of L -lysine ，biosynthetic pathways as well as the regulations of the key enzymes ，and the research evolution of the breeding of L -lysine hyper-producer were summa-rized at home and abroad．Key words ：L -lysine ；biosynthesis ；enzyme ；regulation ；breeding 赖氨酸（lysine ）的化学名称为2，6-二氨基己酸，分子式为C 6H 14N 2O 2［1］。
猪的赖氨酸营养研究进展
猪的赖氨酸营养研究进展在典型的玉米一豆粕型猪日粮或用其他饼粕代替部分豆粕的家畜日粮中添加赖氨酸可以明显提高畜禽的生产性能。
近来，许多研究者发现，赖氨酸除了改进畜禽的生产性能以外，在生产低公害饲料、减少畜禽排泄物对环境污染、降低高温应激和早期断奶仔猪应激以及提高畜产品质量等方面有着积极的影响。
本文就赖氨酸的作用。
猪对赖氨酸的需要量以及影响需要量的因素加以阐述。
1赖氨酸的作用赖氨酸在必需氨基酸中占有重要地位，在常用的饲料中，除了大豆及其饼粕外，赖氨酸是最缺乏的氨基酸。
在玉米一豆粕型猪日粮或用其他饼粕代替部分豆粕的日粮中添加赖氨酸可以明显提高生产性能和饲料转化率。
徐锡良（1991）用棉仁饼和豆饼为主要蛋白源配制的基础饲料中添加0．1％～0．3％的赖氨酸和0．l％～0．2％的蛋氨酸，肉猪日增重可达734～755克，料肉比2．95～2.85：1，瘦肉率57.21％～58．05％，比不加者分别提高6．5％、7．6％和l．2％。
GOihl（1993）总结了许多试验数据得出，猪日粮中增加赖氨酸可以降低背膘厚度、增加眼肌面积和瘦肉率，这种反应在青年母猪更明显，呈线性反应。
Coffey （1996）总结了美国九个试验站的报告指出：通过添加赖氨酸使猪日粮中的赖氨酸由0.58％增加至0.8％时，小母猪背膘厚度下降9％，瘦肉生长率提高12％。
Coffey认为，在添加高量的赖氨酸时，应注意提高代谢能水平，最好是同时添加油脂，通常，赖氨酸／代谢能的比率，以生长猪为10．46g／MJ、肥育猪为8．379／MJ为宜。
Coma等（1990）所进行的育肥猪试验，在蛋白质为14％的日粮中添加赖氨酸从0．15％到0．45％，平均日增重增加14．49％～42．34％，同时减少氮排出量31．78％～38．46％。
Kerr（1995）报道，在猪日粮中添加0．35％赖氨酸、0．16％苏氨酸和0．07％色氨酸可以降低日粮蛋白质4个百分点而不影响生长速度，而氮排出量和能量排出量分别减少29．3％和4.4％。
微生物发酵生产赖氨酸的研究进展
微生物发酵生产赖氨酸的研究进展江津津;韩明;郑玉玺;陈林;彭少洪;陈烽华【摘要】赖氨酸是用发酵法生产的一种人体及动物必需氨基酸，被广泛地用于医药、营养食品和饲料等方面。
文章概括了近几年用全球微生物发酵生产赖氨酸的概况，并介绍了由基因重组、基因扩增的方法，包括用可检测识别的染色体DNA重组，利用可检测识别的杂交质粒进行目的基因重组，用PCR技术扩增目标基因的重组等生物技术进行的赖氨酸生产菌株的研究进展。
对ε－聚赖氨酸这种新型防腐剂、乳化剂、食疗剂的微生物发酵生产菌的选育及其生产和应用进行了综述。
