Chuyên đề 2 QUY TRÌNH SẢN XUÂT LYSINE pptx

Giới thiệu chung về acid amin Acid amin được phân thành một số họ trên cơ sở các phản ứng mởđầu chung trong quá trình sinh tổng hợp... Theo các nước châu Âu, Mỹ, Nhật thì thực phẩm chức

Chuyên đề 2

QUY TRÌNH SẢN XUÂT LYSINE

GV: Phạm Thị Tuyết Mai SV: Nguyễn Đức Vịnh Nguyễn Thị Hằng

Vi Thị Nhung Bùi Thị Thu Trang

Lớp 42 CNSH

Môn Môn học học: : Công Công nghệ nghệ sinh sinh học học thực thực phẩm phẩm

NỘI DUNG CHÍNH

PHẦN I MỞ ĐẦU

Lysine là một trong 12 axit amin thiết yếu cần có trong bữa ăn hằng ngày

Nó giúp tăng cường hấp thụ và duy trì canxi, ngăn cản sự bài tiết khoáng chấtnày ra ngoài cơ thể

Lysine được quan tâm hơn cả vì có nhu cầu khá cao nhưng lại thường bịthiếu hụt nhất trong các khẩu phần ăn chủ yếu dựa vào ngũ cốc (chiếm 70-80%năng lượng) Mặc khác, lysine dễ bị phá hủy trong quá trình chế biến nấu nướngthức ăn, và cơ thể tuyệt đối không thể tổng hợp được Do đó, thiếu lysine rấtphổ biến, đặc biệt ở trẻ nhỏ Thiếu lysine dẫn đến giảm tổng hợp protein cơ thể,làm cho trẻ chậm lớn, còi cọc, biếng ăn, hay bệnh, thiếu men tiêu hoá, thiếu nộitiết tố

Biện pháp tối ưu vẫn là bữa ăn đa dạng hợp lý, có đủ các chất dinh dưỡngtrong đó có lysine Thức ăn giàu lysine là trứng, sữa, thịt, cá, các loại đậu, nhất

là đậu nành Cũng có thể bổ sung lysine vào thực phẩm Một cách dễ thực hiệnkhác là có thể bổ sung thêm bằng thuốc bổ có lysine

PHẦN II NỘI DUNG

Text in hre

2.1 Giới thiệu chung về acid amin

Acid amin được phân thành một số họ trên cơ sở các phản ứng mởđầu chung trong quá trình sinh tổng hợp Các họ này là:

Họ acid amin thơm : phenylalanin , triptophan , tirozin

Họ aspactat : asparagin , acid aspactic , izoloxin , lisine ,metionin , treonin

Họ glutamat : alanin , loxin , valin

Họ xerin : xixtein , glixin , xerin

Aicd amin thường chứa nhóm – NH2 ( nhóm amin ) và – COOH (

nhóm cacboxil ) Các axit amin có cấu trúc đặc trưng như sau :

NH2

R – C – COOH

H

PHẦN II NỘI DUNG

Text in hre

2.2 Giới thiệu chung về Lysine

Lysine là một axit amin có chứa 2 nhóm (-NH2) và một nhóm COOH) Chúng có công thức hoá học như sau:

Khối lượng phân tử gam: 146.188 g/mol

Lysine là một α-amino acid

PHẦN II NỘI DUNG

Text in hre

2.2 Giới thiệu chung về Lysine

Lysine là một axit amin thuộc họ aspartat, được tổng hợp qua con đường trao đổi chất phân nhánh Qua con đường này còn có metionin, treonin, izoloxin cũng được tạo thành

2.2 Giới thiệu chung về Lysine

Lysine có nhiều trong trứng , thịt , sữa, cá, đậu nành… nhưng dễ bịphá huỷ trong quá trình chế biến, nấu nướng thức ăn Lysine giúp trẻ ănngon miệng, gia tăng chuyển hoá hấp thu tối đa dinh dưỡng

Cơ thể người và động vật thiếu lysine cơ thể sẽ khó hoạt động bìnhthường, đặc biệt ở động vật còn non và trẻ em sẽ xảy ra hiện tượng chậmlớn , trí tuệ phát triển kém, dễ thiếu men tiêu hoá và nội tiết tố

2.2 Giới thiệu chung về Lysine

2.2.2 Ứng dụng của Lysine trong thực tế

Lysine thường được sử dụng để bổ sung vào thức ăn cho gia súc, khẩu phần ăn và phổ biến hơn cả là bổ sung vào các thực phẩm chứcnăng

Theo các nước châu Âu, Mỹ, Nhật thì thực phẩm chức năng là mộtloại thực phẩm ngoài 2 chức năng truyền thống là : cung cấp các chấtdinh dưỡng và thỏa mãn nhu cầu cảm quan, còn có chức năng thứ 3

được chứng minh bằng các công trình nghiên cứu khoa học như tác dụnggiảm cholesterol, giảm huyết áp, chống táo bón, cải thiện hệ vi khuẩn

