ПОЛУЧАВАНЕ НА ПРОДУКТИ ЗА МИКРОБЕН СИНТЕЗ

B. flavum, C. glutamicum, Е. coli, Arthrobacte rparafinens, S. marcescens

Micrococcus, Candida utilis, B. subtilis

IN. flavum, C. глутамикум

Разработването на технологична схема за получаване на единична аминокиселина се основава на познаването на пътищата и механизмите за регулиране на биосинтеза на конкретна аминокиселина. Необходимият дисбаланс на метаболизма, осигуряващ свръхсинтеза на целевия продукт, се постига чрез строго контролирани промени в състава и условията на околната среда.

Производство на лизин. Метаболитен път и характеристики на производителите. В клетките на микроорганизмите лизинът се синтезира от аспарагинова киселина и служи като краен продукт на разклонения метаболитен път на биосинтеза, общ за три аминокиселини - лизин, метионин и треонин (Фигура 8.2). По време на образуването на аминокиселини от общ предшественик, две други аминокиселини възникват едновременно с лизин - метионин и треонин. В този случай ефектът от натрупването в околната среда само на една целева аминокиселина се постига чрез блокиране на процесите, водещи до синтеза на странични аминокиселини, възникващи във връзка с разклоняването на метаболитния път.

Ензимът аспартат киназа, който отваря метаболитния път, е алостеричен протеин, чувствителен към инхибиране на обратната връзка под съвместното и координирано действие на L-треонин и L-лизин странични продукти.

Фигура 8.2. Схема на биосинтез на лизин, метионин и треонин в клетките Corynebacterium glutamicum и Brevibacterium flavum

С натрупването на треонин и лизин в прекомерна концентрация, аспартат киназата се инхибира и синтезът им спира, с намалена концентрация на някоя от двете аминокиселини, процесът се активира.

За да се постигне образуването на лизин в големи количества, се получават мутанти от два вида. При мутантите от първия тип хомосерин дехидрогеназата не се синтезира или не функционира, в резултат на което синтезът на метионин и треонин се блокира. Такива мутанти са хомосерин или треонин (метионин) ауксотрофи; вътреклетъчната концентрация на треонин в тях е значително намалена, което премахва блокадата от аспартат киназата.

Мутантите от втория тип са дефектни в структурния ген, който определя конформацията на аспартат киназата. В резултат ензимът губи своята чувствителност към концентрациите на алостеричния инхибитор - лизин.

Технология на производство. Вторичните суровини се използват като източници на въглерод за отглеждане на производители на лизин: меласа от цвекло, млечна суроватка, нишестени хидролизати, сулфитни течности. Източници на азот са уреята и амониевите соли. Освен това към хранителната среда се добавят макро- и микроелементи (P, Ca, Mg, Mn, Fe и др.), Необходими за жизнената дейност; стимуланти на растежа, които са екстракти от царевица, дрожди и малцови кълнове, хидролизати на трици и мая, витамини от група В. Степента на аерация е индивидуална за производството на всеки конкретен производител.

В края на процеса на ферментация (след 55 - 72 часа) течната фаза се отделя от културата на клетките на микроорганизми чрез филтриране и се използва за изолиране на лизин от нея.

Силно пречистени лизинови препарати се получават след фракциониране на културалния течен филтрат чрез йонообменна хроматография върху катионообменник. За тази цел лизинът се превръща в катионна форма:

За този процес филтратът се обработва със солна киселина до рН 1,6 - 2,0. Притежавайки две положително заредени йоногенни групи, лизинът се сорбира силно върху смолата и се отделя от нея като отделно съединение с 0,5 - 5% разтвор на амониев хидроксид след освобождаването на всички други катиони. Елуатът се концентрира под вакуум при температура 60 ° С, прехвърля се под формата на монохлорохидрат, след това се суши и допълнително се пречиства чрез прекристализация. В резултат се получават препарати от кристален лизин с чистота 97 - 98%, които се използват за повишаване на хранителната стойност на хранителните продукти и в медицинската индустрия.