Produksjon av lysin: forskjellige fremstillingsmetoder av lysin

Produksjon av lysin: forskjellige fremstillingsmetoder for lysin!

Lysin er en aminosyre som er avgjørende for dyr og menneskelig ernæring. Det forekommer i planteproteiner bare i lave konsentrasjoner; Tilsetning av lysin kan derfor øke kvaliteten på plantefôr.

Lysin produseres i dag bare ved mikrobielle prosesser, og en rekke tilnærminger for produksjonen er blitt utviklet.

Lysinproduksjon via diaminopimelsyre:

Lysin-histidin-dobbelt auxotrofiske mutanter o Escherichia coli (ATCC 13002) produserer diaminopimelinsyre (DAP) på et melassmedium med et utbytte på 19-24 g / l. Hele fermenteringsløsningen, inkludert cellematerialet, inkuberes deretter med Aerobacter aerogenes (ATCC 12409) ved 35 ° C. Etter 20 timer har DAP blitt kvantitativt dekarboksylert til L-lysin, LL-DAP må transformeres til meso former ved racemisering før dekarboksyleringstrinnet.

Omdannelse av DL-a-aminokaprolaktam:

Den enzymatiske av DL-aminokaprolaktam i L-lysin foregår i henhold til skjemaet som nevnt.

Ved 10% DL-aminokaprolaktamoppløsning (pH 8, 0) tilsettes 0, 1% (w / v) aceton-tørkede celler av Cryptococcus laurentii og Achromobacter obae. En omdannelseseffektivitet på 99, 8% oppnås ved 40 ° C etter 24 timer.

Direkte gjæring:

Produksjonsstammer:

Effektive lysinprodusenter finnes blant glutaminsyrefrembringende mutanter av Corynebacterium og Brevibacterium som er homoserin auxotrofer eller blant metionin-treonin-dobbelt auxotrofer. Høye lysinproduksjonsstammer finnes også blant organismer som er resistente mot lysinantimetabolitten S- (P-aminoetyl) -L-cystein (AEC). De viktigste lysinsekreterende stammene er C. glutamicum, B.flavutn, B. lactofermentum, etc.

Protoplastfusjon mellom høyutviklede stammer og villstammer av B. lactofermentum, Corynebacterium og Brevibacterium mutanter har ført til stammer med forbedrede vekstegenskaper eller høyere effektiviteter.

Kloningsstudier med E. coli, ved bruk av plasmid pBR322 som vektor, har vist at bare i transformerte stammer som inneholder dap A, genet forekommer en signifikant økning i lysinproduksjon (6, 5 g / l). Enzymet ved dap A, dihydrodipicolinatsyntase (DDPS) er derfor indikert som et hastighetsbegrensende trinn for lysinbiosyntese. Studier har også blitt utført på transformasjonen av C. glutamicum med plasmid pAC2 som vektor for DDPS-kodende genet.

Biosyntese og Regidation:

Lysin syntetiseres i mikroorganismer enten via diaminopimelinsyreveien eller aminoadipinsyreveien. I en enkelt organisme brukes imidlertid bare ett av de to alternativene: Bakterier, actinomycetes, cyanobakterier, noen phycomycetes, all ascomycetes og basidiomycetes bruker den aminoadipiske banen.

Selv om to organismer kan bruke samme vei, kan måten banen er regulert av, være forskjellig.

I Escherichia coli er tre forskjellige regulatoriske prosesser involvert:

Jeg. To isoenzymer av homoserin dehydrogenase finnes som undertrykkes av L-metionin eller L-treonin.

ii. Tre isoenzymer av aspartokinase eksisterer, en som viser undertrykkelse av L-metionin, den andre viser multivalent undertrykkelse av L-treonin og L-isoleucin i tillegg til tilbakemeldingshemming av L-treonin, og den tredje viser tilbakemeldingshemming og undertrykkelse av L-lysin.

iii. Dihydropicolinate synthase, det første spesifikke enzymet av lysinbiosyntese, viser tilbakemeldingshemming på grunn av L-lysin.

For alle tre av disse enzymatiske reaksjonene må regulatoriske mekanismer elimineres for å oppnå overproduksjon av L-lysin som er nødvendig for sin kommersielle fremstilling.

I motsetning til E. coli er reguleringsmekanismen for lysinproducerende stammer, så som Corynebacterium glutamicum eller Brevibacterium flavum, mye enklere. Det er bare en aspartokinase og en homoserin dehydrogenase. Aspartokinase reguleres via multivalent tilbakemeldingshemming fra L-teronin og L-lysin.

Vilkår for kommersiell produksjon:

Sukkerrørmelasse brukes primært som karbonkilde i industriproduksjon; acetat, etanol eller alkaner kan også brukes. Gassformige ammoniakk- eller ammoniumsalter brukes som nitrogenkilder, urea brukes også dersom den produserende mikroorganismen har ureaseaktivitet. Vekstfaktor L-homoserin eller L-treonin og L-methonin må tilsettes, men i suboptimal konsentrasjon for å unngå uønskede regulatoriske effekter. Soyaproteinhydrolysater eller andre billige proteinkilder benyttes ofte. Biotininnholdet i mediet må være over 30 pg / l for optimal lysinproduksjon. Biotininnholdet i sukkerrørmelasse er vanligvis høyt nok, men hvis sukkerroemassas eller stivelseshydrolysater brukes, må biotin tilsettes.

En typisk gjæring basert på sukkerrørmelasse med C. glutamicum (stamme nr. 901) foregår som følger:

1. Første såkultur:

Glukose 20 g; pepton 10 g; kjøtt ekstrakt 5 g; NaCl 2, 5 g; vann 1 liter.

2. Second Seed Culture:

Sukkerrørmelasse 50 g; (NH4) 2S04 20 g; Mørk bratvann 50 g; CaCO3 10 g; vann 1 liter.

3. Hovedkultur:

Sukkerrørmelasse 200 g; soyaproteinhydrolysat 18 g; trykk kriger 1 liter. PH holdes nøytral med aq. NH ₃ . Gæringstid, 60 timer. Pumpehastighet 150 rpm; beluft 0, 6 vvm; temperatur 28 ° C.