QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP L- LYSIN

Đặc tính Lysine là một acid amin rất cần cho hoạt động sống của người và động vật  Lysine giữ vai trò sống còn trong sự tổng hợp protein.. www.themegallery.com Company Logo Điểm quan

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM

Đề tài:

QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP L-LYSINE

KHOA SINH HỌC

GVHD: Trần Thị Minh Tâm SVTH: Kim Xiếp

Mai Anh Thy Sơn Minh Tú Nguyễn Thị Kim Liên Nhóm V:

Trang 2

1.2.2 Giống vi sinh vật và quá trình tạo Lysine

2 Quy trình sản xuất công nghiệp.

2.1 Nguyên liệu

2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp Lysine

2.3 Các pha xảy ra trong quá trình lên men.

2.4 Thu nhận và làm sạch Lysine

2.5 Ứng dụng của L-Lysine trong thực tế.

C Tài liệu tham khảo.

Trang 3

Lysine , Axit glutamic …….

Aa cần thiết cho cơ thể người và

động vật, đặc biệt là L-Lysine

Nguồn cung aa lấy từ thực phẩm, thức ăn chăn nuôi…

A LÍ DO CHỌN ĐỀ

TÀI

Trang 4

Năm 1908, Ikeda(Nhật Bản) khám phá ra thành phần tạo ra vị ngon của thực phẩm là AG.

Năm 1957, Dr S Udaka và Kinoshita phân lập vi khuẩn có khả năng tổng hợp

aa

Bước ngoặt mới trong sx aa

1.Tổng quan về Lysine

Lịch sử phát triển

Trang 5

 Trong đó, lysine là một aicd amino rất quan trọng vì chỉ cần bổ sung đầy đủ lysine thì

những acid amin còn lại cũng có thể tăng theo

 Nhưng lysine do là một amino acid nên con người và động vật không thể tự tổng hợp

Trang 6

Khái niệm lysine

 Về cấu tạo:

 Lysine là một acid amin có chứa 2 nhóm (-NH2) và một nhóm (-COOH)

Tên quốc tế : 2,6-diaminohexanoic acid

Công thức hóa học: C6H14N2O2

Khối lượng phân tử gam: 146.188 g/mol

Lysine là một α-amino acid

Lysine là một acid amin thuộc họ aspartat

Trang 7

Đặc tính

 Lysine là một acid amin rất cần cho hoạt động sống của người và động vật

 Lysine giữ vai trò sống còn trong sự tổng hợp protein.

 Lysine giúp trẻ ăn ngon miệng, gia tăng chuyển hoá hấp thu tối đa dinh dưỡng

 Lysine có nhiều trong trứng, thịt , sữa, cá, đậu nành…

B L-Lysine

Trang 8

 Đặc biệt ở động vật còn non và trẻ em sẽ xảy ra hiện tượng chậm lớn, trí tuệ

phát triển kém, dễ thiếu men tiêu hoá và nội tiết tố

Đặc tính

 Chính vì thế lysine là một loại axít amin thường được thêm

vào khẩu phần ăn của trẻ em và của gia súc

Trang 9

Tách chiết aa từ dịch thủy phân protein

Trang 10

www.themegallery.com Company Logo

 Điểm quan trọng trong cơ chế sinh tổng hợp lysine của vi khuẩn là lysine tổng hợp

cùng với methionin, treonin đều xuất phát từ một chất chung, đó là chất Aspactat –

β – semialdehyd

10

Cơ chế tổng hợp lysine

Trang 12

Quá trình tạo lysine

AK = aspartokinase ; HSD=homoserine dehydrogenase

Muốn điều chỉnh sơ đồ trên nhằm mục đích chỉ sản xuất lysine và đạt được hàm lượng cao thì cần ức chế được enzyme aspartokinase và enzyme homoserine dehydrogenase .

Trang 13

• Vậy vi sinh vật (VSV) mà ta chọn làm giống lên men (tất nhiên là phải có khả năng tổng hợp lysine) phải sống trên môi trường có chứa hàm lượng methionine cao và threonine thấp.

• Ta chọn chủng vi khuẩn Corynebacterium glutamicum vì các lý do sau:

 Có khả năng tổng hợp lysine với mức độ cao (sản lượng lysine tạo ra ngày càng tăng nhờ các giống đột biến), ở đây ta chọn chủng Corynebacterium glutamicum ATCC 13287 được đột biến 3 điểm nhờ tia UV so với chủng dại Corynebacterium glutamicum ATCC 13032

.

1.2.1 Các phương pháp tổng hợp

1.2.2 Giống vi sinh vật và quá trình tạo LysineQuá trình tạo lysine

Trang 14

 Sống được trên môi trường có chứa hàm lượng methionine cao và threonine

thấp.

