TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM
Đề tài:
QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP L-LYSINE
www.themegallery.com Company Logo 1
KHOA SINH HỌC
GVHD: Trần Thị Minh Tâm
SVTH: Kim Xiếp
Mai Anh Thy
Sơn Minh Tú
Nguyễn Thị Kim Liên
Nhóm V:
Chủ Đề Thuyết Trình
Chủ Đề Thuyết Trình
A.Lý do cho đề tài:
B.L-Lysine
1.Tổng quan về L-Lysine
1.1. Giới thiệu chung
1.2. Quy trình tổng hợp L-Lysine.
1.2.1 Các phương pháp tổng hợp.
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.
www.themegallery.com Company Logo 2
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
www.themegallery.com Company Logo 3
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
www.themegallery.com Company Logo 4
B. L-Lysine
B. L-Lysine
1.Tổng quan về Lysine
1.Tổng quan về Lysine
Lịch sử phát triển
Lịch sử phát triển

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
được.
www.themegallery.com Company Logo 5
B. L-Lysine
B. L-Lysine
1.Tổng quan về Lysine
1.Tổng quan về Lysine
1.1. Giới thiệu chung
1.1. Giới thiệu chung
Khái niệm lysine

Khái niệm lysine

Về cấu tạo:

Lysine là một acid amin có chứa 2 nhóm (-NH
2
) và một nhóm (-COOH)
Tên quốc tế : 2,6-diaminohexanoic acid
Công thức hóa học: C
6
H
14
N
2
O
2
Khối lượng phân tử gam: 146.188 g/mol
Lysine là một α-amino acid
Lysine là một acid amin thuộc họ aspartat.
www.themegallery.com Company Logo 6
B. L-Lysine
B. L-Lysine
1.Tổng quan về Lysine
1.Tổng quan về Lysine
Đặc tính
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…
www.themegallery.com Company Logo 7
B. L-Lysine
B. L-Lysine
1.Tổng quan về Lysine
1.Tổng quan về Lysine

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.
www.themegallery.com Company Logo 8
B. L-Lysine
B. L-Lysine
1.Tổng quan về Lysine
1.Tổng quan về Lysine
Đặc tính
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.
Tách chiết aa từ dịch thủy phân
protein
Pp tổng hợp hóa học
Pp lên men VSV
Bước ngoặt mới trong sản xuất
aa.
www.themegallery.com Company Logo 9
1.2. Quy trình tổng hợp lysine

1.2. Quy trình tổng hợp lysine
1.2.1 Các phương pháp tổng hợp
1.2.1 Các phương pháp tổng hợp
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
Cơ chế tổng hợp lysine
1.2.1 Các phương pháp tổng hợp
1.2.1 Các phương pháp tổng hợp
Tổng hợp bằng công nghệ sử dụng VSV
Tổng hợp bằng công nghệ sử dụng VSV
Chuẩn bị môi trường
Khử trùng môi trường
Khử trùng môi trường
Lên men 72 giờ
Lên men 72 giờ
Giống VSV
Giống VSV
Nhân giống (cấp 1, 2, 3,
…)
Nhân giống (cấp 1, 2, 3,
…)
Kiểm tra sự tạo thành sản
phẩm
Kiểm tra sự tạo thành sản
phẩm

Thu hồi và làm sạch lysine
Thu hồi và làm sạch lysine
www.themegallery.com Company Logo 11
1.2.1 Các phương pháp tổng hợp
1.2.1 Các phương pháp tổng hợp
Quy trình tổng hợp:
Quy trình tổng hợp:
Quá trình tạo lysine
Quá trình tạo lysine
AK = aspartokinase ; HSD=homoserine dehydrogenase
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 .
www.themegallery.com Company Logo 12
1.2.1 Các phương pháp tổng hợp
1.2.1 Các phương pháp tổng hợp
1.2.2. Giống vi sinh vật và quá trình tạo Lysine
1.2.2. Giống vi sinh vật và quá trình tạo Lysine
•
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.

