赖氨酸的生产工艺简介 ppt课件
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赖氨酸的生产工艺【共66张PPT】
赖氨酸提取精制工艺流程
6.4 离子交换法提取赖氨酸
离子交换法提取赖氨酸可用三柱串联的方 式，以提高收率。
上柱吸附：上柱方式 、交换量 、上柱流 速
洗脱剂（氨水洗脱 、氨水+氯化铵洗脱 、 氢氧化钠洗脱）
上柱吸附 －上柱方式
上柱方式 上柱方式有正上柱和反上柱两 种。如果发酵液含菌体等固形物较多，流 速较快时，容易造成树脂层堵塞，这是采 用反上柱较好。
（2）菌体
菌体 一般含量在15~20g（干重）/L。
（3）培养基残留物
培养基残留物 如残糖6~20g/L(随原料不同而异)，无机离
子（如NH4+、Ca2+、Mg2+、K+和一些阴 离子，其中NH4+浓度较高）。
（4）色素
色素 发酵液中的这些杂质对赖氨酸的提取和精
制影响很大，特别是菌体和钙离子等，应 尽量除去。
2. 赖氨酸的性质 (3)
赖氨酸盐酸盐熔点为263℃，单斜晶系， 比旋光度+21°。
在 水 中 的 溶 解 度 为 0℃ 时 53.6g/100mL， 25℃ 时 为 89g/100mL ， 50℃ 时 为 111.5 g/100 mL，70℃时为142.8 g/100 mL。
在酒精中的溶解度为0.1g/100mL。
培 养 条 件 ： 培 养 温 度 30-32℃ 。 通 风 比 1:0.2m3/(m3 • min)，搅拌转速200r/min。 培养时间 8～11h。
根据发酵规模，必要时可采用三级培养。
4.2 赖氨酸发酵工艺及控制要点
（1）发酵工艺流程
赖氨酸发酵工艺及控制要点(2)
（2）发酵培养基组成 不同菌株，发酵培养基的组成不完全
第十讲赖氨酸的生产工艺Leabharlann 优选第十讲赖氨酸的生产工艺
赖氨酸生产工艺
二、赖氨酸的生物合成途径
2.1 生产菌种
• 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 • 谷氨酸棒状杆菌包括其亚种黄色短杆菌亚种乳糖 短杆菌钝齿棒状杆菌和分枝短杆菌是赖氨酸工业 生产中最重要的微生物
3.3 发酵工艺条件以及影响因素组成 （1）温度：前期 32℃，后期30℃ （2）ph值：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 6-8h
二级
2% 8-12h、三级
10%
（4）供发酵时间延 长。否则生成乳酸。 （5）初糖浓度 11%~15%，转化率最高
三、赖氨酸发酵条件
3.1 种子液培养
⑴ 斜面菌种 ： 一般用肉汤培养基pH7.0或蛋白胨 培养基pH7.2 ⑵ 一级种子培养基（摇瓶种子培养基）：肉汤培养 基 牛肉膏1%，蛋白胨1％，酵母膏0.5％，氯 化钠0.5％，pH7.0。 ⑶ 二级、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%，pH7.2
L-赖氨酸生产工艺
汇报人：
目录
一、赖氨酸简介
二、赖氨酸的生物合成途径 三、赖氨酸发酵条件
四、赖氨酸的提取和精制工艺
一、赖氨酸的简介
1.1 结构与性质
• 赖氨酸是一种α-氨基酸 。它的化学式表示为： • 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 • 是人体必需8种氨基酸之 一
赖氨酸
• 有效吸收钙，防止骨质流失
生产工艺
• 工艺路线 【菌种培养液】 发酵培养液 • AS1.563菌种32摄氏度，38小时 种子
L-赖氨酸盐酸盐粗品 浓缩液 浓缩液 洗脱液
发酵液
吸附物
L-赖氨酸盐酸盐精品
过程
• • • • 菌种培养 发酵 吸附、洗脱、浓缩、结晶 脱色、浓缩、结晶、干燥
结构
• 简式为H2NCH2CH2CH2CH2CH(NH2)COOH。赖氨酸是 构成蛋白质的基本单位，是组成人体蛋白质的21种氨基酸 之一，氨基酸除了脯氨基酸为亚氨基酸外，其他氨基酸均 为α氨基酸。
性质
• 白色或近白色自由流动的结晶性粉末。几 乎无臭。263-264℃熔化并分解。通常较稳 定，高温度下易结块，稍着色。相对湿度 60%以下时稳定，60%以上则生成二水合 物。与维生素C和维生素K3共存则着色。碱 性条件及直接与还原糖存在下加热则分解。 易溶于水（40g/100ml,35℃），水溶液呈 中性至微酸性，与磷酸、盐酸、氢氧化钠、 离子交换树脂等一起加热，起外消旋作用。
