Получение аминокислот

Области применения аминокислот:

- здравоохранение;

- животноводство;

- легкая промышленность;

- косметическая промышленность.

Уровень производства: ̴ 800 тыс. тонн в год во всем мире. Прежде всего производят лизин, триптофан, фенилаланин, глутаминовую кислоту, аспарагин. Биотехнология аминокислот – это основное и экономически выгодное производство этих продуктов, т.к. микробным синтезом получают активные (L)- формы, а химическим методом получают рацематы.

Штаммы продуцентов

Практически все применяемые штаммы являются супер- и сверхпродуцентами. Используются бактерии р. Brevibacterium, Corynebacterium, Micrococcus и др. E.coli и генно-инженерные штаммы на ее основе позволяют синтезировать до 30-40 гр/л L-треонина (в сравнении с Corynebacterium glutamicum, которые накапливают до 11-15 г/л L-валина).

Характеристики получения аминокислот

1. Подготовка посевного материала осуществляется стандартным путем, включая инокуляторы и посевные ферментаторы.

2. Подготовка и стерилизация питательной среды. Специфическими факторами роста в рецептурах питательных сред являются чаще всего витамины (например, для получения глутаминовой кислоты необходим биотин). Иногда факторами роста являются другие аминокислоты (например, для получения L-лизина, требуется треонин концентрацией 1-5 мкг/л). Факторы роста – витамины и аминокислоты, играют и дополнительную роль: они нарушают нормальный биосинтез фосфолипидов (клеточная стенка) и таким образом делают клеточнуб стенку проницаемой.

3. Ферментация. Проводится одним из трех способов (периодическим, непрерывным, полунепрерывным). Наиболее часто используют периодический и полунепрерывный. Продолжительность периодической ферментации 72-96 часов. Оптимальная температура 32-38 ºС, рН нейтральная. Известны 2 основных способа ферментации с целью интенсификации биосинтеза аминокислот:

- одноступенчатый;

- двухступенчатый.

По первому способу культуру выращивают на оптимальной питательной среде с постоянным накоплением аминокислот в культуральной жидкости. Вторая схема: культуру выращивают с целью биосинтеза предшественника аминокислот (на 1-ой ступени) и ферментов для целевого биосинтеза, на 2-ой ступени ведут целевой биосинтез.

4.Обработка культуральной жидкости с целью выделения, очистки и сушки целевого продукта. Выделение аминокислот из раствора осуществляется путем осаждения в виде солей с дальнейшим фильтрованием осадка. Раствор после фильтрации может подвергаться вакуум-выпариванию с предварительной стабилизацией путем внесения солей металлов. Очистка аминокислот проводится путем много кратного растворения экстракции, много кратной кристаллизации и перекристаллизации. Затем следует стандартизация препарата и сушка (используется распылительная сушилка), но в зависимости от потребности в той или иной аминокислоте и объема их производства стадия сушки может быть оборудована высокопроизводительными распылительными сушилками, либо меньшими по производительности, но обеспечивающими сохранение активности, сублимационными сушилками.

КОМПЛЕКСНАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ L-ЛИЗИНА

(СТАДИИ ВЫДЕЛЕНИЯ И ОЧИСТКИ)

6 → 7 → 8 → кристаллический L-лизин

↑

1 → 2 → 3 → 4 → 5→ 9 → сухой препарат L-лизина

↓

жидкий (кормовой) препарат L-лизина

1 – сборник культуральной жидкости после ферментации

2 – ионообменные колонны для очистки путем избирательного поглощения аминокислот на поверхности ионообменной смолы. Для регенерирования смолы используется раствор аммиака, при этом аминокислота вымывается с поверхности ионообменника в раствор.

3 – сборник раствора аминокислот – элюатор

4 – вакуум-выпарная установка

5 – сборник концентрата аминокислот

6 – кристаллизатор

7 – центрифуга

8 – сушка очищенного лизина

9 – сушка кормового лизина

Дата добавления: 2015-07-25