I.TỔNG QUAN VỀ LYSINE
Trong cơ thể mỗi con người đều có các chất cơ bản để giúp cơ thể tồn tại và hoạt
động như protein, lipid, glucid…là những chất không thể thiếu. Bên cạnh đó, cũng
có một số chất tuy hàm lượng của chúng không cần nhiều nhưng nếu thiếu thì cơ
thể khó hoạt động bình thường và khỏe mạnh được như vitamin, các chất khoáng
các acid amin…
I.1.Giới thiệu chung
Acid amin được phân thành một số họ trên cơ sở các phản ứng mở đầu chung trong
quá trình sinh tổng hợp. Các họ này là:
Họ acid amin thơm : phenylalanin , triptophan , tirozin
Họ aspactat : asparagin , acid aspactic , izoloxin , lisine , metionin , treonin
Họ glutamat : alanin , loxin , valin
Họ xerin : xixtein , glixin , xerin.
Aicd amin thường chứa nhóm – NH
2
( nhóm amin ) và – COOH ( nhóm cacboxil )
Các axit amin có cấu trúc đặc trưng như sau :
Nhóm NH
2
thường liên kết với nguyên tử cacbon ở gần nhóm COOH. Trong trường
hợp acid amin có 2 nhóm NH
2
thì nhóm NH
2
thường liên kết với nguyên tử cacbon
cuối cùng.
Trong cấu trúc của acid amin, ít nhất có một nguyên tử cacbon bất đối, do đó acid
amin tồn tại ở 2 dạng đồng phân quang học : dạng D và dạng L. Cơ thể động vật và
thực vật chỉ có thể đồng hóa được acid amin dạng L.
Đa số acid amin tồn tại ở dạng rắn và là dạng tinh thể trong điều kiện bình thường.
Chúng bị phá hủy ở nhiệt độ cao ( 200 - 300

0
C ), đa số các acid amin đều cho màu
tím xanh khi tương tác với ninhydrin.
1
NH
2
R – C – COOH

H
Các acid amin là thành phần cấu tạo nên protein, enzym, các vitamin, chất kích
thích sinh trưởng, hocmon và kháng sinh, kháng thể.
Trong các acid amin trên đây có 8 acid amin cần thiết cho cơ thể con người và động
vật mà tự cơ thể nó không tổng hợp được bắt buộc phải cung cấp từ thực phẩm bên
ngoài , đó là các acid amin: isoleusine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine,
threonine, tryptophan và valine. Trong đó, lysine là một aicd amin rất quan trọng vì
chỉ cần bổ sung đầy đủ lysine thì những acid amin còn lại cũng có thể tăng theo.
I.1.1.Khái niệm Lysine
Lysine là một axit amin có chứa 2 nhóm (-NH
2
) và một nhóm (-COOH). Chúng có
công thức hoá học như sau:
CH
2
– CH
2
– CH
2
– CH
2
– CH – COOH

| |
NH
2
NH
2
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 axit amin thuộc họ aspartat, được tổng hợp qua con đường trao đổi
chất phân nhánh. Qua con đường này còn có metionin, treonin, izoloxin cũng được
tạo thành.
I.1.2Đặc tính:
2
Lysine là một axit amin rất cần cho hoạt động sống của người và động vật. Nghĩa là
cơ thể không tự tổng hợp được nó, phải lấy từ nguồn cung cấp bên ngoài, hay nói
cách khác là lấy từ nguồn thức ăn. (chúng thuộc loại axit amin không thay thế).
Lysine giữ vai trò sống còn trong sự tổng hợp protein. Nó là chìa khoá trong việc
sản xuất các enzyme, hoocmon và các kháng thể giúp cơ thể tăng cường sức đề
kháng và chống trả với bệnh tật, đặc biệt ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn gây
bệnh mụn rộp môi hay mụn rộp sinh dục.
Lysine giúp trẻ ăn ngon miệng, gia tăng chuyển hoá hấp thu tối đa dinh dưỡng. Nó