作用
• • • • 调节人体代谢平衡 有助于身体产生抗体 治疗疱疹病毒爆发 控制人体生长的重要物质： 1、提高智力、促进生长、增强体质。 2、增进食欲、改善营养不良状况。 3、改善失眠，提高记忆力。 4、帮助产生抗体、激素和酶，提高免疫力、增加血色素。 5、帮助钙的吸收，治疗防止骨质疏松症 6、降低血中甘油三酯的水平，预防心脑血管疾病的产生。
赖氨酸
• • • •
定义 结构 性质 生产工艺
工艺路线
工艺过程
工艺讨论
• 检测方法 • 药理作用及临床作用
定义
学名：2，6-二氨基己酸。蛋白质中唯 一带有侧链伯氨基的氨基酸。L-赖氨酸是组 成蛋白质的常见20种氨基酸中的一种碱性 氨基酸，是哺乳动物的必需氨基酸和生酮 氨基酸。在蛋白质中的赖氨酸可以被ຫໍສະໝຸດ 饰 为多种形式的衍生物。符号：K。
赖氨酸发酵工艺学
第二节 赖氨酸的代谢机制 • 一、赖氨酸的代谢途径
– 二氨基庚二酸途径，主要存在于细菌、 绿藻、原生虫、高等植物中。 –α-氨基已二酸途径，主要存在于酵 母、霉菌中。
细菌合成赖氨酸的二氨基庚二酸途径
天冬氨酸
①
天冬氨酰磷酸
②
天冬氨酸-β-半醛（ASA)
③
2,3 -二氢吡啶-2,6-二羧酸（DDP)
第二节 赖氨酸的代谢机制
• 二 代谢调解机制 • 微生物体内的赖氨酸代谢调解机制具有 多样性的特征。 • 大肠杆菌、枯草杆菌等的赖氨酸调解十 分复杂。 • 黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、乳糖发酵 短杆菌等的赖氨酸调解机制相对简单。
第二节 赖氨酸的代谢机制
• 1、黄色短杆菌的赖氨酸调解机制
– 赖氨酸在天冬氨酸系氨基酸中不是优先合成，菌 体完成蛋氨酸、异亮氨酸、苏氨酸的合成后才会 合成赖氨酸。 – AK受到来自苏氨酸和赖氨酸的协同反馈抑制。
– 通过诱变使天冬氨酸激酶编码的结构基因突变， 使天冬氨酸激酶对赖氨酸或其类似物不敏感，即 使在过量存在苏氨酸时，该酶的活性也不受影响。 可以解决应用营养缺陷型和渗漏缺陷型生产赖氨 酸时，产率受所要求物质影响过大，生产不稳定 的问题。 – 实例：黄色短杆菌FA-I-23，可积累赖氨酸32g/L
• 单纯抗性菌产量一般不高，而兼有营养缺陷 型的菌株，产量会大幅提高。
• 随后，赖氨酸的生产一直采用提取法， 由于工艺复杂，成本较高，限制了赖氨 酸的使用。 • 1960年，发酵法在日本诞生，使其产量 大幅度上升。 • 1977年，化学合成与酶法结合生产赖氨 酸在日本诞生。
• 赖氨酸在食品添加剂和营养补剂中是最 重要的一种氨基酸。
– 赖氨酸是人体必需的八种氨基酸之一（Lys、 Met、Ile、Lue、Thr、Val、Phe、Trp）。 – 赖氨酸是唯一的只有L型光学异构体才能被 有效利用的氨基酸。 – 在谷类蛋白中，赖氨酸是第一限制氨基酸。
赖氨酸发酵工艺培训材料PPT课件
压滤机 硫酸铵玉米浆水解储罐
硫酸铵玉米浆水解
1、玉米浆质量标准 1） 氨氮： ≤0.4g/dl 2)有机氮≥2.0 g/dl 3) 干物≥32% 4）PH 3.8—4.5 5）气味 ： 玉米浆特开水解罐人孔盖，打开水解罐排污阀，冲洗罐壁后把水排
尽，检查放料罐底阀要求关闭无漏点，检查其它水解罐的罐 体阀门要求无漏点。
取样口排污阀门→开取样口蒸汽阀门→进入升温阶段。 5）待温度升至90℃后，自控人员排风设置改为4m3/min。种子
罐主操关移种蒸汽阀，稍开排污阀。
6）待罐压达到0.15MPa时，种子罐主操关接种口蒸汽阀→开接 种管上端球阀使罐内向外排气→打开浓糖流加两位阀→关浓 糖流加手动球阀→开浓糖流加小排气，向罐外排气→关取样 口蒸汽阀开取样阀向外排气。
赖氨酸发酵工艺知识
2016.10
水解岗位管辖范围 水解岗位管辖范围包括硫酸铵玉米浆水解、压滤二个操作
单元。
工艺原理
在一定温度、压力和高盐硫酸铵的作用下，将浓玉米浆 中的蛋白质水解成小分子的氨基酸及多肽类等营养物质， 经过压滤去除其中的絮状物质和杂质后供发酵菌体利用。
工艺流程图
硫酸铵 玉米浆
水解 罐
种子罐开车 种子罐空消 1）空消前先查看维修《查罐记录》，记录为“正常”后，方
可消罐。 2）空消种子罐前确认种子罐降温水进水阀和回水阀处于关闭
