Fremstilling af lysin: Forskellige fremstillingsmetoder for lysin

Fremstilling af lysin: Forskellige produktionsmetoder for lysin!

Lysin er en aminosyre, der er essentiel for dyrs og menneskers ernæring. Det forekommer kun i planteproteiner i lave koncentrationer; Tilsætning af lysin kan derfor øge kvaliteten af ​​planteføde.

Lysin produceres i dag kun ved hjælp af mikrobielle processer, og der er udviklet en lang række tilgange til dets produktion.

Lysinproduktion via diaminopimelsyre:

Lysine-histidin-dobbelt auxotrofe mutanter o Escherichia coli (ATCC 13002) producerer diaminopimelsyre (DAP) på et melassemedium med et udbytte på 19-24 g / l. Hele fermenteringsopløsningen, inklusiv cellematerialet, inkuberes efterfølgende med Aerobacter aerogenes (ATCC 12409) ved 35 ° C. Efter 20 timer er DAP blevet kvantitativt dekarboxyleret til L-lysin, LL-DAP skal transformeres til meso dannes ved racemisering før decarboxyleringstrinnet.

Omdannelse af DL-a-amino caprolactam:

Det enzymatiske af DL-amino caprolactam i L-lysin finder sted ifølge ordningen som nævnt.

Ved 10% DL-amino caprolactamopløsning (pH 8, 0) tilsættes til 0, 1% (vægt / volumen) aceton-tørrede celler af Cryptococcus laurentii og Achromobacter obae. En omdannelseseffektivitet på 99, 8% opnås ved 40 ° C efter 24 timer.

Direkte fermentering:

Produktionsstammer:

Effektive lysinproducenter findes blandt glutaminsyreproducerende mutanter af Corynebacterium og Brevibacterium, som er homoserin-auxotrofer eller blandt methionin-threonin-dobbelt-auxotroffer. Høje lysinproducerende stammer findes også blandt organismer, der er resistente over for lysinantimetabolitten S- (P-aminoethyl) -L-cystein (AEC). De vigtigste lysinsekreterende stammer er C. glutamicum, B.flavutn, B. lactofermentum etc.

Protoplastfusion mellem højtydende stammer og vilde stammer af B. lactofermentum, Corynebacterium og Brevibacterium mutanter har ført til stammer med forbedrede vækstegenskaber eller højere effektiviteter.

Kloningsundersøgelser med E. coli ved anvendelse af plasmid pBR322 som vektor har vist, at kun i transformerede stammer, der indeholder dap A-genet, forekommer en signifikant stigning i lysinproduktion (6, 5 g / l). Enzymet ved dap A, dihydrodipicolinatsyntase (DDPS) er derfor angivet som et hastighedsbegrænsende trin for lysinbiosyntese. Der er også udført undersøgelser om transformationen af ​​C. glutamicum med plasmid pAC2 som vektor for det DDPS-kodende gen.

Biosyntese og Regidation:

Lysin syntetiseres i mikroorganismer enten via diaminopimelinsyrevejen eller aminoadipinsyrevejen. Imidlertid anvendes kun en af ​​de to alternativer i en enkelt organisme: Bakterier, actinomycetes, cyanobakterier, nogle phycomycetes, alle ascomycetes og basidiomycetes bruger den aminoadipiske vej.

Selv om to organismer må bruge den samme vej, kan den måde, hvorpå banen er reguleret, variere.

I Escherichia coli er der involveret tre forskellige reguleringsprocesser:

jeg. Der findes to isoenzymer af homoserin dehydrogenase, som er undertrykt af L-methionin eller L-threonin.

ii. Tre isoenzymer af aspartiokinase eksisterer, en der viser undertrykkelse af L-methionin, den anden viser multivalent undertrykkelse af L-threonin og L-isoleucin udover tilbagekoblingsinhibering af L-threonin, og den tredje viser tilbagekoblingsinhibering og -trykkelse af L-lysin.

iii. Dihydropicolinatsyntase, det første specifikke enzym af lysinbiosyntese, viser tilbagekoblingsinhibering på grund af L-lysin.

For alle tre af disse enzymatiske reaktioner skal reguleringsmekanismer elimineres for at opnå overproduktion af L-lysin, som er nødvendig for dets kommercielle forberedelse.

I kontrast til E. coli er reguleringsmekanismen for lysinproducerende stammer, såsom Corynebacterium glutamicum eller Brevibacterium flavum, meget enklere. Der er kun en aspartokinase og en homoserin dehydrogenase. Aspartokinase reguleres via multivalent tilbagekoblingsinhibering fra L-theronin og L-lysin.

Betingelser for kommerciel produktion:

Sukkerrørmelasse anvendes primært som kildemasse i industriel produktion; acetat, ethanol eller alkaner kan også anvendes. Gasformige ammoniak- eller ammoniumsalte anvendes som nitrogenkilder, urea anvendes også, hvis den producerende mikroorganisme har ureaseaktivitet. Vækstfaktor L-homoserin eller L-threonin og L-methonin skal tilsættes, men i suboptimal koncentration for at undgå uønskede regulatoriske virkninger. Sojaproteinhydrolysater eller andre billige proteinkilder anvendes ofte. Biotinindholdet i mediet skal være over 30 pg / l for optimal lysinproduktion. Biotinindholdet i sukkerrørmelasse er sædvanligvis højt nok, men hvis der anvendes sukkerroemassager eller stivelseshydrolysater, skal biotin tilsættes.

En typisk fermentering baseret på sukkerrørmelasse med C. glutamicum (stamme nr. 901) finder sted som følger:

1. Første sædekultur:

Glukose 20 g; pepton 10 g; kødekstrakt 5 g; NaCl 2, 5 g; vand 1 liter.

2. Second Seed Culture:

Sukkerrørmelasse 50 g; (NH4) 2S04 20 g; majs brækkevæske 50 g; CaCO3 10 g; vand 1 liter.

3. Hovedkultur:

Sukkerrørmelasse 200 g; sojaproteinhydrolysat 18 g; tryk kriger 1 liter. PH holdes neutral med aq. NH3. Gæringens varighed, 60 timer. Pumpehastighed 150 rpm; beluftning 0, 6 vvm; temperatur 28 ° C.