%Lysine is produced by fermentation. It is a kind of essential amino acid of human and animal and is widely used in medicine, nutrition, food and feed, etc. This paper summarizes the recent global microbial fermentation production of arginine and introduces lysine method such as gene recombination, gene amplification, which includes detection and recognition of chromosome DNA recombination, recombinant plasmid with hybridization detection and recognition, etc. It also summarizes the breeding of microbial fermentation of bacteria on polylysine and its application in food industry.【期刊名称】《广州城市职业学院学报》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P67-70)【关键词】发酵工程;ε-聚赖氨酸;发酵工程菌【作者】江津津;韩明;郑玉玺;陈林;彭少洪;陈烽华【作者单位】广州城市职业学院食品系，广东广州510405;广州城市职业学院食品系，广东广州510405;广州城市职业学院食品系，广东广州510405;广州城市职业学院食品系，广东广州510405;广州城市职业学院食品系，广东广州510405;广州城市职业学院食品系，广东广州510405【正文语种】中文【中图分类】TS202.3现代发酵工程包括微生物资源开发利用;微生物菌种的选育、培养;固定化细胞技术;生物反应器设计;发酵条件的利用及自动化控制;产品的分离提纯等技术[1，2]。
氨基酸发酵生产的研究进展
氨基酸的研究进展摘要由于氨基酸在食品、饲料、医药、农业和日用化工等方面有极其广泛的用途,尤其随着抗癌药物制剂、氨基酸输液制剂及甜味二肽生产的飞速发展,对原料氨基酸的需求量日益增长。
传统的发酵工业越来越不能满足需求,势必被以基因工程为基础的新兴发酵工业所代替。
通过对发酵法生产氨基酸的历史进行回顾,及对未来前景作出展望,指出了运用DNA重组、定向突变等手段,对代谢途径及关键酶进行了深入系统的研究的必要性。
关键词发酵法氨基酸生产基因工程3. 1载体-受体系统及克隆表达的研究3. 1. 1受体的获得目前使用的氨基酸工程菌受体主要是大肠杆菌K-12及棒状杆菌家族,通常是通过诱变选育出的基础产率较高的菌株。
大肠杆菌遗传背景研究得清楚,载体系统完善,利于工程菌的构建,但它含有内毒素且不能将蛋白产物分泌至胞外,为应用带来困难。
棒状杆菌能克服这两个缺点,但载体受体系统研究较晚且有限制修饰系统的障碍,所以获得利于外源基因导入及表达且能稳定遗传的受体菌是尚待解决的问题。
有报道表明,可通过给目的基因加上前导肽,使蛋白产物分泌至胞外;可对受体菌加热处理,暂时抑制其限制修饰系统[1]。
3. 1. 2载体的构建有效的载体需要有在受体菌中可启动的复制起始位点,这可从棒状杆菌家族内源小质粒中获得[2];载体所需的筛选标记及外源基因插入的多克隆位点,可从常用的克隆载体中获得。
