Framställning av lysin: Olika produktionsmetoder för lysin

Framställning av lysin: Olika produktionsmetoder för lysin!

Lysin är en aminosyra som är väsentlig för djur och mänsklig näring. Det förekommer i växtproteiner endast i låga koncentrationer; tillsats av lysin kan därför öka kvaliteten på växtfoder.

Lysin produceras idag endast genom mikrobiella processer och en rad olika metoder för dess produktion har utvecklats.

Lysinproduktion via diaminopimelsyra:

Lysinhistidin dubbel-auxotrofa mutanter o Escherichia coli (ATCC 13002) producerar diaminopimelsyra (DAP) på ett melassmedium med ett utbyte av 19-24 g / 1. Hela fermentationslösningen, inkluderande cellmaterialet, inkuberas därefter med Aerobacter aerogenes (ATCC 12409) vid 35 ° C. Efter 20 timmar har DAPen kvantitativt dekarboxyliserats till L-lysin, LL-DAP måste transformeras till meso bildas genom racemisering före dekarboxyleringssteget.

Omvandling av DL-a-aminokaprolaktam:

Den enzymatiska av DL-aminokaprolaktam i L-lysin sker enligt schemat som nämnts.

Vid 10% tillsätts DL-aminokaprolaktamlösning (pH 8, 0) till 0, 1% (vikt / volym) acetontorkade celler av Cryptococcus laurentii och Achromobacter obae. En omvandlingseffektivitet av 99, 8% erhålles vid 40 ° C efter 24 timmar.

Direkt Fermentering:

Produktionsstammar:

Effektiva lysinproducenter finns bland glutaminsyraproducerande mutanter av Corynebacterium och Brevibacterium som är homoserin-auxotrofer eller bland metionin-treonin-dubbel-auxotrofer. Höga lysinproducerande stammar finns också bland organismer som är resistenta mot lysinantimetaboliten S- (P-aminoetyl) -L-cystein (AEC). De viktigaste lysinsöndringsstammarna är C. glutamicum, B.flavutn, B. lactofermentum etc.

Protoplastfusion mellan högavkastande stammar och vilda stammar av B. lactofermentum, Corynebacterium och Brevibacterium-mutanter har lett till stammar med förbättrade tillväxtegenskaper eller högre effektiviteter.

Kloningsstudier med E. coli, med användning av plasmid pBR322 som vektor, har visat att endast i transformerade stammar som innehåller dap A-genen uppträder en signifikant ökning av lysinproduktion (6, 5 g / 1). Enzymet genom dap A, dihydrodipikolinasyntas (DDPS) indikeras därför som ett hastighetsbegränsande steg för lysinbiosyntes. Studier har också utförts på transformationen av C. glutamicum med plasmid pAC2 som vektor för den DDPS-kodande genen.

Biosyntes och regidation:

Lysin syntetiseras i mikroorganismer antingen via diaminopimelinsyravägen eller aminoadipinsyravägen. I en enskild organism användes emellertid endast ett av de två alternativen: Bakterier, aktinomyceter, cyanobakterier, vissa fykomyceter, alla ascomyceter och basidiomyceter använder den aminoadipiska vägen.

Även om två organismer kan använda samma väg, kan sättet på vilket banan regleras variera.

I Escherichia coli ingår tre olika regleringsförfaranden:

jag. Två isoenzymer av homoserin dehydrogenas existerar som är undertryckta av L-metionin eller L-treonin.

ii. Tre isoenzymer av aspartiokinas finns, en som visar repression med L-metionin, den andra som visar multivalent repression av L-treonin och L-isoleucin förutom återkopplingsinhibering av L-treonin, och den tredje visar återkopplingsinhibering och repression av L-lysin.

III. Dihydropikolinasyntas, det första specifika enzymet av lysinbiosyntes, visar återkopplingsinhibering på grund av L-lysin.

För alla tre av dessa enzymatiska reaktioner måste regulatoriska mekanismer elimineras för att erhålla överproduktion av L-lysin som är nödvändig för dess kommersiella beredning.

I motsats till E. coli är regleringsmekanismen för lysinproducerande stammar, såsom Corynebacterium glutamicum eller Brevibacterium flavum, mycket enklare. Det finns bara en aspartokinas och ett homoserin dehydrogenas. Aspartokinas regleras via multivalent återkopplingsinhibering från L-teronin och L-lysin.

Villkor för kommersiell produktion:

Mjölk sockerrör används främst som kolkälla i industriproduktionen; acetat, etanol eller alkaner kan också användas. Gasformiga ammoniak- eller ammoniumsalter används som kvävekällor, urea används också om den producerande mikroorganismen har ureasaktivitet. Tillväxtfaktor L-homoserin eller L-treonin och L-metonin måste tillsättas, men i suboptimal koncentration för att undvika oönskade regelverkseffekter. Sojaproteinhydrolysat eller andra billiga proteinkällor används ofta. Biotinhalten i mediet måste vara över 30 pg / l för optimal lysinproduktion. Biotinhalten i sockerrörmassas är vanligtvis hög nog, men om sockerbetor melass eller stärkelsehydrolysat används, måste biotin tillsättas.

En typisk jäsning baserad på sockerrörsmassager med C. glutamicum (stam nr 901) äger rum enligt följande:

1. Första fröskulturen:

Glukos 20 g; pepton 10 g; kött extrakt 5 g; NaCl 2, 5 g; kranvatten 1 liter.

2. Andra såddskulturen:

Sockerrörmassas 50 g; (NH4) 2S04 20 g; majs brant vätska 50 g; CaCO3 10 g; kranvatten 1 liter.

3. Huvudkulturen:

Sockerrörsmassager 200 g; sojaproteinhydrolysat 18 g; kran 1 liter. PH hålls neutralt med aq. NH3. Gæringstiden, 60 timmar. Pumphjulhastighet 150 rpm; beluftning 0, 6 vvm; temperatur 28 ° C