状态，退水端排地阀处于开启状态，使盘管内的水自然排 掉。 3）紧固人孔盖所有螺栓，不得遗漏。 4）种子罐主操通知种子罐自控人员空消开始：自控人员将罐 压设置在0.15MPa，排风阀开启度设置100%；种子罐主操 打开液氨手动阀后通知自控打开液氨电动阀，向罐内通入 液氨10秒钟。种子罐主操关进风调节阀的上侧风管截止阀 →开半圈风管蒸汽阀→全开移种管内侧截止阀→关移种管 上端球阀→开启半圈移种蒸汽阀→关接种口上端阀门→开 接种口下端阀门→开接种口蒸汽阀→开取样口阀门→关取
赖氨酸的介绍(2)
离子交换法提取赖氨酸
调pH，加入絮凝剂
发酵液 → 菌体分离 → 上清液 → 离子交换 → 真空浓缩
菌体 → 水洗 → 二次菌体分离 → 上清液 饲料 ← 菌体
母液
离心分离 ← 重结晶 ← 粗结晶 ← 离心分离 ← 结晶 二次母液 结晶 → 干燥 → Lys成品
赖氨酸生产工艺中三废处理
赖氨破生产废水处理方法可归纳为两种 • 即厌氧—好氧处理工艺和预处理降低硫酸根离 子和铵根离子的浓度；
2.化学合成法 3.直接发酵法
酶法
• 主要用生产尼龙原料己内酰胺时生成的大量副 产物环己烯为起始原料，化学方法合成 DL-氨 基己内酰胺，然后以此作为酶反应的底物，经 罗伦氏隐球酵母生产的L-氨基己内酰胺水解酶 ，和从奥巴无色杆菌菌体中分离到的α-氨基己 内酰胺外消旋酶共同作用，转变为L-赖氨酸。 • 该工艺由于反应速度快，原料便宜，产酸率高 ，已投入工业生产。
赖氨酸的介绍
WE ARE SEEING THE WORLD IN COLOR
Content
概述
合成路线
制药工艺
三废处理
概述
科技名词定义
• 中文名称：赖氨酸 • 英文名称：lysine;Lys • 分子式： HOOCCH(NH2)(CH2)4NH2 • 应用学科：生物化学与分 子生物学（一级学科）； 氨基酸、多肽与蛋白质（ 二级学科
• 后厌氧—好氧处理工艺。
生石灰法沉淀处理
• 浓废水经调pH沉淀处理后，COD去除45％左右 ，S04去除90％左右。在其进行生化处理前需进 行预处理。采用干燥生石灰与水配制的乳液（ 临用时配制)处理此废水，即住废水中加人过饱 和的石灰乳，进行充分搅拌、沉淀，以去除废 水中的硫酸根。 • 搅拌时间对去除效果影响试验的结果见表3—43 ，在最佳搅拌时间对COD去除效果的试验结果 见表3—44。
赖氨酸生物合成途径
4、解除代谢互锁 在乳糖发酵短杆菌中，赖氨酸的生物合成 与亮氨酸之间存在代谢互锁，赖氨酸生物合 成分支的第一个酶（DDP合成酶）受亮氨酸的 阻遏。 解除这一代谢互锁的方法:
①选育亮氨酸缺陷型菌株，或者以抗AEC的赖 氨酸的生产菌为出发菌株，经诱变得抗AEC兼 亮氨酸缺陷型菌株
②选育抗亮氨酸结构类似物突变株 从遗传上解除亮氨酸对DDP合成酶的阻遏 ③选育对苯醌或喹啉衍生物敏感株 5.增加前体物的合成和阻塞副产物的生成
天冬氨酸
①
天冬氨酰磷酸
天冬氨酸-β-半醛 ② ③ 二氢吡啶-2，6高丝氨酸 二羧酸
④
高丝氨酸 磷酸 苏氨酸
⑤
O-琥珀酸 高丝氨酸
赖氨酸
蛋氨酸
反馈抑制 阻遏
异亮氨酸
优先合成
三、赖氨酸生产菌的育种途径
出发菌株的选择 — 代谢调节比较简单的细 菌（如黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、乳糖发 酵短杆菌等） 1、优先合成的转换：渗漏缺陷型的选育
第五章
氨基酸发酵机制
第一节
氨基酸生物合成的调节机制
（一）反馈抑制与优先合成
A
B
C
D
E
反馈抑制
反馈阻遏
氨基酸生物合成调节机制的基本模式
E D
A
B
C
F G
优先合成
反馈抑制
在合成途径分枝点处的优先合成
• （二）其他特殊的控制机制 • 1.多终产物控制 • 催化分支合成途径共同部分的初始酶，在仅
一种氨基酸终产物过剩时，完全不受或微弱或
第二节谷氨酸的发酵机制 一、谷氨酸的生物合成途径及调节机制
1、EMP途径、HMP途径 谷氨酸生产菌存在着两种代谢途径：EMP、HMP ； EMP/HMP=10/90。 2、TCA、DCA和CO2固定作用 1）.TCA环（三羧酸循环） 2）.DCA环（乙醛酸循环） 3）.CO2固定 PEP+CO2+GDP PEP羧化酶 草酰乙酸+GDP CO2 苹果酸脱氢酶 苹果酸酶 丙酮酸 苹果酸 草酰乙酸 CO2 NAD+ NADH+H+
赖氨酸的生物合成
10
11
S一(2一氨基乙基)一L一半胱氨酸(AEC)
12
把醋酸添加到含糖培养基中, 诱导合成二羟醋酸盐循环酶, 是增加转化率的有 希望的办法。采用这个方法, 产率能达到0.4。
13
合成途径、代谢控制机制与其指导意义
125030107 1
赖氨酸简介
Lys
