赖氨酸发酵用消泡剂生产工艺

发布时间:2012-9-18 15:30
发酵生产赖氨酸的原料有糖质、醋酸、正构石蜡、乙醇等。以糖质原料为例,生产概况如下: 赖氨酸发酵的种子及发酵培养基组成 ①温度:种子培养温度30-32℃,发酵温度32-34℃。发酵前期提高温度,生长代谢加快,反应速度加大,产酸期提前,但菌体的酶容易失活,表现在菌体易于衰老,发酵周期缩短,影响赖氨酸产量。
  ②氧气:在赖氨酸发酵用消泡剂发酵的过程中,并不需要培养基中的氧浓度达到饱和,只要维持在临界氧浓度之上即可,赖氨酸发酵的P临界=0.0103X105 Pa。发酵初期搅拌通风强度太高,则三羧酸循环中有关的脱氢酶活力受阻,而赖氨酸的合成能力降低。
赖氨酸发酵两个阶段 第一阶段0-24h为长菌期;第二阶段24-72 h为产酸期,耗糖加快,产酸迅速,pH下降。赖氨酸的高糖发酵可改为高糖流加法发酵(例如,初糖为75g/L,20h后流加75g/L),这是因为:初糖浓度太高时,菌种接种后的适应期延长,比生长速率增加,赖氨酸生成速度降低。 初糖浓度提高,异柠檬酸脱氢酶活力降低,而苹果酸脱氢酶、乳酸脱氢酶及谷氨酸脱氢酶活力均显著提高。异柠檬酸脱氢酶的活力大小直接与赖氨酸的生成有关,要提高异柠檬酸脱氢酶的活力,就要降低糖的浓度,所以初糖太高不利。当采用流加法时,异柠檬酸脱氢酶活力一直到发酵终了时仍能维持较高水平,赖氨酸生成比高糖发酵有提高。 此外,还采用氮源流加的方法,由于赖氨酸发酵用发酵消泡剂发酵时,需维持高氮量,例如,总氮量需加(NH4)2SO44%-4.5%,如全部作初氮加入,赖氨酸的产量不及2%-3%(NH4)2SO4的为高,如中间流加,总氮量可达4.5%-6%,则产量显著提高。国外对赖氨酸生产做了大量工作,添加某些物质有一定的增产效果,但到目前为止,有些作用机制尚不清楚。 赖氨酸的提取 L-赖氨酸发酵用消泡剂发酵液的提取有以下几种:晶析法、加合物法、离子交换法、电渗法和一些其它法。 调节pH提取L-赖氨酸的晶析法 :
  通过将赖氨酸发酵用消泡剂及发酵醪pH调整到3-7,以满足以下两个条件: X≥0. 32及XY≥0.32,其中X=赖氨酸(作为碱基)的总重百分数与发酵醪干物质总重百分数的比,XY=把PH调整到上述值后发酵醪中无水HCl数对赖氨酸数的摩尔比例,赖氨酸就成两个结晶水的单盐酸盐的结晶,例如,分去菌体,含5.46g/100ml L-籁氨酸的X=0.46,发酵醪用盐酸调节PH至3.6(XY=0.48),将混合物真空浓缩到1 076 g,再让它在6h内冷却至21℃。搅拌过夜后,用离心机分出结晶状产物,得到291g的含98.7%的赖氨酸HCl·2H2O半干固体。
赖氨酸的离子交换法提取
强酸性苯乙烯型阳离子交换树脂之氢型RSO3H及铵型RSO3NH4均可吸附赖氨酸,但铵型树脂能选择性的吸附赖氨酸及其它碱性氨基酸(如精氨酸、鸟氨 酸)而不吸附其它中性氨基酸及酸性氨基酸,因赖氨酸发酵用消泡剂发酵液中很少有精氨酸,故能比较容易地与其它氨基酸分离。
洗脱剂的选用 ①氦水洗脱:用2 mol/L以上氨水洗脱时,洗脱液中赖氨酸含量高峰在8%左右口10 mol/L,氨水洗脱时,赖氨酸含量高峰可达16%-20%。
  ②用氮及氯化铵混合水溶液洗脱:以氨水进行洗脱时,树脂上被吸附的阳离子,除碱性氨基酸能洗脱以外,而包含在发酵液中的阳离子,如Na+,Ca2+,Mg2+,大多不能洗脱而残存于树脂中,随着操作次数的增加而积累,因而影响氨基酸的吸附量,致使树脂交换能力下降。
积累在树脂上的金属离子,必须用酸或食盐水再生,在洗脱剂中使用含有氨及氯化铵的混合水溶液有以下优点:①碱性氨基酸以外的无机阳离子也被洗脱,提高树脂的交换容量并可反复使用;②在碱性氨基酸被洗脱后才开始洗脱无机阳离子,可以通过分别收集,不使氨基酸发酵用消泡剂中杂质含量增加;③通过调节氯化铵用量,使碱性氨基酸与氯化铵的摩尔比在1:1左右,使赖氨酸成为盐酸盐而不需要再中和。若氯化铵的摩尔数多于碱性氨基酸的摩尔数,则过剩的氯化铵给精制造成困难。 本文参考《发酵微生物学》一书。
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