aminosav előállítás

Vegyületek között előállított biotechnológiai módszerekkel, aminosavak az első helyen, ami a termelés és a második legmagasabb érték mögött az utolsó paraméter antibiotikumok. A globális termelés az aminosavak több, mint 500 ezer. Tonnát. Azonban, az említett összeg - csak egy kis töredéke a kívánt aminosavak számát. A WHO szerint az emberi szükség van csak négy esszenciális aminosavat, több millió tonna: lizin - 5, metionin - 4, treonin - 3,7 és triptofán - 2.

Az ipari méretű protein aminosav a következő:

· Hidrolízise természetes protein-tartalmú nyersanyagok;

· Biotranszformációjára prekurzor aminosavak mikroorganizmusok alkalmazásával vagy enzimeket izolálunk belőlük (kémiai és mikrobiológiai módszer).

Hidrolízise természetes protein-tartalmú nyersanyagok. A hidrolízis, fehérjét tartalmazó nyersanyag (élelmiszer-hulladék, és tejipar) melegítjük oldatok, savak és lúgok hőmérsékleten 100 - 105 ° C-on 20 -. 48 óra, leggyakrabban használt 20% -os sósav-fehérjék hidrolízisével nyújtó mély. A savas hidrolízis folyamán racemizáció előforduló fehérjék és megsemmisítése azok egyes alkotó aminosavak. A savas hidrolízis triptofán teljesen elpusztult, és csak jelentős veszteség a cisztein, metionin és tirozin (10 - 30% -al). Továbbá, hogy gyorsítsa a hidrolízis reakciót fehérjék felhasználásával immobilizált proteolitikus enzimeket és ioncserélő gyanták. Aminosavak hidrolízisével nyert használják, a gyógyászatban, állattartás, élelmiszer-és mikrobiológiai ipar.

A kémiai szintézis. A kémiai szintézis módszerétől aminosavak a kívánt terméket kapunk racém elegyét D- és L-sztereoizomer formában. A legtöbb természetes aminosav kifejezés az L-sorozat. D- # 945-aminosav található csak az összetétele a glikoproteinek a sejtfalak a baktériumok, antibiotikumok és egyes toxinok. A permeabilitása L-aminosavak egy sejtben 500-szor nagyobb, mint az antipódja. Sztereospecifitása, a közlekedés és az anyagcserét az aminosavak. Az elválasztás a racemát más aminosavak - egy rendkívül költséges és időigényes eljárás.

Kivételt e tekintetben egy metionin, amely nestereoizbiratelen anyagcserét, ahol ez az aminosav előnyösen kémiai szintézissel állítjuk elő, ami gazdaságossági előnyösebb képest mikrobiológiai módszerrel.

Mikrobiológiai szintézist. A legígéretesebb és gazdaságilag előnyös mikrobiológiai szintézis aminosavak. Több mint 60% -a az összes jelenleg gyártott kereskedelemben nagytisztaságú készítmények a fehérje aminosav a módszerrel állítjuk elő, ami jelentős előnyt jelent, összevetve a módszerek kémiai szintézis az a lehetőség, L-aminosavak alapján a megújuló nyersanyagok.

A legtöbb vad törzsek termelésére képes mikroorganizmusok az aminosavak a környezetben nagyon kis mennyiségben. A lehetséges glutaminsavat termelő organizmusok jelölve, amelynek 30% - Yeast, 30% - Streptomycetes, 20% - 10% -a a baktériumok és - a mikroszkopikus gombák.

Ígéretes törzsek termelő mutánsok folyamatos javítása által tenyésztésre megváltozott genetikai program és szabályozási tulajdonságait. Közös kiválasztás objektumok gyártók - tartozó mikroorganizmusok a Brevibacterium, Micrococcus, Corynebacterium, Arthrobacter (táblázat 8.1.).

