赖氨酸发酵实训

    技能训练　赖氨酸发酵实训

    一、能力目标

    ①通过本实训项目的学习，使学生加深对氨基酸发酵生产基本理论的理解。

    ②使学生掌握赖氨酸生产的基本工艺流程，进一步了解氨基酸生产的关键技术。

    ③提高学生的生产操作控制能力，能处理氨基酸生产中遇到的常见问题。

    二、赖氨酸的结构和性质

    赖氨酸存在于所有蛋白质中，为人体必需氨基酸之一。其化学名称为2，6－二氨基己酸或α，ε－二氨基己酸，分子式为C₆H₁₄N₂O₂，相对分子质量为146．20，结构式为

    

    赖氨酸在乙醇水溶液中可得针状结晶，其盐酸盐为单斜晶，系白色粉末，无臭、味苦，熔点为263～264℃，易溶于水，几乎不溶于乙醇和乙醚。pI为10．56。

    三、工艺流程

    赖氨酸工艺流程如图5－5所示。

    

    

    图5－5　赖氨酸发酵工艺流程

    四、实训材料

    1．原料

    菌种为北京棒状杆菌AS1．563、葡萄糖、牛肉膏、琼脂、CaCO₃、磷酸氢二钾、硫酸镁、硫酸铵、玉米浆、毛发水解废液、甘蔗糖蜜、甘油聚醚、活性炭。

    2．仪器与设备

    烧杯、试管、三角瓶、732铵型离子交换树脂、量筒、容量瓶、托盘天平、分析天平、离心机、高压蒸汽灭菌锅、恒温振荡培养箱、发酵罐等。

    五、操作要点

    1．菌种培养

    菌种为北京棒状杆菌AS1．563。斜面培养基成分为：葡萄糖0．5%，牛肉膏1．0%，琼脂2．0%，pH7．0。种子培养基成分为：葡萄糖2．0%，CaCO₃0．5%，磷酸氢二钾0．1%，硫酸镁0．05%，硫酸铵0．4%，玉米浆2．0%，毛发水解废液1．0%，pH6．8～7．0。

    种子培养基接种斜面培养菌种，30℃振摇（冲程7．6cm，频率108次／min），培养16h。二级种子培养接种量为2．5%，培养48h。

    2．灭菌、发酵

    发酵培养液成分为：淀粉水解糖13．5%，磷酸二氢钾0．1%，硫酸镁0．05%，硫酸铵1．2%，尿素0．4%，玉米浆1．0%，甘蔗糖蜜2．0%，pH6．7，灭菌前加甘油聚醚1L（指5m³发酵罐）。发酵罐中的培养液，在1．01×10⁵Pa压力下加热至118～120℃灭菌30 min，立即通入冰盐水冷却至30℃，按10%（体积分数）比例接种，以1∶0．6通气量于30℃发酵42～51h，搅拌速度为180r／min。

    3．发酵液处理

    发酵结束后，离心除去菌体，滤液加热至80℃，滤除沉淀，收集滤液，经HCl酸化过滤后，取清液备用。

    4．离子交换

    上述滤液进离子交换柱（732铵型离子交换树脂），至吸附饱和。然后用去离子水按正、反两个方向冲洗至流出液澄清为止。用氨水洗脱，分步收集洗脱液。

    5．浓缩结晶

    将含赖氨酸的洗脱液减压浓缩至溶液达到1．091～1．107g／mL，用盐酸调pH为4．9，再减压浓缩至溶液密度为1．180～1．190g／mL，5℃放置结晶过夜，滤取结晶的赖氨酸盐酸盐。

    6．精制

    将上述赖氨酸盐酸盐粗品加至去离子水中，于50℃搅拌溶解，加适量活性炭于60℃保温脱色1h，趁热过滤，滤液冷却后于5℃结晶过夜，滤取结晶于80℃烘干，得赖氨酸盐酸盐成品。

    六、检验

    L－赖氨酸盐酸盐应为白色或类白色结晶粉末，无臭，含量应在98．5%～101．5%，干燥失重不超过0．4%，炽灼残渣不超过0．1%，氯含量应在19．0%～19．96%，硫酸盐不超过0．03%，砷盐应不超过1．5×10^－6，铁盐不超过0．003%，重金属应不超过0．0015%。

    含量测定：本品干燥后，精确称取100mg，移置125mL的小烧瓶中，以甲酸3mL、冰醋酸50mL的混合液溶解，采用电位滴定法，用0．1mol／L的高氯酸溶液滴定至终点，滴定结果以空白试验校正即得。1mL 0．1mol／L高氯酸溶液相当于9．133mg C₆H₁₄N₂O₂·HCl。

    七、实训报告

    写出书面实训报告。

    八、实训思考题

    1．写出赖氨酸的生产工艺路线，并说明每一步骤的作用。

    2．如何进行赖氨酸盐酸盐成品的检验？