赖氨酸是人体必需氨基酸之一，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。
2
菌种
大肠杆菌 谷氨酸棒杆菌、北京棒杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短杆菌 等谷氨酸产生菌 高丝氨酸营养缺陷型兼AEC抗性突变株
菌种谷氨酸棒杆菌北京棒杆菌黄色短杆菌乳糖发酵短杆菌等谷氨酸产生菌大肠杆菌高丝氨酸营养缺陷型兼aec抗性突变株路径生物调节高丝氨酸营养缺陷型柠檬酸合成酶缺陷型丙酮酸激酶缺陷型谷氨酸营养缺陷型化学调节羧化葡萄糖tca循环草酰乙酸中间体pep乙醛酸循环乙酸1诱导tca一循环的酶创造促成诱导tca循环的关键酶如异柠檬酸脱氢酶icdh的条件借助通气保持tca一循环酶的活力2诱导乙醛酸循环的酶醋酸添加引起乙醛酸循环酶合成根据异柠檬酸分介酶活力控制3保持pep一羧化酶活力4排除副产物合成主要副产物是乳酸和某些氨基酸谷氨酸酞胺丙氨酸和绷氨酸
2、诱导乙醛酸循环的酶 醋酸添加引起乙醛酸循环酶合成(根据异柠檬酸分介酶活力控 制)
3、保持PEP一羧化酶活力
4、排除副产物合成 主要副产物是乳酸和某些氨基酸(谷氨酸酞胺、丙氨酸和绷氨 酸)。 乳酸通常是与通风不良有关
8
指导意义
可通过筛选营养缺陷型获得高产菌株 可对参与反应的酶的调节增加产量 对大多数菌种，良好的通风
11
S一(2一氨基乙基)一L一半胱氨酸(AEC)
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把醋酸添加到含糖培养基中, 诱导合成二羟醋酸盐循环酶, 是增加转化率的有 希望的办法。采用这个方法, 产率能达到0.4。
13
合成途径、代谢控制机制与其指导意义
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赖氨酸简介
Lys
赖氨酸是人体必需氨基酸之一，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。
2
菌种
大肠杆菌 谷氨酸棒杆菌、北京棒杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短杆菌 等谷氨酸产生菌 高丝氨酸营养缺陷型兼AEC抗性突变株
菌种谷氨酸棒杆菌北京棒杆菌黄色短杆菌乳糖发酵短杆菌等谷氨酸产生菌大肠杆菌高丝氨酸营养缺陷型兼aec抗性突变株路径生物调节高丝氨酸营养缺陷型柠檬酸合成酶缺陷型丙酮酸激酶缺陷型谷氨酸营养缺陷型化学调节羧化葡萄糖tca循环草酰乙酸中间体pep乙醛酸循环乙酸1诱导tca一循环的酶创造促成诱导tca循环的关键酶如异柠檬酸脱氢酶icdh的条件借助通气保持tca一循环酶的活力2诱导乙醛酸循环的酶醋酸添加引起乙醛酸循环酶合成根据异柠檬酸分介酶活力控制3保持pep一羧化酶活力4排除副产物合成主要副产物是乳酸和某些氨基酸谷氨酸酞胺丙氨酸和绷氨酸
2、诱导乙醛酸循环的酶 醋酸添加引起乙醛酸循环酶合成(根据异柠檬酸分介酶活力控 制)
3、保持PEP一羧化酶活力
4、排除副产物合成 主要副产物是乳酸和某些氨基酸(谷氨酸酞胺、丙氨酸和绷氨 酸)。 乳酸通常是与通风不良有关
8
指导意义
可通过筛选营养缺陷型获得高产菌株 可对参与反应的酶的调节增加产量 对大多数菌种，良好的通风
赖氨酸的生产工艺
赖氨酸发酵工艺及控制要点(2)
（2）发酵培养基构成 不同菌株，发酵培养基旳构成不完全
相同，赖氨酸发酵培养基旳构成见有关文 件。
赖氨酸发酵工艺及控制要点(3)
（3）发酵工艺条件及影响原因 温度、 pH值控制、种龄和接种量、 供 氧对赖氨酸发酵旳影响、生物素对赖氨酸 生物合成旳影响、硫酸铵对赖氨酸发酵旳 影响。
直接发酵法工艺流程
赖氨酸旳两步发酵法
先使用大肠杆菌旳赖氨酸缺陷型菌株，因 缺乏二氨基庚二酸脱羧酶，不能生成赖氨 酸，于是积累大量旳二氨基庚二酸 （DAP）。
然后再选用具有二氨基庚二酸脱羧酶旳产 气杆菌或大肠杆菌，进行酶法脱羧而生成 L-赖氨酸。
4.1 L-赖氨酸生产菌种及扩大培养
直接发酵法生产赖氨酸工艺生产菌种： 中科院北京微生物研究所选育旳北京棒杆菌
1977年，日本东丽企业以合成旳己内酰 胺为原料，用酶法生产L-赖氨酸。
1.赖氨酸概述 (4)
目前，国际上赖氨酸产生菌种旳生产水平 一般为12～14 g/L，对糖旳转化率为45%。 采用淀粉水解糖（或纯糖）发酵，其产酸 率、提取率较高；而采用糖蜜发酵，其产 酸率、提取率要低某些。
