赖氨酸生产工艺
赖氨酸的生产工艺研究进展(__综述)
L-赖氨酸的生产工艺研究摘要: 赖氨酸是人和动物营养的9种必需氨基酸之一，并且广泛应用于医药、食品和饲料等领域。
目前生产赖氨酸最主要的方法是微生物发酵法。
本文从赖氨酸的生产现状、生产方法，发酵过程中的代谢调控以及赖氨酸生产菌种的选育和生产赖氨酸的前景展望这几个方面综述了赖氨酸生产工艺的研究进展。
关键词: 赖氨酸；发酵；离子交换；菌种；超滤Abstract: As one of the essential amino acids for human beings andanimals, Lysine is widely used in many fields such as pharmaceutical ,food and forage. At present, the fermentation is the frequently usedmethod of Lysine production . This artic stated the research evolutionfocused on the aspects of production situation,production method,metabolic control and regulation and prospect of Lysine. Keywords: Lysine; fermentation; ion exchange; strain; ultrafiltration目录前言 (2)1 赖氨酸生产现状 (2)2 赖氨酸工业生产方法概述 (3)2.1 合成法 (3)2 .3 酶法 (3)2 .4 发酵法 (3)3 发酵法生产赖氨酸工业技术 (4)3.1 生产菌种 (4)3.2 发酵 (5)3.3 提取 (5)3.4 浓缩和结晶 (6)4 微生物生产赖氨酸的前景展望 (6)[参考文献] (7)前言赖氨酸(Lysine) 的化学名称为2，6-二氨基己酸，有L-型(左旋)、D-型(右旋)和DL 型(消旋)三种旋学异构体。
赖氨酸生产工艺
二、赖氨酸的生物合成途径
2.1 生产菌种
• 用于工业上发酵生产赖氨酸的菌株主要是棒状杆 菌和短杆菌等的变异株，棒状杆菌具有极高的经 济价值，其中谷氨酸棒状杆菌应用最为广泛。此 外，赖氨酸生产还有大肠杆菌、黄色短杆菌、酿 酒酵母、乳酸发酵短杆菌、假丝酵母等 • 谷氨酸棒状杆菌包括其亚种黄色短杆菌亚种乳糖 短杆菌钝齿棒状杆菌和分枝短杆菌是赖氨酸工业 生产中最重要的微生物
3.3 发酵工艺条件以及影响因素组成 （1）温度：前期 32℃，后期30℃ （2）ph值：最适ph值6.5-7.0，控制范围在ph值 6.5-7.5之间
（3）种龄和接种量 6-8h
二级
2% 8-12h、三级
10%
（4）供发酵时间延 长。否则生成乳酸。 （5）初糖浓度 11%~15%，转化率最高
三、赖氨酸发酵条件
3.1 种子液培养
⑴ 斜面菌种 ： 一般用肉汤培养基pH7.0或蛋白胨 培养基pH7.2 ⑵ 一级种子培养基（摇瓶种子培养基）：肉汤培养 基 牛肉膏1%，蛋白胨1％，酵母膏0.5％，氯 化钠0.5％，pH7.0。 ⑶ 二级、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
L-赖氨酸生产工艺
汇报人：
目录
一、赖氨酸简介
二、赖氨酸的生物合成途径 三、赖氨酸发酵条件