đường ruột…

Theo bộ Y tế Việt Nam: thực phẩm chức năng là thực phẩm dùng để

hộ trợ chức năng của các bộ phận trong cơ thể người, có tác dụng dinhdưỡng, tạo cho cơ thể tình trạng thoải mái, tăng sức đề kháng và giảmbớt nguy cơ gây bệnh

2.2 Giới thiệu chung về Lysine

2.2.2 Ứng dụng của Lysine trong thực tế

Một số thực phẩm chức năng trên thị trường

Siro unikids

Sữa PediaPlus

2.3 Các phương pháp sản xuất Lysinne

2.3.1 Phương pháp thủy phân

Người ta dùng acid hoặc kiềm để thủy phân các nguyên liệu chứanhiều protein Các phương pháp này hiện nay vẫn đang được sử dụngrộng rãi Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là:

- Cần thiết bị chịu acid hoặc chịu kiềm

- Trong trường hợp sử dụng kiềm để thủy phân sẽ tạo ra nhiềuacid amin dạng D

- Trong trường hợp sử sụng acid để thủy phân sẽ tạo ra ô nhiễmmôi trường không khí do lượng acid dư bay hơi trong quá trìnhthủy phân

- Giá thành thường cao

2.3 Các phương pháp sản xuất Lysinne

2.3.2 Phương pháp tổng hợp hóa học

Đây cũng là phương pháp được áp dụng nhiều trong thực tế Tuynhiên, phương pháp này cũng lại cho ra những acid amin raxemic ( hỗnhợp acid amin dạng D và dạng L ) Việc tách 2 loại acid amin này ra rấttốn kém

2.3.3 Phương pháp kết hợp

Người ta kết hợp phương pháp hóa học và phương pháp sinh học Bằng con đường hóa học, người ta thu nhận hợp chất dạng L – Keto vàcác tiền chất của acid amin Sau đó người ta sử dụng vi sinh vật để

chuyển hóa những chất này thành acid amin

2.3 Các phương pháp sản xuất Lysinne

2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin bằng công nghệ vi sinh vật

Phương pháp này lợi dụng khả năng sinh tổng hợp thừa một số loạiacid amin của một số vi sinh vật, người ta nuôi cấy vi sinh vật để thu nhậncác acid amin Phương pháp này có rất nhiều ưu điểm:

- Phương pháp này cho phép ta thu nhận acid amin dạng L

- Nguyên liệu sản xuất rẻ, dễ kiếm

- Tốc độ trao đổi chất, tốc độ sinh sản và phát triển mạnh của vi sinhvật cho phép ta được năng suất cao

Giá thành sản phẩm thấp hơn giá thành sản phẩm từ những phương pháp khác

-2.3 Các phương pháp sản xuất Lysinne

2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin bằng công nghệ vi sinh vật

Ø Cơ chế tổng hợp lysine

Điểm quan trọng trong cơ chế sinh tổng hợp lysine của vi khuẩn làlysine tổng hợp cùng với methionin, treonin đều xuất phát từ một chấtchung, đó là chất Aspactat – β – semialdehyd Qúa trình tổng hợp xảy ra

sơ đồ sau :

2.3 Các phương pháp sản xuất Lysinne

2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin bằng công nghệ vi sinh vật

Ø Cơ chế tổng hợp lysine

Điểm quan trọng trong cơ chế sinh tổng hợp lysine của vi khuẩn làlysine tổng hợp cùng với methionin, treonin đều xuất phát từ một chấtchung, đó là chất Aspactat – β – semialdehyd Qúa trình tổng hợp xảy ra

sơ đồ sau :

2.3 Các phương pháp sản xuất Lysinne

2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin bằng công nghệ vi sinh vật

Ø Cơ chế tổng hợp lysine

Từ sơ đồ trên cho ta thấy rằng: muốn vi khuẩn tạo ra nhiều Lysine thì

sự tiến hoá phải theo nhánh 3 Ở đây, các chủng đột biến mất enzymehomoserin dehydrogenase, do đó sẽ không tạo ra tronin và methionin.Mặt khác, enzyme dihydropicolinatsyntetase không mẫn cảm dị lập thểnên sự ức chế không còn Kết quả là Lysine sẽ được tổng hợp thừa

2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin

bằng công nghệ vi sinh vật

2.3.1.1 Giống vi sinh vật

Trong tự nhiên có nhiều vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp lysine, nhưng số chủng vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp thừa lysine có thể

sử dụng để sản xuất theo qui mô công nghiệp không nhiều Trong sản

xuất công nghiệp, người ta thường sử dụng những chủng vi khuẩn độtbiến để sản xuất lysine Các chủng vi khuẩn được sử dụng nhiều trongcông nghiệp như:

- Corynebacterium glutamicum ( trước đây gọi là Micrococcus glutamicus )

2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin

Người ta thường dùng các loại muối chứa NH4+ như NH4Cl, (

NH4)2SO4, NH4H2PO4 , (NH4)2HPO4 , NH4OH hay khí NH3 hoặc ure làmnguồn cung cấp nito Trong công nghiệp người ta thường dùng NH3, dướidạng nước , khí hoặc ure