Mikroorganizmusok - termelők aminosavak

B. flavum, C. glutamicum

Fejlesztési folyamatábra, hogy egyetlen aminosav ismeretén alapuló módszerek és szabályozó mechanizmusok bioszintézisének egy adott aminosav. Szükséges az anyagcsere-egyensúly, amely a cím túltermelés, amelyre egy szigorúan ellenőrzött összetételű és változások a környezeti feltételek.

lizin termelés. Út és jellemzése termelőknek. A mikroorganizmus sejteket lizin szintetizálódik az aszparaginsav és a végtermék az elágazó metabolikus bioszintézis útvonal közösek a három aminosavat - lizin, metionin és a treonin (8.2 ábra). Során a kialakulását aminosavak egy közös őstől együtt lizin, van két másik aminosav - metionin és a treonin. Ebben az esetben, a hatás a felhalmozódása a tápközegben csak egy cél aminosav által kért blokkolja a folyamatok szintéziséhez vezető aminosav-oldalán keletkező elágazó útvonal.

Az enzim aszpartokináz nyitó metabolikus út egy alloszterikus fehérje érzékeny a gátlásra visszajelzést együttes és összehangolt fellépés melléktermékek L-treonin és L-lizin.

8.2 ábra. Reakcióvázlat lizin bioszintézisében, a metionin és a treonin a sejtekben a Corynebacterium glutamicum és Brevibacterium flavum

A felhalmozódása a lizin és treonin meghaladó koncentráció Ingi-biruetsya aszpartokináz és azok szintézisét megáll alacsony koncentrációban vagy a két aminosav aktivált folyamat.

Ahhoz, hogy KTATÁS lizin nagy mennyiségben, olyan mutánsok, kétfélék. A mutánsok első típusú nem szintetizálódik vagy nem működik homoszerin, kapott blokkolt metionin szintézisében és a treonin. Az ilyen mutánsok auxotrófok a homoszerin vagy treonin (metionin); intracelluláris koncentrációjú treoninnal jelentősen csökkent, amely eltávolítja a blokád aszpartát.

Mutánsok defektív a második típusú, a strukturális gén, a meghatározó aszpartát kináz konformációban. Ennek eredményeként, így az enzim elveszti érzékenységét alloszterikus inhibitor koncentráció - lizin.

Gyártási technológiát. Mivel a szén-dioxid-forrás tenyésztésére egy lizint termelő másodlagos nyersanyagokat használnak: a cukorrépa melasz, tejsavó, keményítő hidrolizátumok, szulfit liquor. A nitrogénforrások közé tartoznak az ammóniumsók és a karbamid. Ezen túlmenően, a tápközeg szükséges élet hozzáadott makro- és nyomelemeket (P, Ca, Mg, Mn, Fe, stb); növekedésserkentők, amelyek hatnak a kukorica kivonatok, élesztő, és a maláta csírák, korpa és az élesztő-hidrolizátumok, vitaminok B csoport A levegőztetés mértéke az egyes előállítani minden egyes termelő.

Befejezése után a fermentációs folyamat (miután 55-72 óra) a folyékony fázist elválasztjuk a mikroorganizmus sejttenyészet szűréssel és izolálására használt azokból lizin.

Erősen tisztított készítmények lizin után kapott frakcionálásával tenyészet szűrletet ioncserélő kromatográfiával kationcserélővel. Erre a célra a lizin alakítjuk egy kation formában:

Ehhez az eljáráshoz, a szűrletet kezeljük sósavval pH 1,6-2,0. Két pozitív töltésű ionos csoportokat, lizin szilárdan a gyantán adszorbeáljuk, és eluáljuk, mint egy egyetlen vegyület 0,5-5% -os ammónium-hidroxid-oldattal, miután minden más kationokkal. Az eluátumot vákuumban bepároljuk, 60 ° C-on, alakítjuk a monohidroklorid formájában, majd szárítjuk, és átkristályosítással tovább tisztítjuk. Az így kapott készítmények a kristályos lizin 97-98% -ik tisztaságú, amelyek javítására használják a ételek tápértékét és orvosi iparban.

Szintén erősen tisztított készítménye lizin előállított más típusú a piacképes formája: folyékony koncentrátum lizin (ZHKL), száraz takarmány-koncentrátum a lizin (CCL), és erősen koncentrált takarmány-készítmények, azzal jellemezve, hogy a viszonylag kisebb mértékű tisztítási képest az első gyógyszer.

triptofán termelés. Út és jellemzése termelőknek. Mint lizin triptofán képződött elágazó reakcióút (ris.8.3).