四、赖氨酸的提取和精制工艺
一、赖氨酸的简介
1.1 结构与性质
• 赖氨酸是一种α-氨基酸 。它的化学式表示为： • 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 • 是人体必需8种氨基酸之 一
赖氨酸的生产工艺
赖氨酸发酵工艺及控制要点(2)
（2）发酵培养基构成 不同菌株，发酵培养基旳构成不完全
相同，赖氨酸发酵培养基旳构成见有关文 件。
赖氨酸发酵工艺及控制要点(3)
（3）发酵工艺条件及影响原因 温度、 pH值控制、种龄和接种量、 供 氧对赖氨酸发酵旳影响、生物素对赖氨酸 生物合成旳影响、硫酸铵对赖氨酸发酵旳 影响。
直接发酵法工艺流程
赖氨酸旳两步发酵法
先使用大肠杆菌旳赖氨酸缺陷型菌株，因 缺乏二氨基庚二酸脱羧酶，不能生成赖氨 酸，于是积累大量旳二氨基庚二酸 （DAP）。
然后再选用具有二氨基庚二酸脱羧酶旳产 气杆菌或大肠杆菌，进行酶法脱羧而生成 L-赖氨酸。
4.1 L-赖氨酸生产菌种及扩大培养
直接发酵法生产赖氨酸工艺生产菌种： 中科院北京微生物研究所选育旳北京棒杆菌
1977年，日本东丽企业以合成旳己内酰 胺为原料，用酶法生产L-赖氨酸。
1.赖氨酸概述 (4)
目前，国际上赖氨酸产生菌种旳生产水平 一般为12～14 g/L，对糖旳转化率为45%。 采用淀粉水解糖（或纯糖）发酵，其产酸 率、提取率较高；而采用糖蜜发酵，其产 酸率、提取率要低某些。
1.赖氨酸概述 (5)
赖氨酸发酵工艺及控制要点(9)
硫酸铵对赖氨酸发酵旳影响 硫酸铵对赖 氨酸发酵影响很大。当硫酸铵含量大时菌 体生长迅速，使赖氨酸产量低。但在无其 他铵离子情况下，用量为4.0%～4.5%时赖 氨酸产量最高。
6. 赖氨酸旳提取和精制
赖氨酸旳提炼过程涉及： 发酵液预处理 提取 精制
6.1 赖氨酸发酵液旳主要性质
采用淀粉水解糖(或纯糖)发酵，其产酸率 为9%～11%，提取率为83%～87%，原ห้องสมุดไป่ตู้消 耗3.2～3.5t(淀粉)/t(赖氨酸)；
赖氨酸的发酵生产工艺
赖氨酸的发酵生产工艺
赖氨酸是一种重要的氨基酸，在医药、食品、饲料等领域具有广泛的应用价值。
赖氨酸的发酵生产工艺是通过微生物菌种在合适的培养基中进行发酵而得到的。
赖氨酸的发酵生产工艺主要包括菌种选择、培养基配方、发酵条件控制等几个方面。
首先是菌种选择，赖氨酸的发酵生产工艺中常用的微生物菌种包括大肠杆菌、乳酸菌、黄曲霉、窄盘菌等。
选择菌种时要考虑菌株的稳定性、产量、生长速度等因素。
其次是培养基配方，培养基是赖氨酸发酵生产工艺中重要的组成部分。
一般情况下，培养基的主要成分包括碳源、氮源、无机盐和生长因子。
常见的碳源有葡萄糖、蔗糖等，常见的氮源有氨基酸、蛋白胨等。
培养基中的无机盐如磷酸盐、硫酸盐等提供微生物生长所需的矿物质元素。
再次是发酵条件控制，发酵条件的控制对于赖氨酸的产量和质量起着至关重要的作用。
在发酵过程中，需要考虑到温度、pH值、氧气供应和搅拌速度等因素。
一般情况下，赖氨酸的发酵温度在35-37摄氏度之间，pH值在6-7之间。
同时，提供足够的氧气和适当的搅拌速度可以促进微生物的生长和代谢产物的合成。
为了提高赖氨酸的产量和减少副产物的积累，还可以采用一些辅助措施，如添加葡萄糖、氨基酸等增加培养基的营养成分，
或采用液体循环发酵工艺等。
总的来说，赖氨酸的发酵生产工艺需要综合考虑菌种选择、培养基配方和发酵条件控制等因素，以高效地提高赖氨酸的产量和质量。
