賴氨酸發(fā)酵用消泡劑生產(chǎn)工藝
發(fā)布時(shí)間：2012-9-18 15:30
發(fā)酵生產(chǎn)賴氨酸的原料有糖質(zhì)、醋酸、正構(gòu)石蠟、乙醇等。以糖質(zhì)原料為例，生產(chǎn)概況如下：
賴氨酸發(fā)酵的種子及發(fā)酵培養(yǎng)基組成
①溫度：種子培養(yǎng)溫度30-32℃，發(fā)酵溫度32-34℃。發(fā)酵前期提高溫度，生長(zhǎng)代謝加快，反應(yīng)速度加大，產(chǎn)酸期提前，但菌體的酶容易失活，表現(xiàn)在菌體易于衰老，發(fā)酵周期縮短，影響賴氨酸產(chǎn)量。
?、谘鯕猓涸?strong>賴氨酸發(fā)酵用消泡劑發(fā)酵的過(guò)程中，并不需要培養(yǎng)基中的氧濃度達(dá)到飽和，只要維持在臨界氧濃度之上即可，賴氨酸發(fā)酵的P臨界=0.0103X105 Pa。發(fā)酵初期攪拌通風(fēng)強(qiáng)度太高，則三羧酸循環(huán)中有關(guān)的脫氫酶活力受阻，而賴氨酸的合成能力降低。
賴氨酸發(fā)酵兩個(gè)階段
第一階段0-24h為長(zhǎng)菌期；第二階段24-72 h為產(chǎn)酸期，耗糖加快，產(chǎn)酸迅速，pH下降。賴氨酸的高糖發(fā)酵可改為高糖流加法發(fā)酵（例如，初糖為75g／L,20h后流加75g／L），這是因?yàn)椋撼跆菨舛忍邥r(shí)，菌種接種后的適應(yīng)期延長(zhǎng)，比生長(zhǎng)速率增加，賴氨酸生成速度降低。
初糖濃度提高，異檸檬酸脫氫酶活力降低，而蘋果酸脫氫酶、乳酸脫氫酶及谷氨酸脫氫酶活力均顯著提高。異檸檬酸脫氫酶的活力大小直接與賴氨酸的生成有關(guān)，要提高異檸檬酸脫氫酶的活力，就要降低糖的濃度，所以初糖太高不利。當(dāng)采用流加法時(shí)，異檸檬酸脫氫酶活力一直到發(fā)酵終了時(shí)仍能維持較高水平，賴氨酸生成比高糖發(fā)酵有提高。
此外，還采用氮源流加的方法，由于賴氨酸發(fā)酵用發(fā)酵消泡劑發(fā)酵時(shí)，需維持高氮量，例如，總氮量需加(NH4)2SO44%-4.5%，如全部作初氮加入，賴氨酸的產(chǎn)量不及2%-3%(NH4)2SO4的為高，如中間流加，總氮量可達(dá)4.5%-6%，則產(chǎn)量顯著提高。國(guó)外對(duì)賴氨酸生產(chǎn)做了大量工作，添加某些物質(zhì)有一定的增產(chǎn)效果，但到目前為止，有些作用機(jī)制尚不清楚。
賴氨酸的提取
L-賴氨酸發(fā)酵用消泡劑發(fā)酵液的提取有以下幾種：晶析法、加合物法、離子交換法、電滲法和一些其它法。
調(diào)節(jié)pH提取L-賴氨酸的晶析法 ：
通過(guò)將賴氨酸發(fā)酵用消泡劑及發(fā)酵醪pH調(diào)整到3-7，以滿足以下兩個(gè)條件： X≥0. 32及XY≥0.32，其中X=賴氨酸（作為堿基）的總重百分?jǐn)?shù)與發(fā)酵醪干物質(zhì)總重百分?jǐn)?shù)的比，XY=把PH調(diào)整到上述值后發(fā)酵醪中無(wú)水HCl數(shù)對(duì)賴氨酸數(shù)的摩爾比例，賴氨酸就成兩個(gè)結(jié)晶水的單鹽酸鹽的結(jié)晶，例如，分去菌體，含5.46g/100ml L-籟氨酸的X=0.46，發(fā)酵醪用鹽酸調(diào)節(jié)PH至3.6（XY=0.48），將混合物真空濃縮到1 076 g，再讓它在6h內(nèi)冷卻至21℃。攪拌過(guò)夜后，用離心機(jī)分出結(jié)晶狀產(chǎn)物，得到291g的含98.7%的賴氨酸HCl·2H2O半干固體。
賴氨酸的離子交換法提取
強(qiáng)酸性苯乙烯型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂之氫型RSO3H及銨型RSO3NH4均可吸附賴氨酸，但銨型樹(shù)脂能選擇性的吸附賴氨酸及其它堿性氨基酸（如精氨酸、鳥(niǎo)氨
酸）而不吸附其它中性氨基酸及酸性氨基酸，因賴氨酸發(fā)酵用消泡劑發(fā)酵液中很少有精氨酸，故能比較容易地與其它氨基酸分離。
洗脫劑的選用
①氦水洗脫：用2 mol/L以上氨水洗脫時(shí)，洗脫液中賴氨酸含量高峰在8%左右口10 mol／L,氨水洗脫時(shí)，賴氨酸含量高峰可達(dá)16%-20%。
?、谟玫奥然@混合水溶液洗脫：以氨水進(jìn)行洗脫時(shí)，樹(shù)脂上被吸附的陽(yáng)離子，除堿性氨基酸能洗脫以外，而包含在發(fā)酵液中的陽(yáng)離子，如Na+，Ca2+，Mg2+，大多不能洗脫而殘存于樹(shù)脂中，隨著操作次數(shù)的增加而積累，因而影響氨基酸的吸附量，致使樹(shù)脂交換能力下降。
積累在樹(shù)脂上的金屬離子，必須用酸或食鹽水再生，在洗脫劑中使用含有氨及氯化銨的混合水溶液有以下優(yōu)點(diǎn)：①堿性氨基酸以外的無(wú)機(jī)陽(yáng)離子也被洗脫，提高樹(shù)脂的交換容量并可反復(fù)使用；②在堿性氨基酸被洗脫后才開(kāi)始洗脫無(wú)機(jī)陽(yáng)離子，可以通過(guò)分別收集，不使氨基酸發(fā)酵用消泡劑中雜質(zhì)含量增加；③通過(guò)調(diào)節(jié)氯化銨用量，使堿性氨基酸與氯化銨的摩爾比在1：1左右，使賴氨酸成為鹽酸鹽而不需要再中和。若氯化銨的摩爾數(shù)多于堿性氨基酸的摩爾數(shù)，則過(guò)剩的氯化銨給精制造成困難。
本文參考《發(fā)酵微生物學(xué)》一書。
常見(jiàn)問(wèn)題
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