Ris.8.3. A metabolikus út a triptofán szintézist

Azonban, a használata auxotróf mutánsok, amelyek blokkolt vezető reakciókat a szintézis a fenilalanin és tirozin a közegben, a túlzott felhalmozódása triptofán a közegben figyelhető meg, mivel a szabályozás jellemző triptofán bioszintézis mikroorganizmusokban. Metabolikus prekurzora triptofán antranilsav, amely abból ered, korizminsav- alatt antranilatsintetazy. Triptofán fejt ki gátló hatást a antranilatsintetazu, ezért megkerülje a metabolikus kontroll lépésenkénti szintézisének az enzim indukálódik bevezetésével prekurzor - antranilsav.

Ezzel kapcsolatban jellemzője az ipari termelés triptofán szerveződik főleg egy kétfokozatú rendszer.

Gyártási technológiát. Az első szakaszban kémiailag szintetizált antranilsav, amely enzimatikus rendszer Candida utilis élesztő mutáns törzsek alakítjuk triptofán.

Szárítás után a kapott folyékony tenyészet tápkoncentrátumba triptofán (CCV), amely tartalmaz fehérjét, szabad triptofán, B1-, B2- és PP. Erősen kristályos készítményeket triptofán után létrejött további tisztítás a tenyészet folyékony ioncserélő kromatográfiával töltött oszlopon kationcserélő gyantát (szorpciós pH 1,0; elúció 5% ammónium-hidroxid keverékben 2-propanol). Az eluátumokat kristályosítjuk; kristályokat mossuk és szárítjuk. Kristályos készítmény tartalmaz legfeljebb 99% a triptofán.

Továbbá triptofán mikrobiológiai módszerrel a prekurzor előkészített hisztidin, izoleucin, metionin, szerin és treonin.

Kémiai és mikrobiológiai módszerrel. Az utóbbi években, a termelés aminosavak egyre inkább a biotranszformáció aminosav prekurzorok Immobilizált enzimek alkalmazásával vagy mikroorganizmus sejteket előzőleg kapott vegyi úton.

Az enzimek a termelés aminosavak sztereospecifitással eljárásokat nyújt ezek szintézisére, amely megkülönbözteti biotechnológiai vegyi anyagok gyártása.

Előállítása L-lizin. Az eljárás alapja a megszerzésére lizin sztereospecifikus enzimatikus hidrolízis (konverzió) D-, L- # 945; # 949-amino-kaprolaktám, amelyet először elő kémiai úton ciklohexén:

A racemátot használunk szubsztrátként, amely az enzim L- # 945, # 949 aminocsoport; -kaprolaktamgidrolazy (laktamáz) átalakul L-lizin, és a visszamaradó el nem reagált része (D-formában) van fordítva hatására racemáz a keverék antipódok:

Első triptofán. Kémiai-enzimes előállítására szolgáló eljárás triptofán a közvetlen kondenzációjával indol piroszőlősav és az ammónia:

Katalizálja a reakciót piridoksalzavisimaya triptofanáz. Egy enzim található a baktériumokban az E. coli, a Bacillus albei. Proteus rettgeri és jellemzi egy széles szubsztrát-specifitású. Hozzáadása triptofán képződésének indukálásához az enzim, és a hozzáadott indol, hogy gátolja annak szintézisét baktériumokban, így a folyamat hajtjuk végre egy triptofánt termelő ammónia és a felesleges piruvát. Hozam aminosavak a végrehajtása kémiai-enzimes Eljárás triptofán 63 g / l.

Listája cél aminosav által termelt kémiai-enzimes módszerrel változtatjuk (L-aszparaginsav, L-alanin, L-glutamin, L-lizin, L-tirozin, L-triptofán, L-cisztein, L-fenil-alanin, L-metionin). Kémiai-enzimes folyamatot összehasonlítva mikrobiológiai több specifikus aminosavak nem igényelnek tisztítási eljárásai során keletkező melléktermékeket és hulladékáramok. Azonban, a nyersanyagok költsége és enzimes készítményeknek még mindig rosszabb, mint a mikrobiológiai módszerrel.

A használata aminosavak. Eltekintve felhasználásra az élelmiszer-adalékanyagok, aromák és ízfokozók aminosavakat alkalmaznak nyersanyagként a kémiai, illatszerek és gyógyszeripar és az előállítására számos más anyagok