随着微生物工程的发展，对于赖氨酸的发酵生产工艺的改进和优化将有望进一步提高其产量和应用价值。
赖氨酸的生产工艺简介
1）发酵液的处理：菌体分离 离心分离法：高速离心机分离除去菌体，用碟 片式自动卸渣高速离心机，分离菌体和草酸 钙等 添加絮凝剂沉淀法：用草酸除去发酵液中的 Ca2+ ，调节pH至2～3，加入絮凝剂（如聚丙 烯酰胺），使菌体聚集而沉淀。然后加助滤 剂过滤即可除去菌体。 2）离子交换吸附及洗脱：铵型阳离子交换树脂， 洗脱剂为氨水加氯化铵；用茚三酮检查流出 液，pH9.5～12，得率可达90%～95%
种龄：对数生长期种子 接种量： 二级种子接种量2％，种龄一般为8— 12h； 三级种子种量10％，种龄6—8h。 供氧：充足。 生物素：（1）赖氨酸生产菌为生物素缺陷型，发酵 培养基中需要生物素作 为生长因子。（2）过量生物 素可促使细胞内合成的谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的反馈 抑制作用增强，抑制谷氨酸大量生成，使代谢流通向 合成天冬氨酸方向进行，增加其含量，提高赖氨酸产 量。（3）要充足，20～30g/L以上 维生素B1 ：有促进作用 醋酸：加入醋酸比单独采用糖质原料Lys产量高 硫酸铵：适当增加，4%～4.5% 流加糖和其它生长因 子
参考文献
L-赖氨酸发酵的研究；江南大学生物工程学
院；张伟国。 L-赖氨酸高产菌株的选育及发酵培养基的优 化；江南大学；陈银芳，陈伟国。 赖氨酸的生产及发展建议；安徽化工设计学 院；许朝阳，朱敏宜；安徽丰原集团，马杰 微生物产赖氨酸的研究进展；东北农业大学 ；刘晓飞，高晓军，刘营等。
作用
1．提高智力、促进生长、增强体质。 2．增进食欲、改善营养不良状况。 3．改善失眠，提高记忆力。 4．帮助产生抗体、激素和酶，提高免疫力、 增加血色素。 5．帮助钙的吸收，治疗防止骨质疏松症 。 6．降低血中甘油三酯的水平，预防心脑血管 疾病的产生。
赖氨酸的用途
赖氨酸课程设计---年产5万吨赖氨酸工艺设计[30页]doc
![赖氨酸课程设计---年产5万吨赖氨酸工艺设计[30页]doc](https://img.taocdn.com/s3/m/5701cdec77eeaeaad1f34693daef5ef7bb0d126a.png)
赖氨酸是生物体中重要的氨基酸，其在营养、抗酸、甜味剂、抗病毒、抗菌等方面具有重要的应用价值。
赖氨酸的工艺设计是赖氨酸的生产、使
用和应用的基础。
本文设计了一种以天然赖氨酸为原料，以赖氨酸乳精为
产品，年产5万吨的赖氨酸工艺设计。
一、原料及其准备:
本设计中的原料为天然赖氨酸，其分子式为C3H7NO2，熔点154℃，
极性为正，重量分数为100.09%，它是一种温和的植物氨基酸，具有很强
的甜味性，能够有效改善食材的口感与营养价值，增加食物的表面活性，
且具有降低食物胆固醇、抑菌、降血压、抗血小板凝块等作用。
（1）原料的选用：原料应选用优质天然赖氨酸，产量高、成分纯度高、无污染，有利于发酵生产。
（2）原料检测：在开展生产前，应取样检测原料的纯度、熔点、溶
解度等指标，确保其质量符合工艺要求。
二、发酵工艺：
发酵是生产赖氨酸乳精的重要环节，其发酵工艺主要有原料调配、发
酵培养、发酵反应、发酵终止等几个步骤。
