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-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).