3 Вибір способу виробництва лізину

Виробництву лізина приділяється велика увага. Це зумовлено насамперед високою поживною цінністю одержуваних на його основі кормів і окремих продуктів харчування. Добавка до раціону тварин декілька десятих доль відсотка дефіцитної амінокислоти може підвищити кормову цінність білка більш ніж в 2 рази.

Для одержання лізину застосовують наступні способи:

1. Хімічний синтез;

2. Мікробіологічний спосіб;

3. Виробництво амінокислот з білкових гідролізатів;

4. Хіміко-ферментативний спосіб [6].

3.1 Хімічний синтез лізину

До теперішнього часу розроблені і реалізовані в промисловому масштабі виробництва багатьох амінокислот методом органічного синтезу. За його допомогою виробляють D, L метіонін, глутамінову кислоту, лізин, триптофан, треонін, гліцин і ряд інших. За сучасними технологіями здійснюють синтез індивідуальних амінокислот з високим виходом і високим ступенем хімічної очистки.

Отримання лізину з циклогексанону ведеться за наступними рівняннями:

Розділення утворених D, L-форм лізину засновано на різній розчинності солей, одержуваних при взаємодії рацемату з L-винною кислотою. Після розділення D, L-ізомерів лізину солі руйнують, L-форму звільняють від L-винної кислоти за допомогою іонного обміну на колонах, а D-лізин направляють на рацемізацію.

Недоліками такого способу отримання лізину є те, що у результаті хімічного синтезу завжди утворюються рацемати - рівноважні суміші , L та D-форм амінокислоти, що вимагають в подальшому дорогого очищення. Присутність D-форми в готовому продукті завжди небажано не тільки тому, що вона являє собою баласт, оскільки не засвоюється організмом людини і тварини, підвищує витратні коефіцієнти використовуваної сировини на 1 т продукції, але у деяких амінокислот вона має токсичні властивості.

Виробництво амінокислот методом органічного синтезу пропонує здійснення великої кількості технологічних операцій. Реалізація практично кожної з них вимагає відповідної апаратури та наявності допоміжного устаткування для організації контролю за її роботою. Для подолання недоліків хімічного способу виробництва амінокислот постійно ведеться пошук нових, більш раціональних шляхів їх синтезу та вдосконалення технологічних прийомів очищення окремих компонентів, розділення рацемічних сумішей і способів перетворення D-форми в L-форму, що, видимо , дозволить знизити собівартість готової продукції і стати їй конкурентоспроможною по відношенню до ензиматичного способу виробництва.

3.2 Виробництво l-лізину мікробіологічним синтезом

Цей синтез полягає в тому, що використовувані мікроорганізми утворюють амінокислоту в біологічно активній L-формі. Потім забезпепечується її виділення та очистка, випуск технічних препаратів для збагачення кормів за доступною для тваринництва ціною.

Організацію промислового виробництва L-лізину за допомогою мікроорганізмів можливо здійснити за двома технологічними схемами. Вони розрізняються, в основному, стадією отримання культуральної рідини. У першій передбачається виробництво культуральної рідини в два ступені (двохступінчатий ​​спосіб), у другій - в одну ступінь (одноступінчатий спосіб).

Двоступеневий спосіб заснований на використанні в якості джерела сировини одного з попередників протікаючого в клітині біосинтезу необхідної амінокислоти, отриманого хімічним або біологічним методом. Утворення та підготовка необхідного попередника тут є першою ступінню виробництва. До неї ж відносять і біосинтез ферментного препарату, за участю якого буде здійснюватися трансформація попередника в цільову амінокислоту. При цьому у виробничих умовах вирощують продуцент ферментів (біомасу мікроорганізму). Потім біомасу відокремлюють від культуральної рідини. Друга стадія являє собою процес трансформації попередника в амінокислоту за допомогою ферментних систем мікроорганізму, вирощеного на першій стадії.

Вибір попередника для конкретного виробництва здійснюється на основі сучасних наукових уявлень про біосинтетичні шляхи утворення необхідної амінокислоти мікроорганізмами. Вищеприведену хімічну схему виробництва лізину можна розглядати як типовий приклад двоступінчастого способу отримання амінокислот.

Одноступінчатий спосіб синтезу амінокислот за допомогою мікроорганізмів набув найбільшого поширення. Він заснований на культивуванні суворо визначеного штаму - продуцента цільової амінокислоти на середовищі заданого складу при відповідних параметрах процесу ферментації. Для цієї мети, як правило, вибирають поліауксотрофні мутанти, тобто ті клітини мікроорганізму, які, з одного боку, втратили здатність самостійно синтезувати необхідні для росту і розвитку різні амінокислоти, а з іншого - придбали спроможності до надсинтезу цільової амінокислоти. Такі мутанти можливо отримати або шляхом впливу різних мутагенів фізичної та хімічної природи на вихідну культуру мікроорганізму [9].

Недоліками мікробіологічного способу отримання лізину є недостатньо високий вихід продукції( 40 г/л), коли в ензиматичному способі - 200 г/л.