（1）原料调配：发酵前应将原料进行调配，调配的原料应包括赖氨酸、氮源、碳源、矿物质、营养剂等，以保证发酵过程中的酸碱度、氧含量、温度、光照等指标的达标。
年产1200吨赖氨酸车间发酵工艺设计
年产1200吨赖氨酸车间发酵工艺设计以年产1200吨赖氨酸车间发酵工艺设计为标题，本文将详细介绍赖氨酸的发酵工艺设计。
一、赖氨酸的概述赖氨酸是一种重要的氨基酸，广泛应用于食品、饲料、医药等领域。
由于其市场需求量大，发酵工艺设计的合理性对于提高产量和质量至关重要。
二、原料准备1. 碳源：选择适宜的碳源是发酵工艺设计中的重要一环。
常见的碳源有葡萄糖、玉米粉等。
根据工艺要求和成本考虑，选择合适的碳源。
2. 氮源：氮源对于赖氨酸的生产也非常重要。
常用的氮源有酵母粉、玉米浆等。
选择适当的氮源可以提高赖氨酸的产量和纯度。
3. 矿盐和微量元素：赖氨酸的发酵过程中需要添加适量的矿盐和微量元素，以维持微生物的生长和代谢活性。
三、菌种选用菌种的选用直接关系到发酵工艺的效果。
在赖氨酸的生产中，一般选用赖氨酸高产菌株，如大肠杆菌、突变菌株等。
菌株的选用需要综合考虑产量、稳定性、抗性等因素。
四、发酵工艺设计1. 发酵罐选择：根据年产量要求，选择适当规模的发酵罐。
一般使用不锈钢罐体，具备良好的密封性和耐腐蚀性。
2. 发酵条件控制：控制适当的温度、pH值、溶氧量等参数，以提供良好的生长环境。
一般来说，赖氨酸的发酵温度为30-37摄氏度，初始pH值为6.5-7.0。
3. 发酵培养基配方：根据菌株的需求和发酵工艺的要求，合理配比培养基，确保碳源、氮源、矿盐等成分的含量均衡。
4. 发酵过程控制：通过添加适量的发酵增产剂、发酵抑制剂等，调节菌株的代谢途径，提高产量和纯度。
5. 发酵时间控制：根据菌株的特性和工艺要求，控制发酵时间，以获得最佳的产量和质量。
五、发酵产物提取和纯化发酵结束后，需要对产物进行提取和纯化，以获得高纯度的赖氨酸。
常用的提取方法有酸沉淀法、离子交换法等。
纯化过程中，可采用过滤、浓缩、结晶等方法，去除杂质，提高赖氨酸的纯度。
六、工艺优化和控制策略发酵工艺设计的优化是提高产量和质量的关键。
通过不断调整和改进工艺参数，如温度、pH值、培养基配方等，以及采用先进的自动化控制系统，可以实现工艺的稳定控制和优化。
赖氨酸工艺
：糖化车间工艺流程1；根据生产量投放玉米淀粉，1.8吨玉米淀粉能产出1吨赖氨酸，玉米淀粉溶解温水4 0度左右通过调浆PH值5.6-5.8左右，升温至105-110度，液化过程需要加入酶制剂，起催化和化学反应作用，4个成流罐，一个成流罐液化需要半小时。
2；液化工序完成后，到糖化罐需要30个小时，调节PH值4.2，温度在60度左右，转化到葡萄糖溶液稀释浓糖30%，在通过过滤去除杂质，得到50%浓糖。
1；菌种室提供一级种子，到种子罐进行培养，适宜温度37度，需要24-26小时，之后成为二级种子，需要连续灭菌。
2；发酵配料，加入镁，碳源C,钾，磷，玉米浆，水，糖蜜，氮，经过连续灭菌进入发酵罐培养，需要44-50小时，发酵培养需要有碳源（50%浓糖），氮源（液氨.硫酸铵），液氨调节PH值6.8左右。
一吨赖氨酸需要1.66吨纯浓糖，一吨赖氨酸需要硫酸氨（0.34-0.35）吨。
3：发酵车间有3个种子罐，每个种子罐40m³，发酵罐3个，每个350m³，加硫酸铵有2个罐，泡敌罐2个，泡沫罐主要调泡沫，清除泡沫。
