Сельскохозяйственная биотехнология - Шевелуха Е.А.
Скачать (прямая ссылка):
Процесс синтеза аминокислот (лизина, треонина, метионина и изолейцина) начинается фосфорилированием аспарагиновой кислоты с участием аллостерического фермента аспартаткина-
зы, активность которого ингибируется совместным действием двух аминокислот — лизина и треонина, если они накапливаются в клетках бактерий в избыточной концентрации. Если понизить концентрацию одной из этих аминокислот, то синтез другой будет осуществляться даже при условии, когда она накапливается в довольно высокой концентрации.
Для снятия регуляции синтеза лизина необходимо прекратить образование треонина на стадии превращения полуальде-гида аспарагиновой кислоты в гомосерин, катализируемое ферментом гомосериндегидрогеназой. Последнее достигается посредством мутагенеза. Опыты показывают, что мутантные клетки, не образующие гомосериндегидрогеназы, при их культивировании на искусственной питательной среде обеспечивают высокий выход лизина. Дефицитные аминокислоты, которые не синтезируются мутантными клетками (гомосерин, треонин, метионин), вводятся в состав питательной среды в таком количестве, чтобы они не были регуляторами синтеза лизина.
В процессе приготовления питательной среды для культивирования производственных штаммов ауксотрофных мутантов, обладающих способностью к сверхсинтезу аминокислоты лизина, в качестве источника углерода обычно используют смеси, включающие уксусную кислоту и свекловичную мелас-
су, в качестве источника азота — соли аммония, мочевину, кукурузный экстракт, гидролизаты дрожжей. Кроме дефицитных аминокислот, которые не синтезируются клетками мутантов, в питательную среду также добавляют необходимые для жизнедеятельности микроорганизмов макро- и микроэлементы (Р, Mg, Fe, Са, Мп и др.) и витамины (В, биотин и др.). В процессе культивирования микроорганизмов обеспечивается подача стерильного воздуха с помощью специальных турбинных мешалок, для предотвращения вспенивания субстрата и клеточной суспензии в среду культивирования добавляют пеногаси-тель. Схема технологической линии по производству лизина показана на рис. 5.4.
Посевной материал, предназначенный для производственной ферментации, вначале выращивают в посевных аппаратах при 28—32° С, pH 7—7,2 в течение 18—24 ч, а затем полученная таким путем суспензия клеток подается в производственные ферментеры емкостью 50—100 м', в которых поддерживается постоянный режим аэрации, необходимое давление, контроль за всеми компонентами и параметрами среды. Время ферментации 55—72 ч. Накопление в культуральной жидкости лизина начинается после 25—30 ч выращивания промышленной культуры и к концу ферментации достигает 40—50 г/л. Культуральную жидкость отделяют от культуры клеток продуцента фильтрованием и используют для получения препаратов лизина.
На основе промышленной культуры синтезирующих лизин бактерий организовано производство нескольких видов товарной продукции: жидкий концентрат лизина (ЖКЛ), сухой кормовой концентрат лизина (ККЛ), высококонцентрированные кормовые и высокоочищенные кристаллические препараты для пищевой и медицинской промышленности.
Жидкий концентрат лизина получают упариванием культуральной жидкости на вакуумной установке до концентрации сухого вещества 40%. Для предотвращения деградации лизина в процессе нагревания в культуральную жидкость добавляют бисульфит натрия и соляную кислоту до pH 4,5—5,0, в результате чего образуется соль — монохлоргидрат лизина.
Для получения сухого кормового концентрата лизина ЖКЛ сушат горячим воздухом на распылительной сушилке при 90° С До влажности препарата 4—8%. Высушенный таким образом Препарат содержит 15—20% монохлоргидрата лизина,
15—17% белков, 14% других аминокислот, витамины группы В, минеральные вещества. В целях снижения гигроскопичности Препарата в него добавляют наполнители: мясокостную муку, Негашеную известь, бентонит, пшеничные отруби. Чаще всего в
Рис. 5.4. Схема технологической линии по производству кормовых концентратов л.изииа:
/ — подогрев и растворение свекловичной мелассы; 2— смешивание кукурузного Экстракта, питательных солей и мела в водной суспензии; 3 — нагревательная колонка, 4—вы-держиватель; 5 — теплообменник для охлаждения; 6—аппараты для размножения и сте-рилшации посевной культуры; 7—подача посевного материала; 8 — система фильтров для очистки и стерилизации воздуха; 9— ферментер для выращивания промышленной культуры, №—фильтры экологической очистки выходящих газов, // — получение моно-хлор1идрата лизина; 12— подача в реактор соляной кислоты бисульфита натрия, 13— м<>-похлоргидрат лизина. 14—подогрев культуральной жидкости, содержащей монохлоргид-рат лизина; /5 — выпарная установка; 16 — сборник жидкою концентрата лизина (ЖКЛ); /7— смешивание ЖКЛ с наполнителем, /8—распылительная сушилка; 19—подача горячего вшдуха; 20— отделение частиц сухого концентрата лизина от воздуха; 21 — экологическая очистка воздуха перед сбросом в атмосферу; 22—приемник сухого кормовою концентрата лизина (ККЛ)
качестве наполнителя используют отруби, которые добавляют в ЖКЛ после упаривания. Полученную в результате тщательного перемешивания пасту высушивают на вальцово-ленточной сушилке и гранулируют. Гранулированный препарат ККЛ негигроскопичен, содержит 7—10% лизина.