在此基础上,引入tacP /lacIQ系统,得到能靠IPTG浓度来调节基因表达的载体;为了利于寻找有启动子活性的序列,引入lacZ基因,构建了启动子探测载体[3];通过引入mob基因,得到了可移动载体,可将携带的外源基因以同源重组的方式与染色体整合[4]。
3. 1. 3基因转移手段由于棒状杆菌是革兰氏阳性菌,CaCl2转化法对它不适用,通常采用的方法有:原生质体转化、转导,电转化,接合转移。
原生质体转化的方法是较早采用的方法,由于受到原生质体再生条件的局限,效率不高;电转化方法由于高效,快速被广泛使用,目前它的转化效率可达到原生质体转化法的100～1000倍[5]。
赖氨酸发酵生产
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。
①作为食品强化剂；②作为药物可用作肝细胞再生剂，对改善肝功能，治疗肝硬化、高氨症，增进食欲、改善营养状况有明显的疗效；③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，催化天门冬氨酸和ATP形成α-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吡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。
赖氨酸营养研究进展
中的氨基酸营养、降低饲料成本、提高饲料报酬、促进 用， 具有生物活性的主要是 Ｌ－ 赖氨酸。赖氨酸的 ε－ 氨
蛋白质饲料资源的高效利用， 则是缓解这一矛盾的又 基非常活泼， 易与饲料中的活性羰基基团结合生成难
一有效途径。氨基酸营养需要的研究正是近年来国内 以被吸收利用的复合物。
外动物营养研究的热点之一。
以恢复。氨基酸过量时会出现氨基酸中毒， 显著降低 可利用赖氨酸 ０．９７％（基础日粮代谢能为 １１．８８ＭＪ／ｋｇ）。
畜禽增重和采食量， 使生产性能下 降 ， 甚至 会 出现 严 Ａｄａｍｓ（１９８３）报 道 ， 北京 鸭（１０～４９ 周龄）的赖 氨 酸需 要
重 的 腿病 。对 于畜 禽 来说， 蛋氨 酸 毒 性 最 大 ， 苯 丙 氨 量低于 ０．７０％； 杂交鸭的赖氨酸需要量可能比北京 鸭
氨酸的有效成分含量一般为 ７７％～７９％。赖氨酸在单 ２．１ 环境因素
胃动物体内完全不能被自行合成， 不参加转氨基作
环境温度影响畜禽采食量， 环境温度越低， 采食
用。Ｄ－ 氨基酸和 Ｌ－ 氨基酸的 ε－ 氨基被乙酰化以后， 才可受 Ｄ－ 氨基酸氧化酶或 Ｌ－ 氨基 酸氧 化 酶的 作 用
量就越高， 反之则越少。因此， 在较热环境条件下， 赖 氨酸的需要量应提高； 在较冷的环境条件下， 这些数
省相应的必需氨基酸的需要量。
能满足需要， 只有当饲粮 ＣＰ 低于 １６％时， 添加赖氨酸
２．３．３ 氨基酸的互作
才有效。Ｄｅａｎ（１９８６）报道， 赖氨酸占饲料 ＣＰ 的 ５．１４％
Ｈａｒｐｅｒ 等将氨基酸的互作分为 ４ 类： 氨基酸不平 （占饲料干物质的 ０．８５％ 或每兆焦代谢能为 ０．７２ｇ）时，
酸 、酪 氨 酸 、色 氨 酸 和 组 氨 酸 也 有 一 定 毒 性 。
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发酵科技通讯第42卷赖氨酸发酵研究进展王欣许宏贤段钢(杰能科(中国)生物工程有限公司江苏无锡214028)摘要：赖氨酸是仅次于谷氨酸的第二大氨基酸，目前主要用发酵法生产。
