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年產(chǎn)100噸l-賴氨酸發(fā)酵生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)-在線瀏覽

2025-07-18 12:34本頁面
  

【正文】 1億多瓶,每年以15%~20%的速度遞增。賴氨酸的生產(chǎn)方法主要有抽提法,化學(xué)合成法,酶法與發(fā)酵法(添加前體發(fā)酵法和直接發(fā)酵法)。自1960年,日本用谷氨酸棒桿菌的高絲氨酸缺陷型突變菌株發(fā)酵生產(chǎn)賴氨酸獲得成功后,直接發(fā)酵法生產(chǎn)賴氨酸就成了主要方法。[8]2生產(chǎn)工藝賴氨酸產(chǎn)生菌有:細(xì)菌中包括棒狀桿菌、短桿菌、諾卡氏菌、念球菌、假單孢菌、埃希氏菌、芽孢桿菌等;真菌中主要有酵母、加斯酵母、隱球酵母等。[9~11]以黃色短桿菌為出發(fā)菌株,天冬氨酸激酶(AK)是變構(gòu)酶,具有兩個(gè)變構(gòu)部位,可以與終產(chǎn)物結(jié)合,受終產(chǎn)物影響,當(dāng)只有一種終產(chǎn)物(賴氨酸或蘇氨酸)與酶變構(gòu)部位結(jié)合時(shí),酶活性不受影響,當(dāng)兩種終產(chǎn)物(賴氨酸和蘇氨酸)同時(shí)過量存在,即兩種 終產(chǎn)物同時(shí)與酶兩個(gè)變構(gòu)部位結(jié)合時(shí),酶的活性受到抑制,這種終產(chǎn)物的反饋抑制稱為協(xié)同反饋抑制。當(dāng)甲硫氨酸過剩時(shí),阻遏琥珀酰高絲氨酸合成酶的合成,代謝流轉(zhuǎn)向合成蘇氨酸方向進(jìn)行。由于蘇氨酸過剩,反饋抑制高絲氨酸脫氫酶,使代謝流轉(zhuǎn)向合成賴氨酸。賴氨酸生物合成分支途徑第一個(gè)酶(DDP合成酶)和第二個(gè)酶(DDP還原酶)均 不受賴氨酸反饋抑制和阻遏。以黃色短桿菌為出發(fā)菌株,根據(jù)菌株的特性,可以從以下幾個(gè)方面來選 圖11黃色短桿菌賴氨酸生物合成調(diào)節(jié)機(jī)制 圖12黃色短桿菌中谷氨酸、天冬氨酸生物合成調(diào)節(jié)機(jī)制育賴氨酸產(chǎn)(1)優(yōu)先合成的轉(zhuǎn)換——滲漏缺陷型的選育在野生型中,賴氨酸生物合成途徑第一分支處,由于高絲氨酸脫氫酶的活性比DDP 合成酶高15倍,代謝流優(yōu)先向合成蘇氨酸方向進(jìn)行。當(dāng)高絲氨酸脫氫酶活性很低,所合成的蘇氨酸少,不足以與賴氨酸共同對天冬氨酸激酶活性的協(xié)同反饋抑制作用,就可以過量積累賴氨酸。此突變株的高絲氨酸脫氫酶活性僅為野生株的1/30。這是因?yàn)榛钚院艿偷母呓z氨酸脫氫酶容易受蘇氨酸抑制或蛋氨酸阻遏,相應(yīng)地造成蘇氨酸或蛋氨酸缺乏,而抑制生長。于是通過誘變使高絲氨酸脫氫酶缺失,切斷通向蘇氨酸、蛋氨酸的代謝流。 (3)抗結(jié)構(gòu)類似物突變株的選育選育抗結(jié)構(gòu)類似物突變株是賴氨酸發(fā)酵育種的重要手段,這種突變株遺傳性地解除終產(chǎn)物對自身合成途徑的酶的調(diào)節(jié)控制,不受培養(yǎng)基中所要求的物質(zhì)濃度影響,生產(chǎn)比較穩(wěn)定。賴氨酸結(jié)構(gòu)類似物的作用機(jī)制是起假反饋抑制作用。但AEC單獨(dú)存在時(shí)對酶活性沒有抑制作用。具有這一特點(diǎn)的菌株叫做抗結(jié)構(gòu)類似物突變株或代謝調(diào)節(jié)突變株。 (4)增加前體物的合成和阻塞副產(chǎn)物生成丙酮酸、草酰乙酸和天冬氨酸是賴氨酸合成的前體物,特別是天冬氨酸。一方面增加天冬氨酸濃度,能夠抵消變構(gòu)抑制劑的影響;同時(shí)使基質(zhì)充分地用于合成這些前體物,使前體物充分地用于合成賴氮酸。天冬氨酸對磷酸烯醇丙酮酸羧化酶有反饋抑制作用,這種抑制作用由于α酮戊二酸存在而增強(qiáng)。 L 賴氨酸發(fā)酵條件的優(yōu)化培養(yǎng)條件的優(yōu)化與否直接影響到代謝方式及代謝流量的變化 ,從而影響到目的產(chǎn)物的產(chǎn)量。對于基因工程菌而言 ,培養(yǎng)條件對目的基因的高效表達(dá) ,質(zhì)粒穩(wěn)定性等具有重要影響。7H2O 、CaCO3 15。最佳發(fā)酵培養(yǎng)基(g/L):葡萄糖170、(NH4)2SO4 5MgSO4①通過TCA循環(huán):②通過磷酸烯醇丙酮酸羧化反應(yīng):(%)種子培養(yǎng)基(g/L)配方表葡萄糖25硫酸銨5玉米漿35磷酸二氫鉀1七硫酸鎂碳酸鈣15發(fā)酵培養(yǎng)基(g/L)配方表葡萄糖170硫酸銨55玉米漿磷酸二氫鉀七硫酸鎂L蘇氨酸40碳酸鈣45接種量2%斜面培養(yǎng) 種子培養(yǎng) 發(fā)酵罐(1)斜面培養(yǎng) L賴氨酸斜面菌種培養(yǎng)基(g/L):葡萄糖5 ,牛肉膏10 ,蛋白胨10 ,NaCl 5 ,瓊脂25 ,pH (2)種子培養(yǎng)基:葡萄糖25 , (NH4)2SO45 ,玉米漿35 , KH2PO4 1 , MgSO47H2O ,L蘇氨酸40,CaCO3 45 , pH 3物料衡算和能量衡算L賴氨酸生產(chǎn)工藝指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下表所示:淀粉原料中含淀粉量80%,含水14%指標(biāo)名稱指標(biāo)數(shù)指標(biāo)名稱指標(biāo)數(shù)生產(chǎn)規(guī)模100t/a糖濃度170kg/m3生產(chǎn)方法中糖發(fā)酵淀粉糖化轉(zhuǎn)化率95%生產(chǎn)天數(shù)300糖酸轉(zhuǎn)化率%倒罐率%L賴氨酸含量%發(fā)酵時(shí)間72h一周期產(chǎn)量1333kg質(zhì)量純度99%提取率80%發(fā)酵周期、周期數(shù)T=發(fā)酵時(shí)間+間歇時(shí)間=72+24=96(h)=4(d)周期數(shù)=300/4=75(個(gè))以下以一周期為例,計(jì)算生產(chǎn) L賴氨酸耗用的原料及其他物料的量。(170%80%99%)=式中: 170-發(fā)酵培養(yǎng)基糖濃度kg/m3 %-糖酸轉(zhuǎn)化率 80%-提取率 99%-除去倒罐率后發(fā)酵成功率
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