赖氨酸工业化生产
赖氨酸的生产工艺
1.赖氨酸概述 2
赖氨酸广泛存在于动物蛋白质中,赖氨酸 的生产最早是用酸水解酪素,经分离谷氨 酸后制得,其后又从血粉中提取 猪血粉中 赖氨酸含量约9%～10% ,但这种方法,工艺 比较复杂,产量受到限制,
1.赖氨酸概述 3
1960年以来,日本用营养缺陷型的谷氨酸 菌株直接发酵生产赖氨酸,其产量不断扩 大,
2.赖氨酸的性质 1
赖氨酸盐酸盐的化学式为C6H14O2N2·HCl, 含氮量为15.34%,相对分子质量182.65,
由于游离的赖氨酸易吸收空气中的二氧化 碳,故制取结晶比较困难，一般商品都是 赖氨酸盐酸盐的形式，
2. 赖氨酸的性质 2
赖氨酸的化学名为2,6-二氨基己酸,具有 不对称的α-碳原子,故有两种光学活性 的异构体 L/D型 ,
氨水+氯化铵洗脱
通过调节氨水与氯化铵的物质的量之比为 1:1,可直接使赖氨酸成单盐酸盐形式存在, 不需在中和,
洗脱剂 3
3 氢氧化钠洗脱 特点是没有氨味,容 易操作,但在洗脱液中Na+含量较高,影响 赖氨酸的提纯精制,
洗脱剂 4
洗脱剂的浓度对洗脱效果有影响,一般来 讲,为了分离只能用适当浓度的洗脱剂， 如果洗脱剂浓度太高,达不到洗脱目的， 如果洗脱剂浓度太低,洗脱时间长,收集不 集中,赖氨酸浓度低，
赖氨酸发酵工艺及控制要点 8
生物素对赖氨酸生物合成的影响 在以葡 萄糖,丙酮酸为唯一碳源的情况下,添加过 量生物素 200～500μg/L ,赖氨酸积累量 显著增加,因为生物素量增加,促进了草酰 乙酸的合成,增加了天冬氨酸供给，
生物素对赖氨酸生物合成的影响 续
另一方面,过量生物素使细胞内合成的谷 氨酸对谷氨酸脱氢酶起反馈抑制作用,抑 制谷氨酸的大量合成,使代谢流转向合成 天冬氨酸的方向进行,
我国赖氨酸生产迅猛发展产能严重过剩，外销成为新出路
我国赖氨酸生产迅猛发展产能严重过剩，外销成为新出路
徐铮奎
【期刊名称】《中国制药信息》
【年(卷),期】2009(025)012
【摘要】据了解国外赖氨酸工业化生产始于上世纪70年代初，我国从80年代初开始试生产赖氨酸，故时间上并不比西方发达国家晚多少。
在80年代中，我国的赖氨酸生产曾经历过一段短暂的“黄金时代”。
当时国外媒体纷纷报道说，含赖氨酸的保健品能促进儿童智力发育，故赖氨酸在国际市场上有“增智氨基酸”的美誉。
中国家长素有“望子成龙”的传统，
【总页数】3页(P34-36)
【作者】徐铮奎
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】R977.4
【相关文献】
1.我国集装箱生产能力严重过剩
2.以前所未有的决心和举措化解产能严重过剩矛盾--发展改革委有关人士谈《国务院关于化解产能严重过剩矛盾的指导意见》
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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
年产1000万吨赖氨酸发酵工艺设计
年产1000万吨赖氨酸发酵工艺设计段成茜【摘要】Lysine was one of the essential amino acids, which was significantly applied to food, medicine and feedstuff. The fermentation process was a simple and short production cycle, so it was used to the fermentation process design for lysine. By the technology of the material balance and energy balance, a higher yield and purity of lysine can be obtained through the production process.%赖氨酸作为人体必须氨基酸之一，在食品工业、医药工业和饲料工业上有着广泛的应用。
由于发酵法工艺简单，生产周期短，本文选择以发酵法进行赖氨酸的工艺设计。
针对该工艺进行了物料衡算和热量衡算，经过该工艺生产工艺设计可以得到较高产率和纯度的赖氨酸。