本文从发酵培养基、培养条件和工艺优化等方面阐述了微生物生产赖氨酸的研究进展。
关键词：赖氨酸发酵营养因子溶氧建模赖氨酸是人和动物自身不能合成的一种氨基酸必须从外界摄取，而植物中所含的赖氨酸很少，被称为植物中第一限制性氨基酸。
赖氨酸是目前全球使用量最大的氨基酸类饲料添加剂，约90％的赖氨酸被用作饲料添加剂，约5％用作食品添加剂，其余5％用作医药中间体I”。
L一赖氨酸最初是从蛋白质水解物中分离得到的，后来又出现了化学合成法和酶法，但是化学合成法使用己内酰胺和环己烯等剧毒原料，存在严重的环保问题，而酶法也存在酶活不稳定，规模小和成本高的缺点。
直到1960年H本采用微生物直接发酵生产赖氨酸获得成功，才真正推动了赖氨酸生产的研究开发，直接发酵法是目前广泛采用的赖氨酸生产方法。
目前国内主要用发酵法生产赖氨酸的企业有长春大成集团、聊城希杰、宁夏伊品、山东金玉米、安徽丰原生化等[21，其中长春大成集团的赖氨酸生产能力已经居于世界首位。
国外生产赖氨酸的企业主要有日本味之素株式会社、日本协和发酵工业株式会社、美国A D M公司、韩国希杰公司和德国巴斯夫公司。
工业生产中最高产酸率已经提高到1809／L，提取收率也达到90％左右。
直接发酵法生产赖氨酸的主要微生物有棒状杆菌、短杆菌、念球菌、诺卡氏菌、埃希氏菌、假单胞菌、芽孢杆菌、加斯酵母等。
目前国内外用于上业大生产的菌株多为谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵杆菌和大肠杆菌等杆菌及其突变株【3】。
本文笔者主要从发酵培养基、培养条件和发酵过程的放大与优化等方面阐述了微生物发酵法生产赖氨酸的研究进展。
1培养基对发酵的影响1．1碳源在赖氨酸生产中，能够提供碳源的物质很多，有淀粉、糖蜜、葡萄糖、醋酸、苯甲酸、乙醇和烃类等，但是日前实现产业化的只有糖蜜、淀粉和醋酸三种原料路线。
中国大部分生产企业都用玉米淀粉作为原料，而随着玉米深加工业的迅速发展，玉米价格也一路上扬，并且国家发改委也作出了玉米深加工业的调整，提出了合理控制工业用玉米量增加的要求，这也对氨基酸生产企业造成了一定的压力l…。
考虑到国家对粮食用于工业生产的限制和原料成本的压力，企业和研究者对新原料的探寻一直没有停止过，植物纤维素和半纤维素就被认为是一个非常有前途的粮食替代者[51，它不仅价格低廉，而且具有来源丰富，品种多，可再生时间短的特点。
许多研究者【6’7】就利用基因重组技术构建成功的谷氨酸棒杆菌基因工程菌成功的用纤维质分解产生的戊糖、纤维二糖等发酵产生赖氨酸。
Savr as ova，E．A等人就利用含有葡萄糖和戊糖(木糖和阿拉伯糖)混合液的培养基，用大肠杆菌成功的发酵生产了氨基酸包括色氨酸、苏氨酸、异亮氨酸等[8】。
也有许多研究者试图寻找其它的原料或者工业生产副产物来生产赖氨酸，D or i s R i t t m ann等[91研究报道，通过基因工程技术构建的谷氨酸棒杆菌可以利用甘油产生赖氨酸，甘油是第笼葶摹{膂发酵科技通讯生物柴油生产中的主要副产物，而赖氨酸生产菌不能直接利用甘油，通过基因工程技术把大肠杆菌中控制表达甘油激酶和3一磷酸甘油脱氢酶的基因gl pD 、gl pK 、gl pF 在谷氨酸棒杆菌中表达，使其能够在以甘油为唯一碳源的环境中生长并且产生赖氨酸。
除了对非粮原料的探寻之外，节能减排也是国家鼓励和倡导的。
