Lysine và qui trình lên men

Lysine và qui trình lên menNguyễn Thị Kim HảiPhan Thị Lệ ChiVũ Thị Mỹ LinhNguyễn Thị TruyềnTrần Thu TrangNguyễn Phương Hà (017)Tổng quan về lysineQui trình tổng hợp lysineKhái niệmTên hệ thống: 2,6-diaminohexanoic acidCông thức hóa học: C6H14N2O2 Khối lượng phân tử gam: 146.188 g/molLysine là một α-amino acidLysine là một axit amin có chứa 2 nhóm (-NH2) và một nhóm (-COOH). Chúng có công thức hoá học như sau:CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH – COOH | | NH2 NH2Lysine là một axit amin thuộc họ aspartat, được tổng hợp qua con đường trao đổi chất (phân nhánh).Đặc tínhLoại axit amin không thay thếThiếu lysine cơ thể sẽ khó hoạt động bình thườngCó nhiều trong trứng, thịt, sữanhưng dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao. Là axít amin thường được thêm vào khẩu phần ăn của trẻ em và gia súc.Lịch sửViệc sản xuất qui mô lớn với Corynebacterium glutamicum đã bắt đầu vào đầu năm 1958 ở thực vật của Kyowa Hakko ở Nhật Bản Những công ty khác tham gia việc thương mại và sau đó suốt 4 thập kỉ sản xuất với Corynebacterium glutamicumCông nghệ sinh học chế tạo ra L-Lysine đã được cải thiện không ngừng và sự tiến bộ về kỹ thuật đã tạo ra số lượng lớn lysine đáp ứng nhu cầu ngày nayMicrococcus glutamicumBrevibacterium flavumBrevibacterium lactofermentum Corynebacterium acetophilumCorynebacterium glutamicumGleocladium spUstilago maydis Khi sản xuất L-lysine HCL gồm các chủng:Chủng	điều kiện nuôi cấy	sản lượng(g/l)C.glutacium b-6	 molasses, 32 độ, 48h 	 100C.glutacium H-8241	 sucrose 10%,32 độ ,72h	 48C.glutamicum	 glucose 18%,27độ, 70h	 60C.lactofermentum AJ 12592 	glucose 3,6, 31,5 độ, 48h 11,8 B.lactofermentum AJ 12937	 glucose ,31,5 độ,58h	 120,5 B.lactofermetum	 glucose 10%,31,5 độ ,72h	 48,8Phần II. QUI TRÌNH SẢN XUẤT LYSINELysine biosynthesisChú thích :EC 1.2.1.11 aspartate-semialdehyde dehydrogenaseEC 1.3.1.26 dihydrodipicolinate reductaseEC 2.7.2.4 aspartate kinaseEC 4.2.1.52 dihydrodipicolinate synthaseCác yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợpNguồn hydrocacbon:dung dịch đường từ quá trình thuỷ phân bột ngô, bột sắn. Ngoài ra người ta còn sử dụng cả mật rỉ.Các giống vi khuẩn tham gia tổng hợp lysine đều có khả năng đồng hoá glucose, fructose, maltose, saccharose. Chúng không có khả năng đồng hoá lactose, rafinose, pentose.Nồng độ đường khoảng 10 – 12%. Nguồn nitơNguồn nitơ thường được sử dụng trong sản xuất là ure, các loại muối amon hoặc nước amoniac.Nguồn muối khoángMuối khoáng được sử dụng nhiều nhất là các dạng muối photpho. Nồng độ photpho thích hợp là: 0,008 – 0,02mg/l. Ngoài muối photpho ra, trong sản xuất, người ta phải bổ sung thêm MgSO4.7H2O với hàm lượng 0,03 – 0,5%Điều kiện lên menNhiệt độ trong quá trình lên men duy trì ở 28 – 300C.pH trong quá trình lên men duy trì ở 7,0 – 7,6.Lượng không khí đưa vào bằng dung dịch lên men/1 phút. Quá trình lên men phải được thực hiện trong các thiết bị lên men có cánh khuấy và thổi khí liên tục.Trong suốt quá trình lên men xảy ra hai pha rất rõ rệt:Pha tạo thành sinh khối Pha tạo thành lysineCác yếu tố điều hoà quá trình lên menTrong quá trình nuôi cấy,homoserin, threonine và methionine có vai trò rất quan trọng.Lysine – Drosophila pseudoobscuraLysine – Asp.nigerCorynebacterium glutamicumVà bây giờ xin giới thiệu với các bạn một chủng VSV dễ thương nhất trong quá trình sản xuất lysine44 g/lGram (+), không di động, không sinh bào tử hiếu khí, dạng que.Nuôi cấy trên môi trường LB5G agarMôi trường lên men PMB : 80mM glucose 1.3mM methionine, 0.2mM threonine hoặc trên môi trường chứa homoserine rất thấppH = 7.00±0.005Tốc độ cung cấp khí nén=125ml/phútTrong đó :AK = aspartokinase ; HSD=homoserine dehydrogenase ; Lysine – C. glutamicumFIG. 2.Tốc độ khử glucose (qGlc) và tốc độ sản xuất lysine (qLys) mmol/(g*h),trong suốt quá trình lên men theo mẻ của chủng C. glutamicum ATCC 13287.FIG. 5.Mối tương quan giữa biểu hiện gen và metabolic fluxes trong quá trình glycolysis (A), the TCA cycle (B), and lysine biosynthesis (C) trong suốt quá trình lên man theo mẻ của chủng C. glutamicum ATCC 13287.Tóm tắt qui trình lên menNạp môi trường nuôi cấyTiệt trùng nồi lên men cùng môi trường nuôi cấyCấy giốngLên menThu canh trường nuôi cấy Ly tâmSấy phunĐóng góiTABLE 1.Sinh khối và những sản phẩm liên quan trong quá trình sản xuất lysine của chủng C. glutamicum ATCC 13287 tại những thời điểm khác nhau trong nuôi cấy theo mẻ Yield (mmol mol−1) at indicated timea Product5.8 h6.9 h8.1 h9.2 hBiomass86.168.155.556.2Lysine0.0191.0181.9184.0Valine0.00.08.615.2Alanine0.00.03.117.4Glycine8.30.01.73.9Glutamate0.00.00.00.0Tài liệu tham khảoVi sinh vật học công nghiệp _ Nguyễn Đức Lượng Công nghệ vi sinh _ Trần Thị Thanh In-depth profiling of Lysine-producing Corynebacterium Glutamicum by Combined Anlysis of the Transcriptome, Metabolome, and Fluxome , 2003.