【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2014(000)021【总页数】3页(P174-176)【关键词】赖氨酸;发酵;物料衡算;热量衡算【作者】段成茜【作者单位】宁夏医科大学高等卫生职业技术学院，宁夏银川 750004【正文语种】中文【中图分类】TQ021.9赖氨酸化学学名2，6－二氨基己酸，化学结构简式为H2N(CH2)4CH(NH2)COOH，它是构成蛋白质的基本单元，也是组成人体蛋白质的21 种氨基酸之一。
赖氨酸分为D 型及L型，其中具有生物活性的是L 型赖氨酸(L－赖氨酸)。
L－赖氨酸是人体必须的八大氨基酸中最重要的一种氨基酸，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用，在人和动物的生长过程中是无可替代的，而其在人和动物体内又不能自身合成，必须由体外供给，如缺乏会产生蛋白质代谢障碍和机能障碍。
赖氨酸行业现状及展望
1月 21396 21508 23635 21002 21885 -2633 -11%
四、2016 年赖氨酸出口状况
2月 14221 12016 24277 24495 18752 218
1%
3月 20536 17254 20881 29819 22122 8938 43%
4月 14058 22132 26792 28138 22780 1346
二、我国赖氨酸的产区分布和开工率情况 1、我国赖氨酸的产区分布
30 18 43.3 10 40.3 19.3 18.7
图 我国赖氨酸产能分布情况
201６年，中国赖氨酸总产能已达 180 万吨，主要分布
在内蒙、新疆、宁夏、山东、东北等省区，目前国内生产企
业有：梅花集团、宁夏伊品、希杰集团(CJ)、长春大成集团、
2000 年以前，我国赖氨酸产量不高，不能满足国内市场 的需求，每年均要从国外大量进口，进入 21 世纪后，随着 我国赖氨酸产量的大幅提高，出口量也随之有了较大的增长。 2005 年，随着大成产量的大幅增加，我国赖氨酸出口量首次 超过进口量，结束了过去必须依赖进口的局面，开始从全球 最大的赖氨酸进口国逐步转变为最大的出口国，产品出口到 欧美和东南亚等国家和地区。
向好,赖氨酸价格开始上涨,上涨态势保持到 9 月份新粮上市
前,9、10 月份新玉米批量上市，赖氨酸生产成本降低,市场
价格走弱，9 月底限超令的发布、近年来赖氨酸价格低迷及
环保压力加大，行业部分产能不断退出，库存持续低位，出
口大幅增加的情况下，供给收缩推动 11 月份赖氨酸价格暴
涨。
98 酸 2013 年 2014 年 2015 年 2016 年
3、近年来，赖氨酸行业产能过剩严重，企业竞争激烈 程度加剧。
年产2万吨L-赖氨酸的设计
L-赖氨酸（L-Lysine）是一种必需氨基酸，对于动物生长发育具有重要作用。
为了满足市场需求，设计年产2万吨L-赖氨酸的生产工艺是非常具有挑战性的。
1.原料选择：为了生产大量的L-赖氨酸，需要选择合适的原料。
生产L-赖氨酸的常用原料包括葡萄糖、玉米浆、玉米粉、玉米芯等。
这些原料中含有较高的淀粉和葡萄糖，可以用作发酵过程中的碳源。
可以通过经济评估和可持续发展考虑选择合适的原料。
2.发酵过程：L-赖氨酸的生产一般采用发酵过程，其中酵母菌是常用的生产菌株。
设计一个高效的发酵过程是关键的。
首先，选择合适的菌株，优化菌株的培养条件和培养基组成，提高菌株的产酸能力。
其次，控制发酵温度、pH 值、氧气供应等参数，以提高L-赖氨酸的产量和纯度。
还需要控制发酵时间，使菌株能够在最佳时期大量产生L-赖氨酸。
3.分离纯化：生产过程中，需要将发酵液中的L-赖氨酸分离纯化，以获得高纯度的产物。
可以采用离心、滤液、蒸馏等方法进行分离和去除杂质。
还可以使用离子交换树脂、透析等方法对L-赖氨酸进行纯化。
4.废料处理：在生产过程中，产生的废料需要进行合理处理，以减少环境污染。
废料处理方法可以包括生物处理、物理化学处理等，以最大程度地降低对环境的影响。
5.质量控制：生产过程中，需要建立质量控制体系，以确保产品的质量稳定和合格。
包括原料的质量控制、发酵过程中的各项参数控制、分离纯化过程的质量控制等。
还需要建立产品质量检测方法和标准，以及质量记录和追溯体系。