58%浓糖储藏罐2个，每个储藏罐60m³，4：发酵连消，流量每小时60m³，连消罐8.8m³/个，温度在127度，发酵连消补加N,C（硫酸铵，浓糖）可以合用一个连消系统，并不干扰，种子连消器1个，温度需要127度，流量17m³/小时赖氨酸发酵液出来温度37度，通过升温至（60-70）度灭菌，还需要通过三效浓缩一：赖氨酸生产原料组成1：玉米淀粉; 主要是提供C元素和能量元素，是制作葡萄糖的主要原料，公司生产一吨赖氨酸需要1.8吨玉米淀粉。
2：硫酸氨；主要是提供氮元素，碳元素及能量元素，含氮需要在21%公司目前使用包钢集团硫酸氨。
3：液氨；分子式NH3 含氮量82。
35% 主要是调节PH值。
4：玉米浆；含有氮元素，玉米浆里面含有一定生长因素。
5：糖蜜；含有甜菜缄，维生素及氮元素。
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2）离子交换吸附及洗脱：铵型阳离子交换树脂，洗脱剂为氨水加氯 化铵；用茚三酮检查流出液，pH9.5～12，得率可达90%～95%
3）真空浓缩：去除氨，并提高Lys含量，真空时温度65℃，浓度22～ 23°Bé
? 选育天冬氨酸氧肟酸盐突变株 ? 关键酶：天冬氨酸激酶AK 受Lys和Thr的协同反馈抑制，
但是，Lys单独存在对酶没有反馈调节。 ? 选育高丝氨酸缺陷性突变株 （培养基中要添加亚适量的
高丝氨酸） ? 增加Lys的前体物Asp的量 选育丙氨酸缺陷性突变株
强化CO2的固定
发酵工艺流程
? 压缩空气 过滤器
赖氨酸精制
浓缩和除氨 中和罐pH4.8
赖氨酸生产工艺
赖氨酸的性能与用途
? 性能特点： 赖氨酸是蛋白质的重要组成部分之一，是人体不能自身合成但又十分需要
的八种氨基酸之一。因食物中缺乏赖氨酸，所以又称之为 “第一必须氨基酸”， 将赖氨酸添加到食品中可以提高蛋白质的利用率，从而大大强化食品的营养， 是一种优良的食品强化剂。
? 用途： 1.用于饲料业 赖氨酸具有两个氨基，表现为碱性氨基酸并具有特殊的性质， 在饲料中添加适当比例的赖氨酸可以 改善饲料中氨基酸的平衡，提高饲料利用 率，促进动物生长和改善肉质的功效。
（3）要充足， 20～30? g/L 以上
维生素B1 ：有促进作用 醋酸：加入醋酸比单独采用糖质原料 Lys 产量高 硫酸铵：适当增加， 4%～4.5% 流加糖和其它生长因子
1）发酵液的处理：菌体分离
离心分离法：高速离心机分离除去菌体（国外方法），用碟片式自动卸 渣高速离心机，分离菌体和草酸钙等
赖氨酸的生产现状
? 2006年全球生产能力约135-140万吨/年，主要生产商 为中国长春大成实业集团公司、日本味之素公司、美国 ADM公司、德国德固萨公司、日本协和公司、韩国的希杰、 台湾的味丹和德国巴斯夫公司（目前已关闭了其下属的氨 基酸生产企业）等。
? 近几年我国赖氨酸产能高速增长。从2001 年不足5 万 吨/年增长到2006 年的近60万吨/年，成为世界最大的赖氨 酸生产国。仅大成集团的赖氨酸产量已超过32万吨。目前 国内主要生产企业有长春大成、川化味之素、聊城希杰、 宁夏伊品、山东金玉米、安徽丰原等。
丙酮酸 乙酰辅酶
草酰乙酸
天冬氨酸 AK
天冬氨酰磷酸
TCA
α-酮戊二酸 GD 谷氨酸 丙氨酸
天冬氨酸半醛 HD
赖氨酸
高丝氨酸 蛋氨酸
苏氨酸ห้องสมุดไป่ตู้
反馈抑制
反馈阻遏
代谢调控
? Asp和Glu之间的调节机制：Glu比Asp优先合成。Glu过量 反馈抑制GD，Asp合成增加；Asp过量，反馈抑制PC。
