Produzione di lisina: diversi metodi di produzione della lisina

Produzione di lisina: diversi metodi di produzione della lisina!

La lisina è un amminoacido essenziale per la nutrizione animale e umana. Si verifica nelle proteine ​​vegetali solo in basse concentrazioni; l'aggiunta di lisina può quindi aumentare la qualità degli alimenti vegetali.

La lisina è prodotta oggi solo dai processi microbici e sono stati sviluppati diversi approcci per la sua produzione.

Produzione di lisina tramite acido diamminopimelico:

I mutanti auxotrofici della lisina-istidina o Escherichia coli (ATCC 13002) producono acido diamminopimelico (DAP) su un mezzo di melassa con una resa di 19-24 g / 1. L'intera soluzione di fermentazione, incluso il materiale cellulare, viene successivamente incubata con Aerobacter aerogenes (ATCC 12409) a 35 ° C. Dopo 20 ore, il DAP è stato quantitativamente decarbossilato a L-lisina, il LL-DAP deve essere trasformato nel meso forma per racemizzazione prima della fase di decarbossilazione.

Conversione di DL-α-amino Caprolactam:

L'enzimatico di DL-amino caprolattame in L-lisina ha luogo secondo lo schema menzionato.

Al 10% di soluzione di DL-ammino caprolattame (pH 8, 0) viene aggiunto allo 0, 1% (p / v) di cellule essiccate con acetone di Cryptococcus laurentii e di Achromobacter obae. Si ottiene un rendimento di conversione del 99, 8% a 40 ° C dopo 24 ore.

Fermentazione diretta:

Ceppi di produzione:

Produttori di lisina efficienti si trovano tra i mutanti produttori di acido glutammico di Corynebacterium e Brevibacterium che sono auxotropi dell'omoserina o tra i due auxotrofi della metionina-treonina. Alti ceppi produttori di lisina si trovano anche tra gli organismi resistenti all'antimetabolita della lisina S- (P-amminoetile) - L-cisteina (AEC). I più importanti ceppi che secernono lisina sono C. glutamicum, B.flavutn, B. lactofermentum, ecc.

La fusione di protoplasti tra ceppi ad alto rendimento e ceppi selvaggi di mutanti di B. lactofermentum, Corynebacterium e Brevibacterium ha portato a ceppi con migliori proprietà di crescita o maggiore efficienza.

Gli studi di clonazione con E. coli, usando il plasmide pBR322 come vettore, hanno dimostrato che solo nei ceppi trasformati che contengono il dap A, il gene determina un aumento significativo della produzione di lisina (6, 5 g / 1). L'enzima di dap A, diidrodipicolinato sintasi (DDPS) è quindi indicato come un passo limitante della velocità per la biosintesi della lisina. Sono stati inoltre condotti studi sulla trasformazione di C. glutamicum con plasmide pAC2 come vettore per il gene codificante DDPS.

Biosintesi e Regidazione:

La lisina è sintetizzata in microrganismi attraverso la via dell'acido diamminopimelico o la via dell'acido aminoadipico. Tuttavia, in ogni singolo organismo, viene utilizzata solo una delle due alternative: batteri, actinomiceti, cianobatteri, alcuni phycomycetes, tutti ascomiceti e basidiomiceti utilizzano la via aminoadipica.

Sebbene due microrganismi possano utilizzare lo stesso percorso, il modo in cui il percorso è regolato può differire.

In Escherichia coli sono coinvolti tre processi regolatori distinti:

io. Esistono due isoenzimi di omoserina deidrogenasi che vengono repressi dalla L-metionina o L-treonina.

ii. Esistono tre isoenzimi dell'asparartiochinasi, uno che mostra la repressione della L-metionina, il secondo che mostra repressione multivalente da L-treonina e L-isoleucina oltre all'inibizione di feedback da parte della L-treonina e il terzo che mostra inibizione e repressione del feedback da parte della L-lisina.

iii. Diidropicolinato sintasi, il primo enzima specifico della biosintesi della lisina, mostra l'inibizione del feedback dovuta alla L-lisina.

Per tutte e tre queste reazioni enzimatiche, i meccanismi regolatori devono essere eliminati per ottenere la sovrapproduzione di L-lisina, necessaria per la sua preparazione commerciale.

A differenza di E. coli, il meccanismo di regolazione per i ceppi produttori di lisina, come Corynebacterium glutamicum o Brevibacterium flavum, è molto più semplice. C'è solo un aspartokinase e una omoserina deidrogenasi. L'aspartokinase è regolata attraverso l'inibizione multivalente del feedback da L-teronina e L-lisina.

Condizioni per la produzione commerciale:

La melassa di canna da zucchero è utilizzata principalmente come fonte di carbonio nella produzione industriale; possono anche essere usati acetato, etanolo o alcani. L'ammoniaca gassosa oi sali di ammonio sono usati come fonti di azoto, l'urea viene anche usata se il microrganismo produttore ha attività ureasica. Il fattore di crescita L-omoserina o L-treonina e L-metonina deve essere aggiunto, ma in concentrazione subottimale per evitare effetti regolatori indesiderati. Gli idrolizzati di proteine ​​di soia o altre fonti proteiche poco costose sono frequentemente utilizzati. Il contenuto di biotina nel mezzo deve essere superiore a 30 pg / 1 per una produzione di lisina ottimale. Il contenuto di biotina nella melassa di canna da zucchero è solitamente abbastanza alto, ma se si utilizzano melassa di barbabietola da zucchero o idrolizzati di amido, è necessario aggiungere biotina.

Una tipica fermentazione a base di melassa di canna da zucchero con C. glutamicum (ceppo n. 901) si svolge come segue:

1. Prima coltura di semi:

Glucosio 20 g; peptone 10 g; estratto di carne 5 g; NaCl 2, 5 g; acqua di rubinetto 1 litro.

2. Seconda coltura di semi:

Melassa di canna da zucchero 50 g; (NH 4 ) 2 SO 4 20 g; liquore ripido di mais 50 g; CaCO 3 10 g; acqua del rubinetto 1 litro.

3. Cultura principale:

Melassa di canna da zucchero 200 g; idrolizzato di proteine ​​di soia 18 g; toccare Warer 1 litro. Il pH è mantenuto neutro con aq. NH 3 . Durata della fermentazione, 60 ore. Velocità della girante a 150 giri / min; aerazione 0.6 vvm; temperatura 28 ° C.