1.赖氨酸概述 (5)
赖氨酸发酵工艺及控制要点(9)
硫酸铵对赖氨酸发酵旳影响 硫酸铵对赖 氨酸发酵影响很大。当硫酸铵含量大时菌 体生长迅速，使赖氨酸产量低。但在无其 他铵离子情况下，用量为4.0%～4.5%时赖 氨酸产量最高。
6. 赖氨酸旳提取和精制
赖氨酸旳提炼过程涉及： 发酵液预处理 提取 精制
6.1 赖氨酸发酵液旳主要性质
采用淀粉水解糖(或纯糖)发酵，其产酸率 为9%～11%，提取率为83%～87%，原ห้องสมุดไป่ตู้消 耗3.2～3.5t(淀粉)/t(赖氨酸)；
赖氨酸的生产工艺
1.赖氨酸概述 2
赖氨酸广泛存在于动物蛋白质中,赖氨酸 的生产最早是用酸水解酪素,经分离谷氨 酸后制得,其后又从血粉中提取 猪血粉中 赖氨酸含量约9%～10% ,但这种方法,工艺 比较复杂,产量受到限制,
1.赖氨酸概述 3
1960年以来,日本用营养缺陷型的谷氨酸 菌株直接发酵生产赖氨酸,其产量不断扩 大,
2.赖氨酸的性质 1
赖氨酸盐酸盐的化学式为C6H14O2N2·HCl, 含氮量为15.34%,相对分子质量182.65,
由于游离的赖氨酸易吸收空气中的二氧化 碳,故制取结晶比较困难，一般商品都是 赖氨酸盐酸盐的形式，
2. 赖氨酸的性质 2
赖氨酸的化学名为2,6-二氨基己酸,具有 不对称的α-碳原子,故有两种光学活性 的异构体 L/D型 ,
氨水+氯化铵洗脱
通过调节氨水与氯化铵的物质的量之比为 1:1,可直接使赖氨酸成单盐酸盐形式存在, 不需在中和,
洗脱剂 3
3 氢氧化钠洗脱 特点是没有氨味,容 易操作,但在洗脱液中Na+含量较高,影响 赖氨酸的提纯精制,
洗脱剂 4
洗脱剂的浓度对洗脱效果有影响,一般来 讲,为了分离只能用适当浓度的洗脱剂， 如果洗脱剂浓度太高,达不到洗脱目的， 如果洗脱剂浓度太低,洗脱时间长,收集不 集中,赖氨酸浓度低，
赖氨酸发酵工艺及控制要点 8
生物素对赖氨酸生物合成的影响 在以葡 萄糖,丙酮酸为唯一碳源的情况下,添加过 量生物素 200～500μg/L ,赖氨酸积累量 显著增加,因为生物素量增加,促进了草酰 乙酸的合成,增加了天冬氨酸供给，
生物素对赖氨酸生物合成的影响 续
另一方面,过量生物素使细胞内合成的谷 氨酸对谷氨酸脱氢酶起反馈抑制作用,抑 制谷氨酸的大量合成,使代谢流转向合成 天冬氨酸的方向进行,
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一级种子培养：培养基：葡萄糖2％、玉米浆1-2％、尿素0.1%、 磷酸氢二钾0.1%、硫酸镁0.04%、硫酸氨0.4%。pH7.0-7.2。 培养条件：30-32℃，培养15-16h。
二级种子培养：用种子罐培养，用水解糖代替葡萄糖。
培养条件：温度30－32℃；通风量1：0.2(V/V)，搅拌 200r/min。 时间8－11h。
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。
2.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。
3.用于医药工业 赖氨酸可用于配制复合氨基酸输
结晶 → 干燥 → Lys成品
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14
种子培养
斜面菌种
一级种子培养
二级种子培养
发酵罐
斜面种子的制备：要求种子纯，没有杂菌和噬菌体污染。
培养基：蛋白胨1％、牛肉膏1％、氯化钠0.5%、葡萄糖0.5%、 琼脂2％。组成pH7.0-7.2琼脂培养基。灭菌后30℃保温24h检 查无菌后放冰箱备用。 培养条件：30－32℃培养18-24h。
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赖氨酸发酵罐工艺条件
培养基：
1、碳源: 葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖（来源于 大米、玉米合薯类）；糖蜜（甘蔗、甜菜）
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
目前，工业生产采用大豆饼粉。花生饼粉和毛发的 水解液为有机氮源，用量2－5％。 温度：前期32℃，中后期34℃
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发酵工艺流程