cũng giúp tăng cường hấp thu calci, ngăn cản sự bài tiết khoáng chất này ra ngoài
cơ thể nên nó có tác dụng tăng trưởng chiều cao, ngăn ngừa bệnh còi xương, loãng
xương.
Lysine có nhiều trong trứng , thịt , sữa, cá, đậu nành… nhưng dễ bị phá huỷ trong
quá trình chế biến, nấu nướng thức ăn .
Cơ thể người và động vật thiếu lysine cơ thể sẽ khó hoạt động bình thường, 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. Chính vì thế lysine là một loại axít amin thường
được thêm vào khẩu phần ăn của trẻ em và của gia súc.
I.1.3.Lịch sử phát hiện
Trong tự nhiên có nhiều vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp lysine, nhưng số
chủng vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp thừa lysine có thể sử dụng để sản xuất
theo qui mô công nghiệp không nhiều. Trong sản xuất công nghiệp, người ta thường
sử dụng những chủng vi khuẩn đột biến để sản xuất lysine. Các chủng vi khuẩn
được sử dụng nhiều trong công nghiệp như:
Corynebacterium glutamicum ( trước đây gọi là Micrococcus glutamicus)
Brevibacterium flavum
Brevibacterium lactofermentum
Corynebacterium acetophilum
Gleocladium sp
Ustilago maydis
3
Trong đó, Corynebacterium glutamicum là vi khuẩn gram dương, hình dạng không
đồng đều, không di động, không sinh bào tử, là vi khuẩn hiếu khí dạng que.
Việc sản xuất lysine qui mô lớn với nguyên liệu là thực vật, lên men nhờ vi khuẩn
Corynebacterium glutamicum đã bắt đầu vào đầu năm 1958 bởi Kyowa Hakko ở
Nhật Bản. Những công ty khác tham gia việc thương mại và sau đó suốt 4 thập kỉ
sản xuất với Corynebacterium glutamicum, công nghệ sinh học chế tạo ra L_Lysine
đã được cải thiện không ngừng và sự tiến bộ về kỹ thuật tạo ra số lượng lớn lysine
đáp ứng nhu cầu ngày nay.

Nhu cầu lysine thế giới năm 2006 là 950.000 -1000.000 tấn. Có một vài nhân tố
giúp tăng nhanh nhu cầu lysine thế giới như sản lượng thức ăn gia súc, tình hình
phát triển gia súc và tỷ lệ sử dụng lysine tăng.
Nhu cầu lysine tại Châu Á Thái Bình Dương tăng 8- 10% do ngành sản xuất thức ăn
chăn nuôi phát triển mạnh, mặc dù nhu cầu lysine tại một số quốc gia trì trệ do giá
hàng hoá tăng và cúm gia cầm bùng phát. Các nước sử dụng nhiều lysine nhất tại
Châu Á- Thái Bình Dương là Thái lan, Hàn Quốc, Việt nam. Đặc biệt nhất là nhu
cầu tăng mạnh mẽ tại Việt nam.
I.2.Ứng dụng của Lysine trong thực tế
Lysine thường được sử dụng để bổ sung vào thức ăn cho gia súc, khẩu phần ăn và
phổ biến hơn cả là bổ sung vào các thực phẩm chức năng.
I.1.1.Khái niệm về thực phẩm chức năng:
Theo các nước châu Âu, Mỹ, Nhật thì thực phẩm chức năng là một loại thực phẩm
ngoài 2 chức năng truyền thống là : cung cấp các chất dinh dưỡng và thỏa mãn nhu
cầu cảm quan, còn có chức năng thứ 3 được chứng minh bằng các công trình nghiên
cứu khoa học như tác dụng giảm cholesterol, giảm huyết áp, chống táo bón, cải
thiện hệ vi khuẩn đường ruột…
Theo bộ Y tế Việt Nam: thực phẩm chức năng là thực phẩm dùng để hộ trợ chức
năng của các bộ phận trong cơ thể người, có tác dụng dinh dưỡng, tạo cho cơ thể
tình trạng thoải mái, tăng sức đề kháng và giảm bớt nguy cơ gây bệnh.
4
Tuy có rất nhiều ý kiến khác nhau, saong vẫn thống nhất là : thực phẩm chức năng
là loại thực phẩm nằm giới hạn giữa thực phẩm ( truyền thống – Food ) và thuốc
( Drug ). Thực phẩm chức năng thuộc khoảng giao thoa giữa thực phẩm và thuốc.
Vì thế người ta còn gọi thực phẩm chức năng là thực phẩm – thuốc ( food – drug ).
I.1.2Một số thực phẩm chức năng trên thị trường:

Sữa PediaPlus
Siro unikids
II.QUI TRÌNH TỔNG HỢP LYSINE

5
Acid amin được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghệ thực phẩm và tong y học .
Vì nhu cầu về acid amin của 2 ngành này rất lớn nên các nhà khoa học đã đưa ra rất
nhiều phương pháp khác nhau để sản xuất axit amin như
II.1.Các phương pháp tổng hợp
II.1.1.Phương pháp thủy phân
Người ta dùng acid hoặc kiềm để thủy phân các nguyên liệu chứa nhiều protein.
Các phương pháp này hiện nay vẫn đang được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, phương
pháp này có nhược điểm là:
Cần thiết bị chịu acid hoặc chịu kiềm.
Trong trường hợp sử dụng kiềm để thủy phân sẽ tạo ra nhiều acid amin dạng D .
Trong trường hợp sử sụng acid để thủy phân sẽ tạo ra ô nhiễm môi trường không
khí do lượng acid dư bay hơi trong quá trình thủy phân.
Giá thành thường cao.
II.1.2.Phương pháp tổng hợp hóa học
Đây cũng là phương pháp được áp dụng nhiều trong thực tế. Tuy nhiên, phương
pháp này cũng lại cho ra những acid amin raxemic ( hỗn hợp acid amin dạng D và
dạng L ). Việc tách 2 loại acid amin này ra rất tốn kém.
II.1.3.Phương pháp kết hợp
Người ta kết hợp phương pháp hóa học và phương pháp sinh học. Bằng con đường
hóa học, người ta thu nhận hợp chất dạng L – Keto và các tiền chất của acid amin.
Sau đó người ta sử dụng vi sinh vật để chuyển hóa những chất này thành acid amin.
Ngày nay các nước trên thế giới như Nhật và Mỹ để sản xuất các amino axit như:
lysine, valin... một phương pháp sử dụng phổ biến đó là:
II.1.4.Phương pháp tổng hợp acid amin bằng công nghệ vi sinh vật
Phương pháp này lợi dụng khả năng sinh tổng hợp thừa một số loại acid amin của
một số vi sinh vật, người ta nuôi cấy vi sinh vật để thu nhận các acid amin. Phương
pháp này có rất nhiều ưu điểm:
Phương pháp này cho phép ta thu nhận acid amin dạng L
Nguyên liệu sản xuất rẻ, dễ kiếm.

6
Tốc độ trao đổi chất, tốc độ sinh sản và phát triển mạnh của vi sinh vật cho phép ta
được năng suất cao.
Giá thành sản phẩm thấp hơn giá thành sản phẩm từ những phương pháp khác.
Qui trình tổng hợp lysine bằng phương pháp lên men cũng giống như một qui trình
lên men cổ điển, được tiến hành theo các giai đoạn sau:

II.2.Giống vi sinh vật và quá trình tạo lysine :
7
Chuẩn bị môi trường
Khử trùng môi trường
lên men
72h
Giống vi sinh
vật
Nhân giống
(cấp 1, 2, 3,..)
Thu hồi và làm sạch
lysine
Kiểm tra sự tạo thành
sản phẩm