总之，设计年产2万吨L-赖氨酸的生产工艺需要综合考虑原料选择、发酵过程、分离纯化、废料处理和质量控制等多个方面的因素。
同时，要充分发挥科技创新的优势，不断优化和改进工艺，提高产能和产品质量，以满足市场需求。
赖氨酸生产工艺
赖氨酸生产工艺赖氨酸是一种重要的氨基酸，广泛应用于食品工业、医药保健领域等。
赖氨酸的生产工艺主要包括微生物发酵、化学合成等多种方法。
微生物发酵是目前赖氨酸生产的主要方法之一。
常用的微生物有大肠杆菌、突变菌株等。
具体的工艺流程如下：首先，选用合适的菌株进行培养。
一般选择高产赖氨酸的突变菌株进行培养。
培养基的配方需要考虑到菌株的营养需求，包括碳源、氮源、无机盐和其他辅助物质等。
其次，进行发酵过程。
首先是预培养过程，将菌株接入预培养基中，使其处于良好的生长状态。
然后将菌液接入发酵罐中，添加适量的培养基，调节发酵条件，包括温度、pH值、搅拌速度、通气量等，以促进菌株的生长和赖氨酸的积累。
最后，提取纯化赖氨酸。
发酵液经过采集后，要进行分离赖氨酸。
一般采用醇沉淀、离子交换层析、凝胶过滤等方法进行赖氨酸的提取和纯化。
最终得到的纯赖氨酸可以进行干燥和制粒，以便储存和应用。
化学合成法是另一种赖氨酸的生产方法。
这种方法通过化学反应合成赖氨酸。
具体的工艺流程如下：首先，准备原料。
化学合成赖氨酸的原料主要有丙酮、甲醛、甲酸，还包括氨、二氧化碳等。
其次，进行反应。
将原料进行适当的配比，加入催化剂和溶剂，进行反应。
反应条件也需要控制，如温度、压力、反应时间等。
反应产物中包含赖氨酸和其他物质，需要进行后续的分离和纯化。
最后，提取纯化赖氨酸。
反应混合物通过适当的分离和纯化方法，如结晶、溶剂萃取、过滤等进行赖氨酸的提取和纯化。
最终得到的纯赖氨酸可以进行干燥和制粒，以便储存和应用。
以上是赖氨酸生产的两种主要工艺，根据具体的要求和条件选择合适的方法进行生产。
随着科技的发展，新的生产工艺和方法也在不断的研究和开发中，为赖氨酸的生产提供更多选择和可能性。
赖氨酸的生产工艺
赖氨酸的生产工艺赖氨酸（Lysine）是一种重要的氨基酸，是人体必需的八种氨基酸之一。
由于人体无法自行合成赖氨酸，所以必须通过饮食摄入。
赖氨酸广泛存在于各种蛋白质中，是肉类、乳类和鱼类中含量较高的氨基酸。
赖氨酸的生产工艺主要有两种方法，一种是发酵法，另一种是化学合成法。
发酵法是目前主要采用的生产赖氨酸的工艺。
具体步骤如下：1. 选取含有赖氨酸的微生物菌种，常用的菌种有毛细管和球孢菌。
2. 培养微生物菌种，提供适宜的培养基，包括碳源、氮源、矿物质等。
在培养过程中控制好温度、pH值和氧气供应等条件，促进菌种的生长和代谢。
3. 通过发酵过程，使菌种产生大量的赖氨酸。
发酵一般分为两个阶段，前期是生长期，后期是产酸期，通过优化发酵条件和添加适宜的调节剂，可以提高产酸期的赖氨酸产量。
4. 分离赖氨酸产物，一般采用离心、过滤和浓缩等步骤，以得到纯度较高的赖氨酸产品。
5. 进行精制和干燥处理，通过蒸发浓缩、结晶、离子交换和干燥等工艺，得到最终的赖氨酸产品。
化学合成法是另一种生产赖氨酸的工艺，但由于其步骤复杂、成本高、对环境的影响大等因素，目前较少采用。
化学合成法的步骤如下：1. 选择适宜的起始物质，常用的起始物质有铵盐和丙酮醇。
2. 通过一系列化学反应，包括氨基化、羟化、还原和缩合等步骤，合成赖氨酸。
这些反应需要控制好温度、压力和催化剂等条件，以确保反应的进行。
3. 通过提取、分离和精制等步骤，获得纯度较高的赖氨酸产品。
4. 进行干燥处理，使赖氨酸产品达到合适的含水量，增加存储稳定性。
综上所述，赖氨酸的生产工艺主要有发酵法和化学合成法。
发酵法是目前主要采用的工艺，通过培养微生物菌种，使其产生大量的赖氨酸。
化学合成法则通过一系列的化学合成反应来合成赖氨酸。
这两种工艺各有优劣势，选择合适的工艺需要综合考虑产量、成本、环境影响等因素。
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赖氨酸工业化生产
赖氨酸，Lysine ，化学名称 2,6-二氨基己酸
化学组成 C6H14O2N2
CH2NH2
CH2
CH2
CH2
CH ·NH2
COOH
Lys 发酵工艺流程： ↓ 淀粉酶 ↓ ↓
↓ →
↓
↓