? 添加丰富的生物素既可以使Glu不排出体外，使代谢转向 Lys的合成，又能提高PC的活性（生物素是PC的辅酶）， 促进PEP生成草酰乙酸，再生成Asp。
2.用于食品工业 由于谷物中赖氨酸含量甚低，在加工过程中已被破坏而缺乏， 故为第一限制性氨基酸，添加到食品中可以 促进生长发育、添加食欲、减少疾 病、增强体质的作用，用于罐头中还有防臭保鲜的作用 。
3.用于医药工业 赖氨酸可用于配制复合氨基酸输液， 它比水解蛋白输液效果好， 副作用小。赖氨酸可与各种维生素、葡萄糖制成营养补剂，口服后易被肠胃吸 收。赖氨酸还可以改善某些药物的性能， 提高药效。
赖氨酸生产菌
用于工业上发酵生产赖氨酸的菌株主要是棒状 杆菌和短杆菌等的变异株，棒状杆菌具有极高的 经济价值，其中谷氨酸棒状杆菌应用最为广泛。 此外，赖氨酸生产还有大肠杆菌、黄色短杆菌、 酿酒酵母、乳酸发酵短杆菌、假丝酵母等。
今以谷氨酸棒杆菌 为代表讲述其生产工艺。
葡萄糖 磷酸烯醇式丙酮酸
CO2 PC
斜面 摇瓶种子 种子罐 发酵罐 提取 分离 赖氨酸
淀粉水解糖 灭菌
种子培养
斜面菌种
一级种子培养
二级种子培养
发酵罐
斜面种子的制备：要求种子纯，没有杂菌和噬菌体污染。 培养基：蛋白胨1％、牛肉膏1％、氯化钠0.5%、葡萄糖
0.5%、琼脂2％。组成pH7.0-7.2琼脂培养基。灭菌后 30℃保温24h检查无菌后放冰箱备用。 培养条件：30－32℃培养18-24h。 一级种子培养： 培养基：葡萄糖2％、玉米浆1-2％、尿素0.1%、磷酸氢 二钾0.1%、硫酸镁0.04%、硫酸氨0.4%。pH7.0-7.2。 培养条件：30-32℃，培养15-16h。 二级种子培养：用种子罐培养，用水解糖代替葡萄糖。 培养条件：温度30－32℃；通风量1：0.2(V/V)，搅拌 200r/min。 时间8－11h。
赖氨酸发酵的工艺条件
培养基： 1、碳源 : ? 葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖（来源于大米、玉米合薯类）；糖蜜（甘蔗、甜菜） 2、氮源： 无机氮源 : (1) 尿素 (2) 液氮 (3) 碳酸氢铵；
有机氮源 :玉米浆、麸皮水 解液、豆饼水解液和糖蜜等。 作用：合成菌体、赖氨酸、调节 pH
目前，工业生产采用大豆饼粉。花生饼粉和毛发的水解液为有机氮源，用量 2－5％。 温度： 前期32℃，中后期34℃ pH： 6.5 ～7.5 ，最适 6.5 ～7.0 。
4）中和结晶：加入工业盐酸，搅拌，pH5.2，自然冷却结晶，至5℃结晶 完全（粗结晶，含一分子结晶水的粗L-Lys盐酸盐）
5）重结晶：用蒸馏水溶解，11-12°Bé，加入活性炭脱色，压滤，再真 空浓缩至22°Bé，再结晶、冷却、离心分离并水洗
6）干燥：60℃热风干燥，去结晶水，得到L-Lys盐酸盐，含水0.1%以下
pH控制： 流加尿素或氨水。
种龄： 对数生长期种子
接种量： 二级种子接种量 2％，种龄一般为 8～12h；三级种子种量 10％，种龄 6～8h。
供氧： 充足。 生物素： （1）赖氨酸生产菌为生物素缺陷型，发酵培养基中需要生物素作 为生长因子。
（2）过量生物素可促使细胞内合成的谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的反馈抑制作用增强， 抑制谷氨酸大量生成，使代谢流通向合成天冬氨酸方向进行，增加其含量，提高赖氨 酸产量。