对于淀粉质原料来说，氨基酸产生菌一般不能直接利用淀粉，所以淀粉需要经过一系列的分解反应变为可发酵型糖，这个过程中需要经过高温蒸煮液化，和长时间的糖化工序，整个过程需要大量的热量，并且需要多次调节pH 以便于酶的作用(如图1所示)，所以有许多学者通过把链球菌中d 一淀粉酶调控基因通过同源重组方法转移到氨基酸生产菌的染色体上的方法，使其表达产生胞外0【一淀粉酶，使生产菌可以直接利用淀粉生产赖氨酸¨0J ，从而达到了缩短生产周期，简化工艺，降低能耗，降低生产成本的目的。
渍髓H 谢56-6．0H图1淀粉液化糖化流程图碳源是赖氨酸生产的主要成本因素，所以糖质量对赖氨酸发酵影响到的转化率具有很重要的经济利益【l ”。
以淀粉水解糖为原料时，从淀粉配料到糖液进入发酵罐进行发酵中间需要经过液化、糖化和高温灭菌等步骤(如图1所示)。
如果液化条件控制不好和选择酶制剂不合适的话，就会造成蛋白质凝聚不完全，影响后道过滤，事实上在工业化规模的生产过程中总有少量蛋白质进入糖化，随着糖液进入高温灭菌，从而发生美拉德反应，产生黑色素和焦糖等杂质造成发酵液颜色加深，并且影响菌体生长和发酵产量。
在糖化工序，如果糖化时间不足，淀粉水解不完全的话，就会有长链寡糖和聚糖的存在，不仅会使发酵过程产生泡沫影响发酵的正常进行，也造成了原料的浪费；如果糖化酶条件控制不准确，如糖化时间过长，pH 过高等，可能会导致葡萄糖发生复合反应，产生龙N ---糖，异麦芽糖，潘糖等非发酵型糖，影响糖的利用率。
即便是采用分析纯的葡萄糖，高浓度的糖液经过高温高压连消灭菌之后，葡萄糖也会发生分解反应产生丙酮醇、丁二酮、丙酮醛和5一羟甲基糠醛等物质，这些物质的生成不仅造成浪费，降低了糖的利用效率而且对菌体生长和赖氨酸的合成均有抑制作用。
1．2氮源赖氨酸发酵培养基中的有机氮源主要来源于工业上一些廉价的原料：玉米浆、玉米蛋白粉、花生饼粉、棉子饼粉、黄豆饼粉、尿素、酵母粉、鱼粉、废菌丝体等。
氮源是除碳源之外另一大主要成本来源，所以企业和研究者也没有停止过对廉价氮源的探寻，曾兆国¨21等就对赖氨酸发酵不同氮源的代谢作用进行了研究，尝试用浓缩液玉米浆取代豆饼水解液作为有机氮源，实验证明产酸及转化率无明显差别，但是玉米浆能够较明显的降低赖氨酸发酵生产的成本。
N er ei da C oellol l31等报道用鱼饲料代替酵母膏作为氮源，经过培养基优化后使赖氨酸产量增加了2．6倍，也降低了成本。
在赖氨酸发酵生产企业中利用最多的无机氮源是硫酸铵和乙酸铵，有研究表明以硫酸铵作无机氮源，菌体生长和产酸远远优于其他无机氮源，而铵离子和硫酸根离子同时存在可激活谷氨酸棒杆菌中天冬氨酸激酶，解除天冬氨酸对磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的反馈抑制，增强赖氨酸合成补偿代谢机制114】。
1．3营养因子：1．3．1生物素赖氨酸代谢中的主要中间产物和副产物如图2所示，与谷氨酸发酵要求生物素亚适量而有利于谷氨酸排出体外不同，作为天冬氨酸族的赖氨酸发酵中，希望细胞膜合成完整，阻碍谷氨酸从细胞内渗透到细胞外，加强谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的抑制，抑制谷氨酸的大量生成，使代谢流通向合成天冬氨酸方向进行(如图2所示)，所以对于赖氨酸发酵，希望生物素过量。
并且生物素是丙酮酸活化酶的辅酶，含量高有利于丙酮酸的羧化反应和C 0：的固定。
燃盎▲-撇盘p-弓发酵科技通讯第42卷灭冬氢酸赖氩酸。
一天冬矗r 酸、【，高蝗氦酸捺菇酸叠氢酸符素酸n 日J m 酸图2乳糖发酵杆菌赖氨酸合成途径1．3．2甜菜碱甜菜碱作为细胞内一种重要的渗透压缓冲物质，能防止细胞中离子浓度的激变1151。
