Producción de lisina: diferentes métodos de producción de lisina
Producción de lisina: diferentes métodos de producción de lisina!
La lisina es un aminoácido esencial para la nutrición animal y humana. Ocurre en proteínas vegetales solo en bajas concentraciones; Además, la adición de lisina puede aumentar la calidad de los alimentos vegetales.
La lisina se produce hoy solo por procesos microbianos y se han desarrollado una variedad de enfoques para su producción.
Producción de lisina a través de ácido diaminopimélico:
Los mutantes auxotróficos dobles de lisina-histidina o Escherichia coli (ATCC 13002) producen ácido diaminopimélico (DAP) en un medio de melaza con un rendimiento de 19-24 g / 1. La solución de fermentación completa, incluido el material celular, se incuba posteriormente con Aerobacter aerogenes (ATCC 12409) a 35 ° C. Después de 20 horas, la DAP se ha descarboxilado cuantitativamente a L-lisina, la LL-DAP se debe transformar en la meso Forma por racemización antes del paso de descarboxilación.
Conversión de DL-α-amino Caprolactama:
El enzimático de DL-amino caprolactama en L-lisina tiene lugar de acuerdo con el esquema mencionado.
Al 10%, se agrega solución de DL-amino caprolactama (pH 8.0) a células secadas con acetona al 0.1% (p / v) de Cryptococcus laurentii y de Achromobacter obae. Se obtiene una eficiencia de conversión del 99, 8% a 40 ° C después de 24 horas.
Fermentación directa:
Cepas de producción:
Se encuentran productores de lisina eficientes entre los mutantes productores de ácido glutámico de Corynebacterium y Brevibacterium que son auxótrofos de homoserina o entre auxótrofos dobles de metionina-treonina. También se encuentran cepas de alta producción de lisina entre los organismos resistentes al antimetabolito de lisina S- (P-aminoetil) - L-cisteína (AEC). Las cepas secretoras de lisina más importantes son C. glutamicum, B.flavutn, B. lactofermentum, etc.
La fusión de protoplastos entre cepas de alto rendimiento y cepas silvestres de B. lactofermentum, Corynebacterium y Brevibacterium mutantes ha dado lugar a cepas con propiedades de crecimiento mejoradas o mayor eficiencia.
Los estudios de clonación con E. coli, utilizando el plásmido pBR322 como vector, han demostrado que solo en las cepas transformadas que contienen el dap A, el gen produce un aumento significativo en la producción de lisina (6, 5 g / 1). La enzima dap A, la dihidrodipicolinato sintasa (DDPS) se indica, por lo tanto, como un paso limitante de la velocidad para la biosíntesis de la lisina. También se han llevado a cabo estudios sobre la transformación de C. glutamicum con el plásmido pAC2 como vector para el gen que codifica DDPS.
Biosíntesis y Regulación:
La lisina se sintetiza en microorganismos a través de la vía del ácido diaminopimélico o la vía del ácido aminoadípico. Sin embargo, en un solo organismo, solo se usa una de las dos alternativas: bacterias, actinomicetos, cianobacterias, algunos ficocetos, todos los ascomicetos y basidiomicetos utilizan la vía aminoadípica.
Aunque dos organismos pueden usar la misma vía, la manera en que se regula la vía puede diferir.
En Escherichia coli intervienen tres procesos reguladores distintos:
yo. Existen dos isoenzimas de la homoserina deshidrogenasa que están reprimidas por la L-metionina o la L-treonina.
ii. Existen tres isoenzimas de aspartioquinasa, una que muestra represión por L-metionina, la segunda que muestra represión multivalente por L-treonina y L-isoleucina además de inhibición por retroalimentación por L-treonina, y la tercera por inhibición y represión por L-lisina.
iii. La dihidropicolinato sintasa, la primera enzima específica de la biosíntesis de lisina, muestra una inhibición por retroalimentación debida a la L-lisina.
Para las tres de estas reacciones enzimáticas, los mecanismos reguladores deben eliminarse para obtener la sobreproducción de L-lisina que es necesaria para su preparación comercial.
A diferencia de E. coli, el mecanismo regulador de las cepas productoras de lisina, como Corynebacterium glutamicum o Brevibacterium flavum, es mucho más simple. Solo hay una aspartoquinasa y una homoserina deshidrogenasa. La aspartoquinasa está regulada por inhibición de retroalimentación multivalente de L-theronine y L-lisine.
Condiciones para la producción comercial:
La melaza de caña de azúcar se utiliza principalmente como fuente de carbono en la producción industrial; También se pueden usar acetato, etanol o alcanos. El amoníaco gaseoso o las sales de amonio se usan como fuentes de nitrógeno, la urea también se usa si el microorganismo productor tiene actividad de la ureasa. Factor de crecimiento L-homoserina o L-treonina y L-metonina deben agregarse, pero en una concentración subóptima para evitar efectos reguladores indeseables. Los hidrolizados de proteínas de soja u otras fuentes de proteínas de bajo costo se utilizan con frecuencia. El contenido de biotina en el medio debe ser superior a 30 pg / 1 para una producción óptima de lisina. El contenido de biotina en las melazas de caña de azúcar suele ser lo suficientemente alto, pero si se usan melazas de remolacha azucarera o hidrolizados de almidón, se debe agregar biotina.
Una fermentación típica basada en melaza de caña de azúcar con C. glutamicum (cepa No. 901) tiene lugar de la siguiente manera:
1. Primer cultivo de semillas:
Glucosa 20 g; peptona 10 g; extracto de carne 5 g; NaCl 2, 5 g; 1 grifo de agua.
2. Segundo cultivo de semillas:
Melaza de caña de azúcar 50 g; (NH 4 ) 2 SO 4 20 g; licor de maíz empapado 50 g; CaCO 3 10 g; agua del grifo de 1 litro.
3. Cultura principal:
Melaza de caña de azúcar 200 g; hidrolizado de proteína de soja 18 g; toque warer 1 litro. El pH se mantiene neutral con ac. NH 3 . Duración de la fermentación, 60 horas. Velocidad del impulsor 150 rpm; aireación 0.6 vvm; temperatura 28 ° C.