压缩空气 过滤器
斜面 摇瓶种子 种子罐 发酵罐 提取 分离 赖氨酸
淀粉水解糖 灭菌
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13
离子交换法提取赖氨酸
调pH，加入絮凝剂
发酵液 → 菌体分离 → 上清液 → 离子交换 → 真空浓缩
菌体 → 水洗 → 二次菌体分离 → 上清液
饲料 ← 菌体
母液
离心分离 ← 重结晶 ← 粗结晶 ← 离心分离 ← 结晶 二次母液
2）离子交换吸附及洗脱：铵型阳离子交换树脂， 洗脱剂为氨水加氯化铵；用茚三酮检查流出 液，pH9.5～12，得率可达90%～95%
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3）真空浓缩：去除氨，并提高Lys含量，真空 时温度65℃，浓度22～23°Bé
4）中和结晶：加入工业盐酸，搅拌，pH5.2， 自然冷却结晶，至5℃结晶完全（粗结晶，含 一分子结晶水的粗L-Lys盐酸盐）
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7
❖ 两步发酵法
❖ 先使用大肠杆菌的赖氨酸缺陷型菌株，因缺 少二氨基庚二酸（DAP）,积累大量DAP，再 选用有DAP脱羧酶的产气杆菌或大肠杆菌， 进行酶法脱羧生产L-赖氨酸。
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二、酶法
α-氨基己内酰胺外 消旋酶
L氨基己内酰胺 水解酶
DL-氨基己内酰胺
L-赖氨酸
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三、水解法
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作用
1．提高智力、促进生长、增强体质。
2．增进食欲、改善营养不良状况。
3．改善失眠，提高记忆力。
4．帮助产生抗体、激素和酶，提高免疫力、
增加血色素。
5．帮助钙的吸收，治疗防止骨质疏松症 。
6．降低血中甘油三酯的水平，预防心脑血管
疾病的产生。
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4
赖氨酸的用途
1.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
维生素B1 ：有促进作用
醋酸：加入醋酸比单独采用糖质原料Lys产量高
硫酸铵：适当增加，4%～4.5% 流加糖和其它生长因 子
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1）发酵液的处理：菌体分离
离心分离法：高速离心机分离除去菌体，用碟 片式自动卸渣高速离心机，分离菌体和草酸 钙等
添加絮凝剂沉淀法：用草酸除去发酵液中的 Ca2+ ，调节pH至2～3，加入絮凝剂（如聚丙 烯酰胺），使菌体聚集而沉淀。然后加助滤 剂过滤即可除去菌体。
赖氨酸的生产工艺
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赖氨酸的基本信息
学名：2，6-二氨基
己酸。蛋白质中唯一带有 侧链伯氨基的氨基酸。L赖氨酸是组成蛋白质的常 见20种氨基酸中的一种碱 性氨基酸，是哺乳动物的 必需氨基酸和生酮氨基酸。 在蛋白质中的赖氨酸可以 被修饰为多种形式的衍生 物。
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赖氨酸的性能
是人体不能自身合成但又十分需要的八种 氨基酸之一。因食物中缺乏赖氨酸，所以又称 之为“第一必须氨基酸”，将赖氨酸添加到食 品中可以提高蛋白质的利用率，从而大大强化 食品的营养，是一种优良的食品强化剂。
5）重结晶：用蒸馏水溶解，11-12°Bé，加入 活性炭脱色，压滤，再真空浓缩至22°Bé， 再结晶、冷却、离心分离并水洗
pH： 6.5～7.5，最适6.5～7.0。
pH控制：流加尿素或氨水。
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种龄：对数生长期种子
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。
供氧：充足。