有研究表明在高渗透压下，赖氨酸的发酵过程中，细胞会产生一系列有机渗透调节剂如脯氨酸、甜菜碱和海藻糖等维持正常的渗透压的平衡，同时防止细胞水分的流出和盐分的入侵，提高细胞对缺水，高温，高盐和高渗环境的耐受力，稳定酶活性和生物大分子的功能。
而甜菜碱的添加能够很大程度上减少脯氨酸的积累，最大程度能从800m m o]／L 降低到320m m ol ／L ，这也说明虽然脯氨酸的合成并没有被完全抑制，但是菌体还是优先吸收系统中本身存在的有机渗透调节剂甜菜碱来抵抗高渗透的压力【161。
在赖氨酸发酵过程中，甜菜碱的添加能够起到加快菌种生长速率，耗糖速率和产酸速率的作用。
1．3．3表面活性剂：大多数专家认为，由于表面活性剂独特的结构特征，影响细胞质膜中类脂的成分，也影响脂肪的比率和脂肪酸支链，使其具有增加细菌细胞膜通透性的作用，从而使代谢产物容易分泌到细胞外，消除了代谢产物的负反馈作用，实现产物在发酵液中的积累，最终达到提高产率的目的。
吐温80和二甲基亚砜是比较典型的表面活性剂，J ．K O N I C E K t l l 在研究中发现，在赖氨酸发酵过程中添加吐温80和二甲基亚砜能够提高赖氨酸产量，尤其是在发酵24h 时添加效果更加明显。
宋锡元等人1181研究表明在赖氨酸发酵培养基中添加表面活性剂吡咯烷酮羧酸(PA C )能够提高菌株对外部环境的抗性并且能够提高发酵产量。
■■_2培养条件对发酵的影响2．1供氧对L 一赖氨酸发酵的影响：L 一赖氨酸属于天门冬氨酸族氨基酸，其前体草酰乙酸主要由对氧浓度要求较高的TC A 循环和磷酸烯醇式丙酮酸羧化反应提供(如图2所示)。
Y ao ．H ．M 等1191在研究中发现，发酵过程中的溶解氧浓度会直接影响整个发酵过程，并且在不同的发酵时期需要控制不同的溶解氧浓度。
在发酵初期即菌体生长期，搅拌通风强度太高，可能会损坏菌体，并且三羧酸循环中有关的脱氢酶受阻，赖氨酸的合成能力下降。
当菌体浓度增至最高及进入发酵期时，搅拌和通风也达到最大，在发酵产酸期，如果溶解氧浓度不足的话就会抑制赖氨酸的合成，而基于糖酵解途径的乳酸、乙酸、丙氨酸等副产物的产生也就增加，但是在溶解氧浓度足够时，这些副产物又会被消耗掉1201。
溶解氧水平主要依靠搅拌和通气量两大因素决定，而两者比较，搅拌效果更为明显，所以好氧发酵罐的设计对其溶解氧水平起着至关重要的作用，尤其是搅拌器类型是影响氧传递速率的主要因素之一，不同类型的搅拌器产生的混合效果是不同的。
目前L 一赖氨酸发酵罐搅拌器多采用径向搅拌器和轴向搅拌器相结合的组合搅拌器，混合效果好，气液传质速率高。
C FD (计算流体力学)软件数值模拟技术也被广泛应用到搅拌器的设计中来Ⅲ】，从而改善传质效果，提高效率。
洪厚胜等【笠1就针对安徽丰原生物化学股份有限公司赖氨酸发酵罐存在的问题(全罐溶氧分布不均匀，气相传质速率低，混合不强烈等)，利用C F D 软件数值模拟对搅拌器进行了改造，改善了气液传质，提高了溶解氧，并且经过46批的生产实践赖氨酸产量也有所提高。
因为氧在水相中的溶解度非常低(8～l O m g ／L )，所以培养基中的溶解氧浓度也成为在好氧发酵中影响氧传递速率的一个限制因素，在研究中也有学者试图在发酵液中添加氧载体来提高发酵液中氧含量，从而提高发酵产量，像血红蛋白、全氟烃、硅油、十二烷等作为氧载体提高溶解氧的研究都有报道，并且研究表明氧在全氟烃中的溶解度是在纯水中的10一20倍，并且氧载体具有生物惰性，不会对微生物产生毒性123I 。