- Xóa dấu in (Erasure)
PHẦN THAM KHẢO CHƯƠNG
1.5.2. Phương pháp sản xuất L-lysine
Phương pháp thủy phân
Người ta dùng acid hoặc kiềm để thủy phân các nguyên liệu chứa nhiều protein. Các phương pháp này hiện nay vẫn được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là:
- Cần thiết bị chịu acid hoặc chịu kiềm.
- Trường hợp sử dụng kiềm để thủy phân sẽ tạo ra nhiều acid amin dạng D.
- Trường hợp sử sụng acid để thủy phân gây ô nhiễm môi trường khơng khí do lượng acid dư bay hơi trong quá trình thủy phân.
- Giá thành thường cao.
Phương pháp tổng hợp hóa học
Là phương pháp được áp dụng nhiều trong thực tế. Tuy nhiên, phương pháp này cũng lại cho ra những acid amin racemic (hỗn hợp acid amin dạng D và dạng L). Việc tách 2 loại acid amin này ra rất tốn kém.
156 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 và các tiền chất của acid amin. Sau đó người ta sử dụng vi sinh vật để chuyển hóa những chất này thành acid amin.
Phương pháp tổng hợp acid amin bằng công nghệ vi sinh vật
Ngày nay các nước trên thế giới như Nhật và Mỹ, sản xuất các amino acid như: lysine, valin... bằng 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 loại acid amin của một số vi sinh vật, người ta nuôi cấy vi sinh vật để thu nhận các acid amin. Phương pháp này có rất nhiều ưu điểm:
- Cho phép 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 sinh vật mạnh, cho năng suất cao.
- Giá thành sản phẩm thấp hơn so với những phương pháp khác. Cơ chế tổng hợp lysine bằng vi sinh vật
Điểm quan trọng trong cơ chế sinh tổng hợp lysine của vi khuẩn là lysine tổng hợp cùng với methionin, threonin đều xuất phát từ một chất chung, đó là chất Aspartat – β – semialdehyd. Quá trình tổng hợp xảy ra sơ đồ sau:
Glucose Piruvat Oxalaxetat β– Asparty – photphat Aspartat – β – sinialdehyd 3 Homogerin
Lysine Methionin Threonin isoleucin
157 Từ sơ đồ trên cho ta thấy rằng: muốn vi khuẩn tạo ra nhiều lysine thì sự tiến hóa phải theo nhánh 3. Ở đây, các chủng đột biến mất enzyme homoserin dehydrogenase, do đó sẽ không tạo ra threonine và methionine. Mặt khác, enzyme dihydropicolinatsyntetase không mẫn cảm dị lập thể nên sự ức chế khơng cịn. Kết quả là lysine sẽ được tổng hợp.
Ngồi ra cịn có quy trình tổng hợp L-lysine khác:
158 Giống vi sinh vật và quá trình tạo lysine
Khi sản xuất L-lysine HCl gồm các chủng:
- Corynebacterium glutamicum (trước đây gọi là Micrococcus glutamicus) - Brevibacterium flavum
- Brevibacterium lactofermentum - Corynebacterium acetophilum - Gleocladium sp
- Ustilago maydis.
Trong công nghiệp người ta thường chọn chủng ta chọn chủng vi khuẩn
Corynebacterium glutamicum vì các ngun nhân sau:
- Có khả năng tổng hợp lysine với mức độ cao (sản lượng lysine tạo ra ngày càng tăng nhờ các giống đột biến), ở đây ta chọn chủng Corynebacterium glutamicum ATCC
13287 được đột biến 3 điểm so với chủng dại Corynebacterium glutamicum ATCC 13032.
- Sống được trên mơi trường có chứa hàm lượng methionine cao và threonine thấp.
- Tương đối dễ nuôi và áp dụng vào công nghệ lên men ở quy mô công nghiệp. - Chủng Corynebacterium glutamicum ATCC 13287 là một chủng khuyết dưỡng
homoserine, sản lượng tạo lysine là 55 g/l.
