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赖氨酸发酵生产
摘要:赖氨酸是人体必需的八大氨基酸之一,能促进人体发育、增强免疫功能,并有提高中枢神经组织功能的作用。赖氨酸为碱性必需氨基酸。由于谷物食品中的赖氨酸含量甚低,且在加工过程中易被破坏而缺乏,故称为第一限制性氨基酸。将赖氨酸添加到食品中能大大提高蛋白质的利用率,又是一种优良的食品强化剂。因此研究赖氨酸的生产有着很高的价值。关键词:
简介:
赖氨酸是一种碱性氨基酸,是仅次于谷氨酸的第二大氨基酸产品,是谷物蛋白的第一限制性氨基酸,在谷物食料中添加适量的赖氨酸,其蛋白质的生物价大大提高。
赖氨酸的应用范围很广。①作为食品强化剂;②作为药物可用作肝细胞再生剂,对改善肝功能,治疗肝硬化、高氨症,增进食欲、改善营养状况有明显的疗效;③作为饲料添加剂,在畜、禽类的饲料中添加少许的赖氨酸,对家禽、家畜的日增重、料肉比、家禽的产卵量等方面效果尤为显著。

赖氨酸合成途径的调节机制
(1)谷氨酸优先合成,谷氨酸合成过剩就会抑制谷氨酸脱氢酶(GD)的活性,使得生物合成的代谢流转向天门冬氨酸。天门冬氨酸的过剩也会抑制磷酸烯醇式***酸羧化酶的活性,使得天门冬氨酸不致大量积累。
(2)赖氨酸的前体物质天门冬氨酸与乙酰辅酶A的生成形成平衡合成,乙酰辅酶A的增加能逆转天门冬氨酸对其自身合成的反馈抑制。
(3)天门冬氨酸激酶(AK)受赖氨酸与苏氨酸的协同反馈。AK是一个变构酶,催化天门冬氨酸和ATP形成α-天门冬氨酸磷酸,有两个变构位置可以接受末端产物。 AK受赖氨酸与苏氨酸的协同抑制,当只有赖氨酸或苏氨酸与变构位置结合时,酶活影响不大,当赖氨酸与苏氨酸同时结合到两个变构位置时,酶活受到强烈的抑制。此外,AK是赖氨酸合成途径中唯一的反馈调节点。
(4
)赖氨酸亮氨酸的生物合成之间存在着代谢互锁,赖氨酸分支途径的初始酶二氢吡啶二
羧酸合成酶为亮氨酸所阻遏。
(5)蛋氨酸比苏氨酸优先合成,蛋氨酸合成的过剩就会阻遏高丝氨酸-O-转乙酰酶,使得生物合成的代谢流转向苏氨酸。苏氨酸比赖氨酸优先合成,苏氨酸的过剩会反馈抑制高丝氨酸脱羧酶的活性,使得生物合成转向赖氨酸。

出发菌株:黄色短杆菌、谷氨酸棒杆菌、乳糖发酵短杆菌、嗜醋酸棒杆菌
育种思路;
(1)优先合成的转换——渗漏缺陷型的选育;
(2)切断支路代谢——营养缺陷型的选育:高丝氨酸缺陷型;
(3)选育温度敏感突变株;
(4)解除代谢互锁:选育亮氨酸缺陷(Leu-)突变株、选育抗亮氨酸结构类似物(AECr)突变株、选育苯醌或喹啉衍生物敏感突变株,此外还可以选择萘乙酸(NAA)缺陷突变株;
(5)增加前体物的合成和阻塞副产物的生成:选育Ala-突变株、选育抗天冬氨酸结果类似物突变株、选育适宜的CO2固定酶/TCA循环酶活性比突变株;
(6)改善细胞膜通透性。
(7)选育脲酶(Urase)回复突变株;
(8)利用基因工程技术构建赖氨酸工程菌株。

(1)碳源淀粉、麦芽糖、蔗糖和葡萄糖。赖氨酸产生菌均不能利用淀粉,只能利用葡萄糖、果糖、麦芽糖和蔗糖。
(2)氮源氮源可分为无机氮源和有机氮源。赖氨酸发酵中,二者均有使用。
(3)无机盐磷盐(磷酸氢二钾)、硫酸镁、钾盐(***化钾或氢氧