淀 粉 糖 化 过 滤 液体葡萄糖 糖 蜜 加N.P.K.Mg 配 料 灭 菌 菌种斜面 ↓ 摇瓶种子 ↓ 种子罐 发酵罐
发酵液 提取、精制 Lys 压缩空气 ↓ 油水分离 ↓ 总过滤器 分过滤器
（一）培养基
1、碳源:(不能直接利用淀粉）
◆葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖（来源大米、玉米和薯类）
◆糖蜜（甘蔗、甜菜）
2、氮源：（不能直接利用蛋白质）
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％。
3、生物素：赖氨酸菌种为生物素缺陷型和某些营养素缺陷型（高丝氨酸、甲
硫氨酸、丙氨酸等）。
因严格控制用量。
（二）菌种的扩大培养和种子的质量要求
种子培养过程
斜面菌种→一级种子培养→二级种子培养→发酵罐
1、菌种：
短棒杆菌属：黄色短杆菌；乳糖发酵短杆菌。
棒杆菌属：谷氨酸棒杆菌。
2、分类（按表型）
营养缺陷型：谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌选育的Hse－、Met－、Thr－。
敏感性菌株：Met、Thr突变株。
代谢调节突变株：谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短杆菌选育的AECr；AECr ＋AHVr
组合型菌株：Hse －、Met－、Thr－组合AECr；AECr ＋AHVr
3、生长特点：
适用于糖质原料，需氧，以生物素为生长因子。
4、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。
5、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。
6、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。
7、接种量：二级种子，接种量2-5％，种龄12h。
三级种子，接种量稍大，约10％，种龄6－8h。
（三）赖氨酸发酵工艺控制
1、温度对谷氨酸发酵的影响
赖氨酸发酵前期，主要进行菌体繁殖。
幼龄菌对温度敏感，温度控制在产
生菌的最适生长温度为30-32℃。
若菌体生长期温度过高,易造成菌体衰老。
生产上表现为OD值增长慢,pH值高,耗糖慢,发酵周期长,赖氨酸产量减少。
在发酵中、后期，菌体生长基本停止，适当提高温度到赖氨酸室温合成酶系的最适作用温度。
控制在32-34℃
根据菌种特点，温度采用二级或三级管理。
即发酵前期控制在30－32℃；中、后期。
产生谷氨酸的最适为32-34 ℃。
2、pH值对赖氨酸发酵的影响
●影响酶的活性
●影响细胞膜电荷，改变膜的透性，干扰物质的吸收和排泄。
●影响培养基营养成分和中间代谢物解离，从而影响菌体对这些物质的吸收和利用。
●pH改变易引起代谢途径的改变，使代谢产物的组成和比例发生变化。
发酵阶段发酵期
pH控制 6.5－7.5
发酵生产中，pH的控制通常采用流加尿素。
初始尿素含量0.5-0.6％。
培养14-18h，pH降至6.2-6.4时开始流加，流加量0.2-0.3%。
次数3-5次，总量1.5-2.5。
3、供氧对赖氨酸发酵的影响
（1）溶解氧与赖氨酸的需氧量
赖氨酸产生菌为好氧微生物，只有在供氧充足条件下，才能充分完成生物氧化作用，最大量生成赖氨酸。
（2）供氧对赖氨酸发酵的影响
菌体生长阶段，呼吸旺盛，对氧需求量大于产酸阶段。
若供氧不足，会增加乳酸产量，降低基质pH，导致菌体生长缓慢，量减少。
但通气搅拌强度适度，不能过高，加快耗糖，会产生同样的结果。
产酸阶段好氧量有所减少。
（3）供氧与其他发酵工艺条件的关系
发酵前期溶氧分压PL控制在(0.4-0.8 )×104Pa,产酸期溶氧分压PL控制在(0.2-0.4 )×104Pa
4、生物素对赖氨酸发酵的影响
（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。
◆生物素：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%
Cu2+：一定浓度的CuSO4·5H2O，可提高产量流加糖和其它生长因子（四）、离子交换法提取赖氨酸。