.
www.themegallery.com Company Logo 13
1.2.1 Các phương pháp tổng hợp
1.2.1 Các phương pháp tổng hợp
1.2.2. Giống vi sinh vật và quá trình tạo Lysine
1.2.2. Giống vi sinh vật và quá trình tạo Lysine
Quá trình tạo lysine
Quá trình tạo lysine
www.themegallery.com Company Logo

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
1.2.1 Các phương pháp tổng hợp
1.2.1 Các phương pháp tổng hợp
Quá trình tạo lysine
Quá trình tạo lysine
1.2.2. Giống vi sinh vật và quá trình tạo Lysine
1.2.2. Giống vi sinh vật và quá trình tạo Lysine
2.Quy trình sản xuất công nghiệp
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.
www.themegallery.com Company Logo 15
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.
www.themegallery.com Company Logo 16
2.Quy trình sản xuất công nghiệp
2.Quy trình sản xuất công nghiệp
Trích ly
Trích ly
•
Nguồn Nitơ:
•
Người ta thường dùng các loại muối chứa NH
4
+

như NH
4
Cl, (NH
4
)
2
SO
4
, NH
4
H
2
PO
4
,
(NH
4
)
2
HPO
4
, NH
4
OH hay khí NH
3
hoặc ure làm nguồn cung cấp nitơ. Trong công nghiệp
người ta thường dùng NH
3
, 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.

•
Muối khoáng (sử dụng nhiều nhất muối dạng phosphat)
•
Nồng độ photpho thích hợp là: 0,008 – 0,02mg/l.
•
Ngoài muối photpho ra, trong sản xuất, người ta phải bổ sung thêm MgSO
4
.7H
2
O với hàm
lượng 0,03 – 0,5%.
www.themegallery.com Company Logo 17
2.Quy trình sản xuất công nghiệp
2.Quy trình sản xuất công nghiệp

2.1 Nguyên liệu

2.1 Nguyên liệu
•
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%)
(NH
4
)
2
SO
4
, 1g urea, 2.5g KH

2
PO
4
, 0.75g (0,1%) MgSO
4
.
7
H
2
O, 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).
www.themegallery.com Company Logo 18
2.Quy trình sản xuất công nghiệp
2.Quy trình sản xuất công nghiệp
2.2.Các yếu tố ảnh hưởng
2.2.Các yếu tố ảnh hưởng
Môi trường lên men
Môi trường lên men
www.themegallery.com Company Logo
•
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) NH
4
Cl 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).
19
2.Quy trình sản xuất công nghiệp
2.Quy trình sản xuất công nghiệp

2.2.Các yếu tố ảnh hưởng
2.2.Các yếu tố ảnh hưởng
Môi trường lên men
Môi trường lên men

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.
www.themegallery.com Company Logo 20
2.Quy trình sản xuất công nghiệp
2.Quy trình sản xuất công nghiệp
2.2.Các yếu tố ảnh hưởng
2.2.Các yếu tố ảnh hưởng
Điều kiện lên men
Điều kiện lên men
www.themegallery.com Company Logo
•
Quá trình khuấy đảo
•
Cánh khuấy làm tăng khả năng tách các khí CO
2
, H
2
S, NH
3

… 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.
21
2.Quy trình sản xuất công nghiệp
2.Quy trình sản xuất công nghiệp
2.2.Các yếu tố ảnh hưởng
2.2.Các yếu tố ảnh hưởng
Điều kiện lên men
Điều kiện lên men

Điều chỉnh pH của môi trường lên men

Kiềm: NH
3,
muối amon

Acid: HCl, …
www.themegallery.com Company Logo 22
2.Quy trình sản xuất công nghiệp
2.Quy trình sản xuất công nghiệp
2.2.Các yếu tố ảnh hưởng
2.2.Các yếu tố ảnh hưởng
Điều kiện lên men

Điều kiện lên men
www.themegallery.com Company Logo
Theo dõi và điều chỉnh nhiệt độ môi trường 28 -30
0
C
Cũng như pH của môi trường: 7.0 -7.2
23
2.Quy trình sản xuất công nghiệp
2.Quy trình sản xuất công nghiệp
2.2.Các yếu tố ảnh hưởng
2.2.Các yếu tố ảnh hưởng
Điều kiện lên men
Điều kiện lên men

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
www.themegallery.com Company Logo 24
2.Quy trình sản xuất công nghiệp
2.Quy trình sản xuất công nghiệp
2.2.Các yếu tố ảnh hưởng
2.2.Các yếu tố ảnh hưởng
Điều kiện lên men
Điều kiện lên men


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).
www.themegallery.com Company Logo 25
2.Quy trình sản xuất công nghiệp
2.Quy trình sản xuất công nghiệp
2.3. Các pha xảy ra trong quá trình lên men
2.3. Các pha xảy ra trong quá trình lên men