- Muối khoáng

Được sử dụng nhiều nhất là các dạng muối photpho

Nồng độ photpho thích hợp là: 0,008 – 0,02mg/l

Ngoài muối photpho ra, trong sản xuất, người ta phải bổ sung thêm

MgSO4.7H2O với hàm lượng 0,03 – 0,5%

2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin

2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin

2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin

bằng công nghệ vi sinh vật

2.3.1.1 Sản xuất Lysine bằng công nghệ vi sinh vật

Ø Chuẩn bị môi trường

Trong sản xuất Lysine, thường sử dụng các môi trường (ứng với

1000 ml)có các thành phần sau:

Rỉ đường (130g), đậu tương thủy phân (10g) , NH4Cl (20g) , ure (5g) ,

KH2PO4 (1g) , MgSO4.7H2O (0,4g) , FeSO4 7H2O (10mg) , MnSO4.4H2O (8mg), biotin (0,3mg) , thiamin (0,1mg) ( duy trì pH = 7.0 bởi NaOH 2M).Sau khi pha chế xong môi trường , ta tiến hành hấp khử trùng môitrường ở áp suất 1atm trong 45 phút

ØNhân giống

Giống được mua ở cơ sở sản xuất giống có uy tín để đảm bảo chất lượnggiống tốt là điều rất quan trong vì giống không tốt tức đáp ứng được yêucầu của một giống VSV công nghiệp thì sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đếnchất lượng sản phẩm

2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin

+ Giai đoạn 2 : Nhân giống trên hệ thống lên men 150 lít /mẻ

trong 24h , thiết bị nhân giống này là một thiết bị lên men cỡ nhỏ , thiết bị

có trang bị cánh khuấy (với vận tốc 200v/p) và hệ thống sục khí oxy Ở giai đoạn này giống cũng được cấy vào với tỷ lệ 10% so với thể tích môitrường , lượng oxy cần cung cấp là 100% vì giống Corynebacterium

glutamicum là VSV hiếu khí cao , vẫn phải duy trì nhiệt độ là 30oC và

pH=7

2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin

ØThu nhận và tinh sạch lysine

Sau khi lên men, nồng độ chất khô trong dung dịch lên men vàokhoảng 10 – 13% Dung dịch sau khi lên men rất dễ bị hỏng do quá trình

tự phân của vi khuẩn và do quá trình dễ bị nhiễm bỡi các vi sinh vật khác

Do đó, người ta thường giải quyết theo hai cách sau:

- Đem dịch sau lên men đi thu nhận và tinh chế lysine ngay

Dùng HCl axit hoá dung dịch lên men ( đưa về pH=5) Đồng thời,người ta bổ sung metabisulfit natri với liều lượng 0,4% so với dịch lênmen để bảo quản dung dịch lên men

Quá trình thu nhận lysine tiếp tục đựơc thực hiện như sau: Dung dịchlên men đựơc bơm vào nồi cô đặc chân không (RP2- do Anh sản xuất),tiến hành cô đặc cho đến khi nồng độ chất khô trong dịch đạt tới 35 –40% Ta thu chế phẩm thô đầu tiên

2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin

ØThu nhận và tinh sạch lysine

- Đưa dịch đã cô đặc đem sấy phun

Cách làm này cho ta hàm lượng lysin rất cao và độ ẩm giảm rấtnhanh Độ ẩm cuối cùng của loại sản phẩm này khoảng 5 – 6 %

2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin

bằng công nghệ vi sinh vật

2.3.1.1 Sản xuất Lysine bằng công nghệ vi sinh vật

ØCác yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lên men

- Môi trường lên men

Nhiệt độ trong quá trình lên men duy trì ở 28 – 300C PH trong quá trìnhlên men duy trì ở 7,0 – 7,6 Lượng không khí đưa vào bằng dung dịch lênmen/1 phút

Quá trình lên men là lên men chìm được thực hiện trong các thiết bị lênmen có cánh khuấy và thổi khí liên tục

-PHẦN III KẾT LUẬN

Lysine là một lượng axít amin rất cần thiết với cơ thể con người,nhất là đôí với trẻ em đang lớn, lysine có vai trò rất quan trọng vơí việcphát dục của trẻ Ngày nay, thu nhập của con người ngày càng đượcnâng cao, sự tiếp thu protein động vật ngày một cao, đương nhiên lượngtiếp thu lysine ngày càng cao Về mặt chăn nuôi, trong chăn nuôi giacầm, gia súc, lysine dùng làm chất phụ gia đã làm cho vật nuôi trưởngthành nhanh chóng, mang hiệu quả kinh tế cao

Vì vậy đi đôi với việc gia tăng nhu cầu tiêu dùng thịt, thì với gia súcxưa này vẫn cung cấp thức ăn protein thực vật, sẽ có nhu cầu sử dụnglysine ngày càng lớn và trở nên quan trọng Do đó, công nghiệp chế tạolysine có một tiềm năng phát triển không nhỏ

PHẦN IV TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Đức Lượng, Vi Sinh Vật Học Công Nghiệp, NXB Đại

Thank You!

w w w t h e m e g a l l e r y c o m