Sinh tổng hợp acid amin

⇒ Phương pháp tổng hợp hoá học:Bằng phương pháp này người ta đã sản xuất ra khá nhiều axit amin.. ⇒ Phương pháp sinh tổng hợp nhờ vi sinh vật:Là phương pháp mới được áp dụng gần đây nhưn

SINH T NG H P ACID AMIN Ổ Ợ

1-Khái niệm:

2- Cơ sở khoa học sinh tổng hợp axit

amin:

KHÁI NIỆM ACID AMIN

• Acid amin là dẫn xuất của acid

cacboxylic trong đó –H được

PHÂN LOẠI THEO CẤU TẠO

NHÓM TÊN SỐ AA TÊN AA

1 Mono amino

mono carboxylic 7 Glycin, alanin,Leucin, valin,

Isoleucin,serin.

2 Di amino mono carboxylic 2 Lysin, arginin

3 Mono amino di carboxylic 2 Aspartic, glutamic

4 Amid của aa di carboxylic 2 Asparagin,

TÍNH CHẤT HÓA HỌC

1 T/d acid , base.

3 T/d với HCHO.

4 P/ư Desamin hóa.

5 P/ư Decarboxyl hóa.

6 Chuyển acid amin.

7 Chuyển hóa gốc R.

8 P/ư Nihydrin.

9 Tạo phức với kim loại nặng

10 Phản ứng tạo ester.

NGUỒN GỐC & ỨNG DỤNG CỦA ACID AMIN

1 Trong CNTP :

2 TRONG CHĂN NUÔI:

3 TRONG Y HỌC:

⇒ Phương pháp thuỷ phân protit động thực vật:

Thuỷ phân protit động vật như phế liệu lò mổ, hay từ thực vật: đậu, gluten bột mì…

Phương pháp này lâu đời, hiệu suất ko cao nên ít sử dụng hiện nay

⇒ Phương pháp tổng hợp hoá học:

Bằng phương pháp này người ta đã sản xuất ra khá

nhiều axit amin Các phản ứng xảy ra phức tạp, điều

kiện nghiêm ngặt

Đây là phươg pháp có hiệu suất, có thể dùng nguyên

liệu không phải là protein Nhưng thiết bị phức tạp tốn

kém, sản phẩm tạo ra dạng D và L Tách dạng L rất khó

nên giá thành cũng cao

⇒ Phương pháp sinh tổng hợp nhờ vi sinh vật:

Là phương pháp mới được áp dụng gần đây nhưng

có tính ưu viêt, hiệu quả cao nên ngày nay nó là

phương pháp được áp dụng hiệu quả đầy triển vọng

và rộng khắp, đặc biệt ở các nước: Nhật, Tây Đức,

Ngày nay phương pháp sinh tổng hợp axit amin là

phương pháp chủ yếu sản xuất axit amin trên thế giới,

sản lượng tăng rất nhanh

 Tính ưu việt của phương pháp này là:

+ Sử dụng nguồn nguyên liệu phi đạm

+ Thiết bị, quá trình khá đơn giản, rẻ tiền

+ Có thể áp dụng trong điều kiện kinh tế khác nhau

giữa các nước

+ Giá thành rè, độ tinh khiết cao

+Tổng hợp dạng L- axit amin có giá trị sinh học

 Có nhiều axit amin được tổng hợp

bằngphương pháp này: aspactic,izoloxin, fenylalanin, tryptophan, hemoxerin…

 Ngưởi ta còn áp dụng phương pháp phối hợp

“hoá

tổng hợp và sinh tổng hợp” để sản xuất L xetoaxit

và các chất tiền thân khác của axit amin bằng hoá hợp rồi sau đó chuyển các chất này thành axit amin tương ứng nhờ vi sinh vật nhất định.

Với phương pháp phối hợp này người ta

sản xuất ra hàng loạt axit amin: Lizin,

tryptophan, valin, glutamic,axitasparaginic… Đây cũng là phương pháp có nhiều triển

vọng bởi vì sản phẩm có độ tinh khiết cao, tốc độ sản xuất nhanh.

