八、培养基
1）碳源 淀粉、麦芽糖、蔗糖和葡萄糖。赖氨酸产 生菌均不能利用淀粉，只能利用葡萄糖、果糖、 麦芽糖和蔗糖。 2）氮源 氮源可分为无机氮源和有机氮源。赖氨酸 发酵中，二者均有使用 。 3）无机盐 磷盐 （磷酸氢二钾）、硫酸镁 、钾盐 （氯化钾或氢氧化钾 ）、钙盐（碳酸钙或氯化钙 ） 4）生长因子 生物素含量在30μg/L以上较好、 维生素B1即硫胺素盐酸盐能增加赖氨酸产量 、L苏氨酸在培养基中含量高能够产生反馈抑制，使 代谢流向赖氨酸的合成 。
赖氨酸的发酵工艺
一、赖氨酸概述
• 赖氨酸是一种碱性氨基酸，是仅次于谷氨酸的第 二大氨基酸产品，是谷物蛋白的第一限制性氨基 酸，在谷物食料中添加适量的赖氨酸，其蛋白质 的生物价大大提高。 • 赖氨酸的应用范围很广。①作为食品强化剂；② 作为药物可用作肝细胞再生剂，对改善肝功能， 治疗肝硬化、高氨症，增进食欲、改善营养状况 有明显的疗效；③作为饲料添加剂，在畜、禽类 的饲料中添加少许的赖氨酸，对家禽、家畜的日 增重、料肉比、家禽的产卵量等方面效果尤为显 著。
只有赖氨酸或苏氨酸与变构位置结合时，酶活影 响不大，当赖氨酸与苏氨酸同时结合到两个变构 位置时，酶活受到强烈的抑制。此外，AK是赖氨 酸合成途径中唯一的反馈调节点。 ④赖氨酸亮氨酸的生物合成之间存在着代谢互锁， 赖氨酸分支途径的初始酶二氢吡啶二羧酸合成酶 为亮氨酸所阻遏。 ⑤蛋氨酸比苏氨酸优先合成，蛋氨酸合成的过剩就 会阻遏高丝氨酸-O-转乙酰酶，使得生物合成的代 谢流转向苏氨酸。苏氨酸比赖氨酸优先合成，苏 氨酸的过剩会反馈抑制高丝氨酸脱羧酶的活性， 使得生物合成转向赖氨酸。
九、发酵工艺条件以及影响因素
（1）温度 前期 32℃，后期30℃ （2）ph值 pH的变化对赖氨酸的发酵影响很大，当pH7.0 时产酸最高，pH偏高或偏低，产酸均降低。最适ph值6.57.0，控制范围在ph值 6.5-7.5之间 （3）种龄和接种量 二级 2% 8-12h 三级 10% 6-8h （4）供氧 过高、过低的溶氧对发酵均不利，表现为菌 体浓度下降、产酸降低，发酵时间延长。供氧需充足，否 则生成乳酸。 （5）生物素 过量可以促进赖氨酸的生成、 促进天冬氨 酸生成、抑制谷氨酸生成 （6）硫酸铵 含量大时菌体迅速生长，但赖氨酸的产量 低，硫酸铵用量 4.0%-4.5% （7）初糖浓度 11%~15%，转化率最高
十、提取工艺
发酵液 →调节pH，加入絮凝剂 → 上清液 → 菌体→ 水洗→ 上清液→ 菌体→ 离子交 换→真空浓缩→ 冷却、调等电点→ 结晶→ 离心分离→粗结晶→ 母液→重结晶→离心 分离→二次母液→结晶→干燥→ 成品 从发酵液中提取赖氨酸通常有四种方法： ①沉淀法，使赖氨酸生成难溶性盐(如苦味 酸盐)而沉淀，或使赖氨酸结晶析出；②有 机溶剂抽提法；③离子交换树脂吸附法； ④电渗折法。
四、赖氨酸生物合成途径
葡萄糖 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 乙酰辅酶 草酰乙酸 TCA 天冬氨酸 天冬氨酸半醛 赖氨酸 丙氨酸 高丝氨酸 蛋氨酸 苏氨酸 α-酮戊二酸 缬氨酸 反馈阻遏 反馈抑制 谷氨酸 α-酮戊二酸 丙氨酸 亮氨酸