生物素：（1）赖氨酸生产菌为生物素缺陷型，发酵 培养基中需要生物素作 为生长因子。（2）过量生物 素可促使细胞内合成的谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的反馈 抑制作用增强，抑制谷氨酸大量生成，使代谢流通向 合成天冬氨酸方向进行，增加其含量，提高赖氨酸产 量。（3）要充足，20～30g/L以上
❖ 从动物蛋白质中提取赖氨酸的方法。 ❖ 一般用乳酪素或血粉，血粉应用较多。
❖ 盐酸水解 真空浓缩 除氯化氢 滤去不 溶的中性氨基酸 稀释 过柱 得成品
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发酵法生产赖氨酸
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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。
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
赖氨酸的生产方法
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6
一、发酵法
❖ 直接（一步）发酵
❖ 斜面菌种 种子培养 发酵 上柱交换 氨水洗脱 真空浓缩 调ph5-6 粗赖氨酸 盐酸盐 重结晶，脱色 精制L-赖氨酸盐 酸盐
二级种子培养：用种子罐培养，用水解糖代替葡萄糖。
培养条件：温度30－32℃；通风量1：0.2(V/V)，搅拌 200r/min。 时间8－11h。
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。
2.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。
3.用于医药工业 赖氨酸可用于配制复合氨基酸输
结晶 → 干燥 → Lys成品
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种子培养
斜面菌种
一级种子培养
二级种子培养
发酵罐
斜面种子的制备：要求种子纯，没有杂菌和噬菌体污染。
培养基：蛋白胨1％、牛肉膏1％、氯化钠0.5%、葡萄糖0.5%、 琼脂2％。组成pH7.0-7.2琼脂培养基。灭菌后30℃保温24h检 查无菌后放冰箱备用。 培养条件：30－32℃培养18-24h。
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赖氨酸发酵罐工艺条件
培养基：
1、碳源: 葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖（来源于 大米、玉米合薯类）；糖蜜（甘蔗、甜菜）
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
目前，工业生产采用大豆饼粉。花生饼粉和毛发的 水解液为有机氮源，用量2－5％。 温度：前期32℃，中后期34℃
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发酵工艺流程
压缩空气 过滤器
斜面 摇瓶种子 种子罐 发酵罐 提取 分离 赖氨酸
淀粉水解糖 灭菌
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离子交换法提取赖氨酸
调pH，加入絮凝剂
发酵液 → 菌体分离 → 上清液 → 离子交换 → 真空浓缩
菌体 → 水洗 → 二次菌体分离 → 上清液
饲料 ← 菌体
母液
离心分离 ← 重结晶 ← 粗结晶 ← 离心分离 ← 结晶 二次母液
2）离子交换吸附及洗脱：铵型阳离子交换树脂， 洗脱剂为氨水加氯化铵；用茚三酮检查流出 液，pH9.5～12，得率可达90%～95%
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3）真空浓缩：去除氨，并提高Lys含量，真空 时温度65℃，浓度22～23°Bé
4）中和结晶：加入工业盐酸，搅拌，pH5.2， 自然冷却结晶，至5℃结晶完全（粗结晶，含 一分子结晶水的粗L-Lys盐酸盐）
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❖ 两步发酵法
❖ 先使用大肠杆菌的赖氨酸缺陷型菌株，因缺 少二氨基庚二酸（DAP）,积累大量DAP，再 选用有DAP脱羧酶的产气杆菌或大肠杆菌， 进行酶法脱羧生产L-赖氨酸。
