赖氨酸生产工艺的发展

1、赖氨酸生产工艺的发展赖氨酸生产工艺的发展实用技术赖氨酸生产工艺的发展黄允升中粮生物化学(安徽)股份有限公司安徽蚌埠233010摘要:赖氨酸的化学名称为 2, 6-二氨基己酸,有L型和D型两种光学异构体.L 一赖氨酸是人和动物营养的8种 珏须氨基酸之一,它对调节体内代谢平衡,提高体内对谷类蛋白质的吸收,促进生长 发育均有重要作用.其生产工艺先后经历了水解,合成,酶法和发酵法四个阶段,生产 工艺越来越复杂，生产效率越来越高.关键词:赖氨酸工艺发酵1.赖氨酸工业生产方法及其发展过程：(1)水解法:将蛋白质较多的物质加热水解，蛋白质分解成各种氯基酸,再提取 其中的赖氨酸.一般以动物血粉做原料.此法 特

2、点是工艺简单，但原料来源有限，只 适用于小规模生产.(2)合成法:用化学合成法制取赖氨酸，工艺较多，所用原料 不 尽相同.工业上采用的主要为荷兰的DMS法和日本的东丽法，两种方法都先生成DL 一氨基乙内酰胺,再水解生成DL 一赖氨酸,然后再用酶法进行区别,得到L 一赖氨 酸,合成法生产赖氨酸最大缺 点是使用剧毒原料光气,且可能残留催化剂,产品安全 性差，环保问题严重.(3)酶法:酶法是以生产以内酰胺时产生的大量副产物环己烯 为原料,先得 、IDL 一氨基己内酰胺,再用水解酶把L 一氨基己内酰胺 水解成L 一赖氨酸.用消 旋酶对D 一氨基己内酰胺进行消旋,最低转 化为L 一赖氨酸,转化率接近10

3、0%, L- 赖氨酸的积累浓度可达40%以上,该法产品活性高,分离,精致容易.(4)发酵法:发酵法是工业生产赖氨酸最重要的方法,其原理是利用微生物的某些营养缺陷型菌株,通过代谢控制发酵,人为的改变和控制 微生物的代谢途径来实现L一赖氨酸的生产.生物合成 赖氨酸的途径有两种:一种 是通过2 氨基己二酸途经（小目，链抱 酶合成赖氨酸），另一种是通过2, 6 一二氨 基庚二酸途径（细菌,蓝藻,高等植物）.前者的起始物为酮戊二醛,后者的起始物为 天冬氨酸.发酵法生产赖氨酸的一大优点是原料来源十分广泛且价格便宜,如淀粉 （木薯淀粉,玉米淀粉）,糖蜜（甘蔗糖蜜,甜菜糖蜜等）.发酵法的主要发酵原料是碳 源,

4、能提供碳源的物质很多，有淀粉,糖蜜,葡萄糖,醋酸,苯甲酸，乙醇,和燃类等.但 目前实现工艺的只有糖蜜,淀粉和醋酸3种原料路线.2,发酵法生产赖氨酸主要工艺（1）生产菌利-赖氨酸的产生菌包括细菌中的棒状杆菌,短杆 菌,诺卡氏菌,念球 菌,假单胞菌,埃希氏菌，芽抱杆菌等,真菌中的酵母,假丝酵母,隐球酵母等.其中细 菌是经过2, 6 一二氨基 庚二酸的代谢途径进行的,而消灭等真菌则是通过生成2 氨基己二酸中间物代谢途径进行的.目前用于，业发酵生产的菌株主要是棒状杆 菌和短杆菌等细菌的各种变异株,其诱变方法是以紫外线,x射线,氮芥和亚硝基酯 等为主的处理方法,也是用细胞融合和基因工程等生物工程技术来育

5、种的.人们一直不断努力地筛选高产的优良菌株，以提高糖的转化率和发酵液中赖氨 酸的累积浓度,缩短发酵时间.我国在上世纪60年代就开始了发酵法工艺研究,70 年代末开始了对赖氨酸产生 菌的筛选,80年代初国内研究人员成功诱变了一株赖 氯酸棒状杆菌，产酸率达4. 5%.我国科研人员还将先进的生物技术应用于赖氨酸 发酵生产,如用原生质体融合技术获得融合菌株,糖转化率 提高8%,发酵周期缩短 11%,将国定化细胞技术应用于赖氨酸生 产,且产酸不高，但实行连续生产,对我国赖 氨酸生产具有一定现实意义.发酵：目前,大多数赖氨酸生产厂家的发酵操作方式都是分批操作,发酵生产涉及到发酵液和管路系统的消毒灭菌,营养

6、调节,酸碱度调 节,通风量调节等一系列复杂的操作，都由配置的DCS系统完成,完全实现了自动 化,A. Haljsamni对黄色短杆菌进行流加方式发酵,研究表明，产酸率可达110. 6g/L. 官衡等对赖氨酸产酸菌FB42II家发酵的全过程进行分析，结果显示在小型反应 器中的发酵水平为81. 6g/L,转化率为41. 8%, 9. 7%和28. 4%,因 此流加方式发酵将 是赖氨酸发酵的趋势.(3)提取:从成熟的发酵液中提取赖氯酸，必须对发酵液进行 过滤或离心分离除 去菌种.传统工艺采取过滤或离心分离除去大 颗粒的圆体杂质.超滤技术是在20世 纪90年代才开始逐步推广用 应的,超滤技术用于处理赖

7、氨酸发酵液具有如下优 点：1)有利于 提高下一工序离子交换中树脂的使用率和寿命;2)废水量大幅减少， 减轻后续工艺废水处理的压力;3)截留物的滤渣含有丰富的蛋白及少量的赖氨酸， 可以作为饲料添加剂.4)可实现赖氨酸超 滤的收率97%以上,节约了生产成本.(4)浓缩和结晶:浓缩工序是能耗较大的过程,我国赖氨酸生 产最初用标准式浓 缩器,每吨洗出液蒸汽消耗为1.1吨,蒸发的氨 不回收.20世纪80年代后,赖氨酸 厂开始使用长管式降膜蒸发系统,带氨吸收塔，回收的氯作为提取匚序的洗脱剂,蒸 汽消耗降为0.7t,20世纪90年代后，肇东赖氨酸厂采用热泵的三效浓缩系 统，蒸 汽消耗降为0. 3t.3,赖氨

8、酸发酵的菌种研究和下游生产技术的发展方向(1)现有的赖氨酸生产企 业应以高新技术改进造现有装置，提高企业的总体技术水平，目前国内大部分生产 装置的装备水平 及自动化水平都比较低,有必要通过技术创新和应用高效,节能 (如膜分离,成套ISEP分离等)设备,达到提高赖氨酸提取率，降低生产成本.(2)减少废水排放量,加强废水处理；(3) Jill快赖氨酸潜在,广泛用途的开发,拓宽其在医药,食品等领域的应用，带动我国赖氨酸产业的全面发展.参考文献1郑集,郑钧辉普通生物化学（第四版）口.北京:高等教育出版社.囱齐秀兰， 阎浩林L激氨酸高产菌株选育的研究网辽宇:朝阳出版社,1997年第1期.3曾碧格，何旭敏超滤技术在赖氨酸