 Tương đối dễ nuôi và áp dụng vào công nghệ lên men ở quy mô công nghiệp.

 Chủng Corynebacterium glutamicum ATCC 13287 là một chủng khuyết dưỡng

hocmoserine, sản lượng tạo lysine là 55 g/l.

14

Quá trình tạo lysine

Trang 15

2.Quy trình sản xuất công nghiệp

Sản xuất lysine có các phương pháp :

Trích ly

Tổng hợp

Dùng enzyme

Lên men với phụ gia

Lên men trực tiếp

 Phương pháp lên men trực tiếp là sử dụng loại nấm men sản sinh lysine có đặc trưng sinh

lý đặc biệt, thực hiện lên men trong điều kiện nhất định, tận dụng nguyên liệu chất đường

có chất lượng cao của thiên nhiên, để chất lên men chuyển hóa thành lysine

Trang 16

Rỉ đường (mía hoặc củ cải), hoặc dung dịch đường thu được sau quá trình thủy phân tinh bột sắn, bột ngô có hàm lượng đường khoảng 10 -20 %.

• Rỉ đường mía

• Đường 62%; các chất phi đường 10%; nước 20%

• Đường trong rỉ đường bao gồm: 25 ÷ 40% sacarose; 15÷ 25% đường khử (glucose và fructose); 3÷ 5% đường không lên men được

• 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

Trích ly

Trang 17

• Nguồn Nitơ:

• Người ta thường dùng các loại muối chứa NH4+ như NH4Cl, (NH4)2SO4, NH4H2PO4, (NH4)2HPO4, NH4OH hay khí NH3 hoặc ure làm nguồn cung cấp nitơ Trong công nghiệp người ta thường dùng NH3, dưới dạng nước, khí hoặc ure Khi dùng ure cần quan tâm đến nồng

độ ban đầu vì khả năng chịu đựng ure của mỗi giống mỗi khác.

Trang 18

• Trong sản xuất Lysine, thường sử dụng các môi trường (ứng với 1000 ml) có các thành phần sau:

 50g glucose (5 – 10 %) , 20 g tinh bột ngô (đã loại chất béo), 25g (1,5%)

(NH4)2SO4, 1g urea, 2.5g KH2PO4, 0.75g (0,1%) MgSO4.7H2O, biotin 7,5µg/l, treonin 40mg/l và bổ sung thêm một số chất khoáng và vitamin ( duy trì pH = 7.0 bởi NaOH 2M)

2.2.Các yếu tố ảnh hưởng

Môi trường lên men

Trang 19

• Trong quá trình lên men với thời gian trung bình thì trong môi trường tồn tại các

thành phần sau: 50% (wt/vol) glucose, 4.5% (wt/vol) NH4Cl và 0.5 mg/l D-Biotin

Các thành phần này tiếp tục được sửa dụng trong suốt quá trình lên men tiếp theo:

lượng đường sau quá trình lên men còn lại khoảng 25 % (wt/vol)

Môi trường lên men

Trang 20

 Nhiệt 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 là lên men chìm được thực hiện trong các thiết bị lên men có

cánh khuấy và thổi khí liên tục

Điều kiện lên men

Trang 21

• Quá trình khuấy đảo

• Cánh khuấy làm tăng khả năng tách các khí CO2 , H2S, NH3… từ quá trình trao đổi

chất, và như vậy, sẽ làm giảm ảnh hưởng xấu của các loại khí này đến sinh lý của VSV

• Cánh khuấy làm tăng nhanh các quá trình sinh sản của vi khuẩn, nấm men và nấm sợi :

do tác động cơ học mà các tế bào dễ dàng tách ra và sống độc lập

• Quá trình sục khí

• Cung cấp oxy trong các trường hợp lên men hiếu khí

Trang 22

 Điều chỉnh pH của môi trường lên men

 Kiềm: NH3, muối amon

Trang 23

Theo dõi và điều chỉnh nhiệt độ môi trường 28 -300C

Cũng như pH của môi trường: 7.0 -7.2

Trang 24

 Các yếu tố điều hòa quá trình lên men: biotin và homoserin

 Lượng homoxerin (hay hỗn hợp metionin và trionin) rất cần thiết cho các chủng vi khuẩn

tổng hợp lysine

 Biotin: có tác dụng kích thích vi khuẩn sinh trưởng và tích luỹ L-lysine, khi đủ biotin vi

khuẩn sinh trưởng vừa phải, diển biến lên men êm dịu và L-lysine tạo được nhiều khi thừa biotin vi khuẩn sinh trưởng rất mạnh mẽ, tiêu hao đường và sinh rất ít L-lysine

Trang 25

 Pha tạo thành sinh khối

 Sự tạo thành sinh khối ở pha đầu tiên, thường xảy ra rất mạnh trong thời gian từ 12 – 18 giờ

sau khi bắt đầu nuôi cấy Sau đó tốc độ tạo thành sinh khối sẽ chậm lại.