赖氨酸合成途径的调节机制 ①谷氨酸优先合成，谷氨酸合成过剩就会抑制谷氨 酸脱氢酶（GD）的活性，使得生物合成的代谢流 转向天门冬氨酸。天门冬氨酸的过剩也会抑制磷 酸烯醇式丙酮酸羧化酶的活性，使得天门冬氨酸 不致大量积累。 ②赖氨酸的前体物质天门冬氨酸与乙酰辅酶A的生 成形成平衡合成，乙酰辅酶A的增加能逆转天门冬 氨酸对其自身合成的反馈抑制。 ③天门冬氨酸激酶（AK）受赖氨酸与苏氨酸的协同 反馈。AK是一个变构酶，催化天门冬氨酸和ATP形 成α -天门冬氨酸磷酸，有两个变构位置可以接受 末端产物。 AK受赖氨酸与苏氨酸的协同抑制，当
五、赖氨酸生产工艺流程图
超滤系统
六、赖氨酸生产菌种的选育改良思路
• • 出发菌株：黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、乳糖发酵短杆菌、嗜醋酸棒杆菌 育种思路 1.优先合成的转换——渗漏缺陷型的选育 2.切断支路代谢——营养缺陷型的选育：高丝氨酸缺陷型 3.抗结构类似物突变株的选育：AEC 4.解除代谢互锁：Leu- 、 抗Leu结构类似物、 喹啉s 、 苯醌s 5.增加前体物的合成和阻塞副产物的生成： Ala-、抗Asp结构类似物 选育适宜的CO2固定酶/TCA循环酶活性比突变株 6.改善细胞膜的透过机能 7. 选育温度敏感突变株 8. 应用细胞工程和基因工程育种
二、赖氨酸性质
• 2，6-二氨基己酸 C6H14O2N2 • 游离赖氨酸易与空气中的二氧化碳结合， 都是以盐酸盐的形式存在 • 熔点 263 ℃ • 比旋光度 +21° • 0 ℃ 溶解度 53.6g/100ml
三、国内外赖氨酸发酵概况
• L-赖氨酸是继L-谷氨酸之后用微生物方法大量投产的氨基 酸。 目前，世界上赖氨酸的总生产能力约６０万ｔ／年， 产量约３８—４１万ｔ／年。美国ＡＤＭ公司是目前世界 上最大的赖氨酸生产企业，现有生产能力１５．８９万ｔ ／年，占世界市场的４０％以上。日本味之素公司，生产 能力９．０８万ｔ／年 。日本协和发酵公司总能力约６ 万ｔ／年该公司计划将其赖氨酸生产能力扩大到１０万ｔ ／年，争取将赖氨酸的市场份额增长到３０％以上。 • 六十年代中期我国开始进行L-赖氨酸菌株选育和发酵研究。 我国是赖氨酸消费增长最快的国家，已经成为世界上赖氨 酸第二大消费国，有巨大的市场容量和良好的市场前景。 目前，我国较大的赖氨酸生产企业有５家以上，能力已达 ６．５万ｔ ／年。但受国外赖氨酸进口的冲击，产量不 足４万ｔ／年。
七、菌种培养
⑴ 斜面菌种 一般用肉汤培养基或蛋白胨培养基 a 肉汤培养基 牛肉膏1％，蛋白胨1％，酵母膏0.5％，氯 化钠0.5％，琼脂2％，pH7.0。 b 蛋白胨培养基 蛋白胨1％，酵母膏1％，氯化钠0.5％， pH7.2。 ⑵ 一级种子培养基酵母膏0.5％，氯 化钠0.5％，pH7.0。 b 含葡萄糖的肉汤培养基 葡萄糖2％，蛋白胨1％，牛肉膏 0.5％，氯化钠0.25％，pH7.0。 ⑶ 二级种子培养基、三级种子培养基以及发酵培养基 糖蜜2.0%、豆粉水解液0.5%、硫酸铵 0.4%、碳酸钙 0.5%、磷酸氢二钾0.1%、硫酸镁0.04%、pH7.2