Quy trình sản xuất L-lysine monohydrocloride Nguyên liệu:
Rỉ đường (mía hoặc củ cải đường), hoặc dung dịch đường thu được sau q trình thủy phân tinh bột sắn, bột ngơ có hàm lượng đường khoảng 10 - 20% đồng thời bổ sung thêm nguồn nitơ, các muối khống và chất kích thích sinh trưởng.
Các giống vi khuẩn tham gia tổng hợp lysine có khả năng đồng hóa glucose, fructose, maltose, saccharose nhưng khơng có khả năng đồng hóa lactose, rafinose, pentose.
Nguồn nitơ: Nguồn nitơ được sử dụng trong sản xuất thường là ure, các loại
muối amon hoặc nước amoniac.
Nguồn muối khoáng: Muối khoáng được sử dụng nhiều nhất là các dạng muối
photpho. Nồng độ photpho thích hợp là: 0,008 – 0,02 mg/l.
Ngồi muối photpho, trong sản xuất, người ta phải bổ sung thêm MgSO4.7H2O với hàm lượng 0,03 – 0,5%.
Điều kiện lên men
- Nhiệt độ trong quá trình lên men duy trì ở 28 – 30oC. - pH trong quá trình lên men duy trì ở 7,0 – 7,6.
- Lượng khơng khí đưa vào bằng dung dịch lên men/1 phút.
- Quá trình lên men phải được thực hiện trong các thiết bị lên men có cánh khuấy và thổi khí liên tục.
Trong suốt q trình lên men xảy ra hai pha rõ rệt: Pha tạo thành sinh khối và pha tạo thành lysine.
159 Quy trình lên men
Quy trình thu nhận L-lysine thơ:
Hình 1.4: Quy trình thu nhận L-lysine thơ
Quy trình thu nhận chế phẩm L-lysine tinh khiết:
Hình 1.5: Quy trình thu nhận chế phẩm L-lysine tinh khiết
PHẦN 3. Kết luận
Lysine rất tốt để bổ sung vào thức ăn của người và gia súc, thường ở dạng lysine monohydrochloride. Các chức năng sinh học ở lysine gồm:
chọn giống cấp 1
160 - Tổng hợp các mô liên kết như xương, da, collagene, elastin, tổng hợp carnitine và chuyển đổi acid béo thành năng lượng.
- Hỗ trợ cho sự tăng trưởng và phát triển ở trẻ em; và duy trì các chức năng miễn dịch khỏe mạnh, đặc biệt đối với hoạt động kháng virus.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Abe M., Iriki T., Kaneshige K., Kuwashima K., Watanabe S., SatoH. and Funaba M., 2001. Adverse effects of excess lysine in calves. Jounal of animal science,
79:1337-1345.
2. Anura V Kurpad, Meredith M Regan, Nazareth Dilip, Nagaraj Savita, Gnanou Justin, and R Vernon Young, 2003. Intestinal parasites increase the dietary lysine requirement in chronically undernourished Indian men. American Society for Clinical Nutrition, 78:1145–51.
3. Civitellir R., Villareal D.T., Agnusdei D., et al. Dietary L-lysine and calcium
metabolism in human. Nutrition, 8, 400-405.
4. Connor M. J., 2007. The amino acid lysine antitrust Litigation. The Antitrust Revolution. 5th edition.
5. Daniel T. và Cécile B., 2007. Lysine requirement through the human life cycle.
American Society for Nutrition, 137.
6. Häffner J., Kahrs D., Limper J., Peisker M., Williams P. and de Mol J., 2000. Amino acids in animal nutrition. Agrimedia, 4.
7. Pauling L., 1993. Third case report om lysine – ascorbate amelioration of angina pectori. J Orthomolecular med, 8, 77-78. Alternative medicine review, 12 (2), 169-
172
8. Theodora T., Mark T. Bustard, 2004. Fermentative production of lysine by
Corynebacterium glutamicum: transmembrane transport and metabolic flux analysis. Elsevier, 0, 37.
9. Nguyễn Thị Hiền, 2006. Cơng nghệ sản xuất mì chính và các sản phẩm lên men cổ
161
CHƯƠNG II