 Pha tạo thành lysine

 Trong thời gian tốc độ tạo thành sinh khối bắt đầu giảm, hàm lượng lysine được tổng hợp bắt đầu

tăng dần Pha tạo thành Lysine kéo dài khoảng 40 – 60 giờ

 Năng suất Lysine sau khi lên men đạt từ 50 – 60 g/l.

 Lên men (Giai đoạn này thì vi khuẩn tạo ra lysine).

2.3 Các pha xảy ra trong quá trình lên men

Trang 26

www.themegallery.com Company Logo 26

2.3 Các pha xảy ra trong quá trình lên men

Các pha diễn ra trong quá trình

Izdoxin treonin

Trang 27

 Thu nhận và tinh chế lysine ngay

• Dùng HCl acid hoá dung dịch lên men Đồng thời, người ta bổ sung metabisulfit natri với liều lượng 0,4% so với dịch lên men để bảo quản dung dịch lên men

 Quá trình thu nhận lysine tiếp tục đựơc thực hiện như sau:

• Dung dịch lên men đựơc bơm vào nồi cô đặc chân không, tiến hành cô đặc cho đến khi nồng độ chất khô trong dịch đạt tới 35 – 40%

Trang 28

Ta có thể sử dụng ngay chế phẩm này cho chăn nuôi gia súc Dạng chế phẩm này chỉ có thể bảo quản để sử dụng dần trong thời gian khoảng 4 tháng Do đó, muốn bảo quản lâu hơn, ngừơi ta phải tạo ra những sản phẩm có độ ẩm thấp

Trang 29

 Đưa dịch đã cô đặc đem sấy phun

• Cách làm này cho ta hàm lượng lysin rất cao và độ ẩm giảm rất nhanh Độ ẩm cuối cùng của loại sản phẩm này khoảng 5 – 6 %

• Để thu nhận được lysin tinh khiết ở dạng kết tinh người ta thực hiện các bước sau:

• Dịch lên men được tiến hành ly tâm để loại bỏ sinh khối và các thành phần không tan

Trang 30

Đun nóng dung dịch chứa lysine để loại amoniac Sau đó dùng HCl hạ pH của dung dịch xuống đế 4,9 – 5 Tiến hành cô chân không để nồng độ chất khô trong dung dịch đạt được 30 – 50%

Trang 31

Dưới tác dụng của HCl (dùng trong khi hạ pH của dung dịch), lysine sẽ chuyển sang dạng monochlohydrat lysine.

Tiến hành làm lạnh toàn bộ đến nhiệt độ 10 – 120C Khi đó thấy xuất hiện những tinh thể có màu vàng nhạt Người ta tiến hành ly tâm để thu nhận tinh thể Dịch sau khi ly tâm sẽ tái kết tinh để thu nhận triệt để lysine có trong dịch lên men

Trang 32

• Muốn tinh thể sạch hơn, người ta hoà tan tinh thể trong cồn và lại kết tinh lại Làm đi làm lại nhiều lần như vậy ta sẽ có tinh thể sạch Lysine tinh khiết có độ sạch 97%, độ

ẩm 0,5%, tro 0,3% được dùng trong thực phẩm và trong y học

32

Trang 33

2.5 Một số ứng dụng của lysine

Thực phẩm chức năng

Sữa bột Pedia plus Siro unikids

Trang 34

www.themegallery.com Company Logo 34

ƯU ĐIỂM PP LÊN MEN

 Thu nhận acid amin dạng L

 Nguyên liệu sản xuất rẻ, dễ kiếm

 Tốc độ trao đổi chất, tốc độ sinh sản và phát triển mạnh của vi sinh vật cho phép ta được

năng suất cao

 Giá thành sản phẩm thấp hơn giá thành sản phẩm từ những phương pháp khác

Trang 35

C Tài liệu tham khảo

1. Nguyễn Đức Lượng, Vi Sinh Vật Học Công Nghiệp, NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM, 2006

2. Nguyễn Đức Lượng, Công Nghệ Sinh Học, NXB ĐH Quốc Gia TP.HCM, 2001

3. Nguyễn Lân Dũng và Nguyễn Đình Quyến cùng Phạm Văn Ty, Vi Sinh Vật Học, NXB Giáo Dục, 2003Tài liệu trên Web

4. http://www.suckhoe360.com/Song-khoe/Protein-Lysine

6. http://www.hgpharm.com.vn

Trang 36

8 Cơ sở công nghệ vi sinh vật và ứng dụng, PGS.TS Lê Gia Huy, Khuất Hữu

Trang 37

CÁM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN

CHÚ Ý LẮNG NGHE

Định dạng
Số trang	37
Dung lượng	554,51 KB