赖氨酸工艺流程简图
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,
赖氨酸的生产工艺【共66张PPT】
赖氨酸提取精制工艺流程
6.4 离子交换法提取赖氨酸
离子交换法提取赖氨酸可用三柱串联的方 式，以提高收率。
上柱吸附：上柱方式 、交换量 、上柱流 速
洗脱剂（氨水洗脱 、氨水+氯化铵洗脱 、 氢氧化钠洗脱）
上柱吸附 －上柱方式
上柱方式 上柱方式有正上柱和反上柱两 种。如果发酵液含菌体等固形物较多，流 速较快时，容易造成树脂层堵塞，这是采 用反上柱较好。
（2）菌体
菌体 一般含量在15~20g（干重）/L。
（3）培养基残留物
培养基残留物 如残糖6~20g/L(随原料不同而异)，无机离
子（如NH4+、Ca2+、Mg2+、K+和一些阴 离子，其中NH4+浓度较高）。
（4）色素
色素 发酵液中的这些杂质对赖氨酸的提取和精
制影响很大，特别是菌体和钙离子等，应 尽量除去。
2. 赖氨酸的性质 (3)
赖氨酸盐酸盐熔点为263℃，单斜晶系， 比旋光度+21°。
在 水 中 的 溶 解 度 为 0℃ 时 53.6g/100mL， 25℃ 时 为 89g/100mL ， 50℃ 时 为 111.5 g/100 mL，70℃时为142.8 g/100 mL。
在酒精中的溶解度为0.1g/100mL。
培 养 条 件 ： 培 养 温 度 30-32℃ 。 通 风 比 1:0.2m3/(m3 • min)，搅拌转速200r/min。 培养时间 8～11h。
根据发酵规模，必要时可采用三级培养。
4.2 赖氨酸发酵工艺及控制要点
（1）发酵工艺流程
赖氨酸发酵工艺及控制要点(2)
（2）发酵培养基组成 不同菌株，发酵培养基的组成不完全
第十讲赖氨酸的生产工艺Leabharlann 优选第十讲赖氨酸的生产工艺
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)；
赖氨酸发酵工艺培训材料PPT课件
压滤机 硫酸铵玉米浆水解储罐
硫酸铵玉米浆水解
1、玉米浆质量标准 1） 氨氮： ≤0.4g/dl 2)有机氮≥2.0 g/dl 3) 干物≥32% 4）PH 3.8—4.5 5）气味 ： 玉米浆特开水解罐人孔盖，打开水解罐排污阀，冲洗罐壁后把水排
尽，检查放料罐底阀要求关闭无漏点，检查其它水解罐的罐 体阀门要求无漏点。
取样口排污阀门→开取样口蒸汽阀门→进入升温阶段。 5）待温度升至90℃后，自控人员排风设置改为4m3/min。种子
罐主操关移种蒸汽阀，稍开排污阀。
6）待罐压达到0.15MPa时，种子罐主操关接种口蒸汽阀→开接 种管上端球阀使罐内向外排气→打开浓糖流加两位阀→关浓 糖流加手动球阀→开浓糖流加小排气，向罐外排气→关取样 口蒸汽阀开取样阀向外排气。
赖氨酸发酵工艺知识
2016.10
水解岗位管辖范围 水解岗位管辖范围包括硫酸铵玉米浆水解、压滤二个操作
单元。
工艺原理
在一定温度、压力和高盐硫酸铵的作用下，将浓玉米浆 中的蛋白质水解成小分子的氨基酸及多肽类等营养物质， 经过压滤去除其中的絮状物质和杂质后供发酵菌体利用。
工艺流程图
硫酸铵 玉米浆
水解 罐
种子罐开车 种子罐空消 1）空消前先查看维修《查罐记录》，记录为“正常”后，方
可消罐。 2）空消种子罐前确认种子罐降温水进水阀和回水阀处于关闭
状态，退水端排地阀处于开启状态，使盘管内的水自然排 掉。 3）紧固人孔盖所有螺栓，不得遗漏。 4）种子罐主操通知种子罐自控人员空消开始：自控人员将罐 压设置在0.15MPa，排风阀开启度设置100%；种子罐主操 打开液氨手动阀后通知自控打开液氨电动阀，向罐内通入 液氨10秒钟。种子罐主操关进风调节阀的上侧风管截止阀 →开半圈风管蒸汽阀→全开移种管内侧截止阀→关移种管 上端球阀→开启半圈移种蒸汽阀→关接种口上端阀门→开 接种口下端阀门→开接种口蒸汽阀→开取样口阀门→关取
