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。

常见问题