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二、酶法
α-氨基己内酰胺外 消旋酶
L氨基己内酰胺 水解酶
DL-氨基己内酰胺
L-赖氨酸
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9
三、水解法
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3
作用
1．提高智力、促进生长、增强体质。
2．增进食欲、改善营养不良状况。
3．改善失眠，提高记忆力。
4．帮助产生抗体、激素和酶，提高免疫力、
增加血色素。
5．帮助钙的吸收，治疗防止骨质疏松症 。
6．降低血中甘油三酯的水平，预防心脑血管
疾病的产生。
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赖氨酸的用途
1.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
维生素B1 ：有促进作用
醋酸：加入醋酸比单独采用糖质原料Lys产量高
硫酸铵：适当增加，4%～4.5% 流加糖和其它生长因 子
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1）发酵液的处理：菌体分离
离心分离法：高速离心机分离除去菌体，用碟 片式自动卸渣高速离心机，分离菌体和草酸 钙等
添加絮凝剂沉淀法：用草酸除去发酵液中的 Ca2+ ，调节pH至2～3，加入絮凝剂（如聚丙 烯酰胺），使菌体聚集而沉淀。然后加助滤 剂过滤即可除去菌体。
赖氨酸的生产工艺
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赖氨酸的基本信息
学名：2，6-二氨基
己酸。蛋白质中唯一带有 侧链伯氨基的氨基酸。L赖氨酸是组成蛋白质的常 见20种氨基酸中的一种碱 性氨基酸，是哺乳动物的 必需氨基酸和生酮氨基酸。 在蛋白质中的赖氨酸可以 被修饰为多种形式的衍生 物。
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2
赖氨酸的性能
是人体不能自身合成但又十分需要的八种 氨基酸之一。因食物中缺乏赖氨酸，所以又称 之为“第一必须氨基酸”，将赖氨酸添加到食 品中可以提高蛋白质的利用率，从而大大强化 食品的营养，是一种优良的食品强化剂。
5）重结晶：用蒸馏水溶解，11-12°Bé，加入 活性炭脱色，压滤，再真空浓缩至22°Bé， 再结晶、冷却、离心分离并水洗
pH： 6.5～7.5，最适6.5～7.0。
pH控制：流加尿素或氨水。
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种龄：对数生长期种子
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。
供氧：充足。
生物素：（1）赖氨酸生产菌为生物素缺陷型，发酵 培养基中需要生物素作 为生长因子。（2）过量生物 素可促使细胞内合成的谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的反馈 抑制作用增强，抑制谷氨酸大量生成，使代谢流通向 合成天冬氨酸方向进行，增加其含量，提高赖氨酸产 量。（3）要充足，20～30g/L以上
❖ 从动物蛋白质中提取赖氨酸的方法。 ❖ 一般用乳酪素或血粉，血粉应用较多。
❖ 盐酸水解 真空浓缩 除氯化氢 滤去不 溶的中性氨基酸 稀释 过柱 得成品
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10
发酵法生产赖氨酸
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11
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。
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
赖氨酸的生产方法
ppt课件
6
一、发酵法
❖ 直接（一步）发酵
❖ 斜面菌种 种子培养 发酵 上柱交换 氨水洗脱 真空浓缩 调ph5-6 粗赖氨酸 盐酸盐 重结晶，脱色 精制L-赖氨酸盐 酸盐