Ngày nay người ta có thể sinh tổng hợp

nhiều loại axit amin trong các thùng men

công nghiệp như lên men axit glutamic để sản xuất mì chính, lên men lizin… Nhiều vi sinh vật có khả năng tổng hợp axit amin

nhưng đáng chú ý hơn cả là 1 số lớn loài vi khuẩn có khả năng tổng hợp lượng khá cao các axit amin sau đây: Mycobacterium,

corynebacterium, micrococus



2- Cơ sở khoa học sinh tổng hợp axit amin:

Đa số các vi sinh vật có khả năng tổng hợp 20 a.a tạo

nên protein Khung Cacbon được tạo thành từ sản

phẩm trung gian của sự chuyển đổi chất như: pyruvat,

α-Xetoglutrat, oxaloacetat, fumarat…

Các nhóm amin được gắn vào khung đó nhờ phản ứng

amin hoá trực tiếp hoặc chuyển amin

Việc chuyển Nitơ vô cơ thành hợp chất hữu cơ luôn luôn xảy ra qua amoniac, nitrat, nitric, nitơ phân tử bị khử thành

Hình 1a: sự chuyển Nitơ vơ cơ thành hữu cơ

fumarat piruvat + NAD.H2

+NADP.H 2

α - cetoglutarat khử nitrat

Tổng hợp axit amin ở vi sinh vật theo 3 cách:

Bằng phản ứng amin hoá trực tiếp.

Bằng phản ứng chuyển amin.

Bằng cách chuyển axit amin này thành axit

amin khác nhờ vi sinh vật.

Bằng phản ứng amin hoá trực tiếp:

R-C-COOH +NH 3 R-CH-COOH + H 2 O

R-C-COOH + NAD.H 2 R-CH-COOH + NAD

Cách này thường được tiến hành trong sinh tổng

hợp: axit glutamic, alanin, axit aspactic.

NH2

NH2

Bằng phản ứng chuyển amin:

R 1 -CH-COOH+ R 2 -C-COOH enzym R 1 -C-COOH+R 2 -CH-COOH

aa1 cetoaxit 2 cetoaxit 1 aa2

Enzym xúc tác là aminotransferase có nhóm ngoại là dẫn xuất vitamin B 6

Để amin hoá nhóm =C=O khi có NH 3 thành nhóm –CH–

NH 2 , người ta dùng nhiều loại vi sinh vật khác nhau, đặc

biệt là nấm mốc vi khuẩn có khả năng hoàn thành 1 lúc 2 quá trình trên.

Bằng cách chuyển axit amin này thành axit amin khác nhờ vi sinh vật:

Đây là con đường quan trọng để thu nhận axit amin

trong công nghiệp Vi sinh vật có thể hấp thu axit amin

Trong công nghiệp Vi sinh vật có thể hấp thu axit amin môi trường ngoài làm nguồn Nitơ và Cacbon 1 cách chọn lọc

đồng thời có thể chuyển axit amin này thành axit amin khác

Trong điều kiện bình thường, lượng axit amin do vi

sinh vật tổng hợp thường đủ đáp ứng nhu cầu sinh lý của bản thânnó Nhưng khi môi trường thay đổi đột

biến, vi sinh vật sẽ có thể tổng hợp 1 lượng lớn axit

amin vượt nhu cầu nó tích lũy trong tế bào hay thoát ra môi trường Hiện tượng này gọi là “siêu tổng hợp” axit

amin

Ngày nay ngoài hiện tượng siêu tổng hợp người ta còn táchchúng, lai ghép gen, tạo biến chủng đột

biến Đặc biệt siêu tổng hợp “axit amin ko thay thế” Người ta tìm ra nhiều chủng có khả năng tổng hợp

số lượng lớn axit amin và được áp dụng trong qui

mô công nghiệp.

Axit amin là cấu tử thành phần cấu tạo nên phân

tử protein Khoảng 20 axit amin tham gia trong

cấu tạo protein

 Axit amin là chất mà cơ thể hấp thu dễ dàng trực tiếp

 Cơ thể cũng có thể tổng hợp axit amin Nhưng

các loại axit amin “không thay thế” thì ko thể tổng

hợp được Hoặc được nhưng rất ít

Con người phải sử dụng axit amin từ thức ăn giàu

protein có nguồn gốc động vật Ở thực vật protein không thay thế ít hơn

Thiếu 1 số axit amin hay 1 số axit amin nào đó cũng có thể dẫn đến trạng thái bệnh cho cơ thể, suy giảm tình

trạng sức khoẻ

• Do nhu cầu bổ sung cho khẩu phần ăn thiếu axit amin

nào đó đặc biệt không thay thế dùng trong trị bệnh, chăn nuôi, trong kỹ thuật - phân tích tổng hợp

• Con người đã sản xuất hàng loạt axit amin với các

phương pháp:

+ Bằng con đưởng tổng hợp hoá học

+ Sinh tổng hợp

SINH TỔNG HỢP

GLUTAMIC

I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GLUTAMIC.

II CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN III PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN.

IV QUY TRÌNH LÊN MEN.

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GLUTAMIC

• Glutamic acid là 1 trong 20 loại

acid amin cấu tạo nên protein

Glutamic C6H9CO4 , M= 147,13

• Công thức cấu tạo :

• Công thức phân tử :

CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN

• Vi khuẩn sử dụng đường , nhờ các enzym xúc tác có sẵn trong nó chuyển hoá qua nhiều phản ứng khác nhau tạo

glutamic và nhiều sản phẩm phụ khác nhau

• Đầu tiên đường được chuyển hoá theo sơ đồ Embden-

Mayerhoff tao ceton sau đó qua chu trình Kreb tạo xitrat và

α - xetoglutaric rồi acid L-glutamic

glucose

Hexo – mono(p) Xeto acid

O

• AMIN HÓA:

COOH

C=O

(CH2)2COOH

• CHUYỂN AMIN HOÁ :

PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN

• Sử dụng vi sinh vật lên men glucose thành a

glutamic

• 1956 Kinosita tìm ra vi khuẩn Corynebacterium-

glutamicium (trực khuẩn hiếu khí) có khả năng dùng

tinh bột tạo glutamic.

• Trong môi trường lên men cần bổ sung muối amon , bioti , vit H cần cho sự phát triển của vi khuẩn, 1 ít kháng sinh để tránh nhiễm vi khuẩn lạ

QUY TRÌNH LÊN MEN

1 Chuẩn bị dịch lên men.

2 Cấy chủng vi khuẩn lên men

glutamic

3 Lên men : nuôi vi khuẩn ở 32 – 37

oC, thoáng khí sau 38 – 40h kết thúc

lên men, ta có dịch lên men có

50-60g a.glutamic trong 1l dịch lên

men

4 Tinh sạch dịch a.glutamic

1 Chuẩn bị dịch lên men

• Nguyên liệu lên men axit glutamic là dịch có đường sẵn

hoặc nguyên liệu có bột đã qua đường hoá Các chất dinh dưỡng cần cho vi khuẩn như muối amon , phosphat , sunfat , biotin , vitamin B…

• Thông thường tỉ lệ phối chế môi trường như sau :

• Đường 10 – 13 % ( thường dùng glucon)

• cao từ bắp 0,7% ( nước chiết từ bắp cô đặc )

2 Cấy chủng vi khuẩn lên men.

• Chủng có khả năng tạo acid glutamic cao , sinh sản nhanh, ổn định , chịu được nồng dộ acid cao trong thời gian dài, môi trường nuôi cấy đơn giản , dể chế tạo , rẻ tiền như :

- corynebacterium glutamicum.

- micrococcus glutamicus.

- brevi – bacterium devaricatum.

- brevi – bacterium lactofermentus.

• Vi khuẩn thuần khiết cấy chuyền nhân giống ra môi trường lỏng có dung tích lớn dần lên

• Môi trường nuôi là dịch đường có bổ sung thức ăn cho vi

khuẩn

2 Caáy chuûng vi khuaån leân men.

3 Lên men

• Tiến hành trong điều kiện hiếu khí nhiệt độ từ 32 – 37oC , thời gian lên men 38 – 40h.

• Để giữ ổn định Ph cho dịch lên men và bổ sung

thêm nguồn amon cho vi khuẩn ta cho thêm Ure ,

tạo nhiều sản phẩm phụ).

• Điều kiện thoáng khí cũng rất quan trọng vì vi khẩn lên men là loại ưa khí

3 Leân men

NHÓM THỰC HIỆN: MSSV:

1 PHẠM ANH KHOA 60701149

2 NGUYỄN THANH LỢI 60701390

3 NGUYỄN LÊ THÀNH MINH 60701466

4 NGUYỄN VĂN PHỤNG 60701855

5 NGUYỄN ĐĂNG TRƯỜNG 60702715

6 BÙI THANH NHỰT 60701738