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。
第十讲赖氨酸的生产工艺
第二十八页，共68页
赖氨酸发酵工艺及控制要点(9)
硫酸铵对赖氨酸发酵的影响 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。
第四十七页，共68页
上柱吸附 －交换量
交换量 正向上柱时，一般为每吨树脂可 吸附90~100kg赖氨酸盐酸盐，反向上柱可 吸附70~80kg赖氨酸盐酸盐。流出液pH=5 时表明吸附达饱和。
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上柱吸附－上柱流速
上柱流速 上柱流速应根据上柱液性质、 树脂的性质、柱大小及上柱方式等具体情 况决定。应在小柱中进行试验确定适合的 上柱流速。一般正向上柱速度大些，可以 10L/min的流速吸附；反上柱流速小些。
第四十九页，共68页
洗涤
上柱后，需用水洗去停留在树脂的菌体、 残糖等杂质，直至洗涤水清亮，同时使树 脂疏松以利洗涤。
第五十页，共68页
洗脱剂
（1）氨水洗脱 优点是洗脱液经浓缩除 氨后，含杂质较小，有利于后工序精制； 缺点是树脂吸附的阳离子，如Ca2+、Mg2+等 不易洗脱。
第五十一页，共68页
3.赖氨酸生物合成途径
赖氨酸的生物合成途径与其他氨基酸不同 ，依微生物的种类而异。
细菌的赖氨酸生物合成途径需要经过二氨 基庚二酸（DAP）合成赖氨酸；
第十二页，共68页
3. 赖氨酸生物合成途径(续）
酵母、霉菌的赖氨酸生物合成途径，需要 经过α-氨基己二酸合成赖氨酸。
同样是二氨基庚二酸合成赖氨酸途径，不 同的细菌，赖氨酸的生物合成途径的调节 机制有所不同。
赖氨酸的化学合成法工艺流程
赖氨酸的化学合成法工艺流程赖氨酸呀，可是个很有趣的东西呢。
那它的化学合成法工艺流程是怎么一回事呢？咱这就来唠唠。
一、原料准备。
做啥东西都得先准备原料呀，合成赖氨酸也不例外。
这就需要一些特殊的化学原料，像什么α - 氨基己内酰胺之类的。
这些原料就像是盖房子的砖头，没有它们，赖氨酸这个小房子可盖不起来。
而且呀，这些原料可得精挑细选，就像挑水果一样，要是原料质量不好，那后面合成出来的赖氨酸质量也没保障。
二、反应步骤。
1. 水解反应。
这个步骤可重要啦。
把准备好的原料放到特定的反应环境里，让它发生水解反应。
这就好比是把一块硬邦邦的饼干放到水里泡软了一样。
在这个反应里，化学键就像小绳子一样被断开又重新组合，形成新的物质。
这个过程得控制好反应条件，温度呀、酸碱度呀都得刚刚好，不然就像做饭火候不对，菜就不好吃啦。
2. 脱羧反应。
水解反应完了之后呢，就到了脱羧反应。
这一步就像是给刚刚变化了的物质做个小手术，把羧基这个小尾巴给去掉。
这个过程也不是随随便便就能完成的，需要一些特殊的催化剂来帮忙。
催化剂就像个小助手，能让反应更快更顺利地进行。
要是没有这个小助手，反应可能就慢吞吞的，或者根本就不发生。
3. 光学拆分。
赖氨酸有不同的光学异构体，就像人的左手和右手一样，虽然长得很像，但还是有区别的。
光学拆分这一步就是要把我们想要的那种异构体给挑出来。
这就像是在一堆长得差不多的豆子里把好豆子挑出来一样，需要很细心。
这一步要是没做好，那得到的赖氨酸可能就不是我们想要的那种，在使用的时候效果就会大打折扣。
三、分离与提纯。
反应完了之后呀，得到的可不是纯净的赖氨酸呢。
里面还混着好多其他的东西，就像一锅大杂烩。
这时候就得进行分离和提纯啦。
可以用一些化学方法，比如结晶法。
把溶液慢慢冷却或者让溶剂慢慢挥发，赖氨酸就会像小晶体一样慢慢长出来，而其他的杂质就留在溶液里了。
这个过程就像从沙子里淘金一样，要很有耐心，而且得掌握好技巧，不然晶体可能长得不好看，纯度也不够。