ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Технология биосинтеза аминокислот из "Микробиологическое производство биологически активных веществ и препаратов" Производству аминокислот в СССР после кормового белка уделяется наибольшее внимание. Это обусловлено прежде всего высокой питательной ценностью получаемых на их основе кормов и отдельных продуктов питания. Недостаток в рационе (дефицит) отдельных аминокислот, особенно незаменимых, которые не синтезируются в достаточном количестве и с необходимой скоростью в организме животного или человека, отрицательно сказывается на росте и развитии, может привести к различного рода заболеваниям. (К незаменимым аминокислотам относятся валин, аргинин, гистидин, лизин, лейцин, изолейцин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин.) Добавка к рациону животных несколько десятых долей процента дефицитной аминокислоты может повысить кормовую ценность белка более чем в 2 раза. [c.10] Производство аминокислот в мире постоянно возрастает и в настоящее время составляет около 400 тыс. т в год. Мировой уровень производства в год для глутаминовой кислоты 200 тыс. т, для метионина 160 тыс. т, для лизина 50 тыс. т, для глицина 7 тыс. т, для триптофана 100—200 т, хотя потребность в последнем оценивается в 30 тыс. т в год. В меньших масштабах организовано производство лейцина, изолейцина, пролина, треонина (потребность в нем составляет около 130 тыс. т в год) и ряда других аминокислот, необходимых для получения кормовых препаратов и специальных продуктов питания. Только для нужд сельского хозяйства расходуется практически весь производимый в мире лизин и половина мирового производства метионина. [c.10] К настоящему времени разработаны и реализованы в промышленном масштабе производства многих аминокислот методом органического синтеза. С его помощью производят I), -метионин, глутаминовую кислоту, лизин, триптофан, треонин, глицин и ряд других. По современным технологиям осуществляют синтез индивидуальных аминокислот с высоким выходом и высокой степенью химической очистки. Однако данный способ имеет ряд существенных недостатков, не позволяющих рекомендовать его для создания многотоннажного производства. Выпуск продуктов кормового и пищевого назначения возможен только на основе биологически активных -форм аминокислот. В результате химического синтеза всегда образуются рацематы — равновесные смеси - и )-форм аминокислоты, требующие в дальнейшем достаточно сложной и (или) дорогостоящей очистки. Присутствие )-формы в готовом продукте всегда нежелательно не только потому, что она представляет собой балласт, поскольку не усваивается организмом человека и животного, повышает расходные коэффициенты используемого сырья на 1 т продукции, но у некоторых аминокислот она обладает токсичными свойствами. Исключение составляют глицин и метионин. Для первого не существует оптически активных изомеров. У второго . -фор-мы усваиваются организмом человека и животного в равной мере. [c.11] Поскольку содержание данного пособия не предполагает рассмотрение технологии получения аминокислот методом органического синтеза, ниже будут рассмотрены только возможные химические схемы производства наиболее важных из них. [c.11] По этому способу на получение 1 т О, -метионина расходуется около 0,6 т акролеина, а разделение рацемата не предусматривается. [c.12] При использовании получаемого по этой схеме ), -тpиптo-фана для кормовых целей разделения рацемата можно не проводить. [c.12] Образующийся рацемат растворим лучше, чем каждый из оптических изомеров в отдельности, поэтому выделение -формы из насыщенного раствора осуществляют добавкой кристаллов -глут.амата натрия. [c.12] Разделение образовавшихся О- и -форм лизина основано на различной растворимости солей, получаемых при взаимодействии рацемата с -винной кислотой. Соль О-лизина и винной кислоты наименее растворима. После разделения О- и -изоме-ров лизина соли разрушают, -форму освобождают от -винной кислоты с помош,ью ионного обмена на колоннах, а -лизин через стадию образования аддукта с салициловым альдегидом направляют на рацемизацию. [c.13] Совместное воздействие обоих ферментов на субстрат / . -ц-амино-в-капролактам рационально проводить в аппарате непрерывного действия, содержащем оба фермента в иммобили-luBanHOM виде. [c.14] Производство -аминокислот микробиологическим синтезом. [c.15] Из всех возможных способов получения аминокислот микробиологическому синтезу в настоящее время отдается явное предпочтение. Хотя организацию процесса биосинтеза аминокислот (особенно при использовании ауксотрофных мутантов) в производственных условиях нельзя назвать простой, все же микробиологическое производство лишено практически всех недостатков, присущих химическому синтезу. Его очевидное преимущество состоит в том, что используемые микроорганизмы образуют аминокислоты в биологически активной -форме. Последнее обеспечивает их выделение и очистку, выпуск технических препаратов для обогащения кормов с доступной для животноводства ценой. [c.15] Организацию промышленного производства -аминокислот с помощью микроорганизмов возможно осуществить по двум технологическим схемам. Они различаются, в основном, стадйей получения культуральной жидкости. В первой предполагается производство культуральной жидкости в две ступени (двухступенчатый способ), во второй — в одну ступень (одноступенчатый способ). [c.15] Выбор предшественника для конкретного производства осуществляют на основе современных научных представлений о биосинтетических путях образования необходимой аминокислоты микроорганизмами, потенциально возможных источников получения его как субстрата и оценки его стоимости. Вышеприведенную химическую схему производства -лизина из ОХ-а-амино-е-капролактама (процесс фирмы Торей ) можно рассматривать как типичный пример двухступенчатого способа получения -аминокислот. [c.16] Одноступенчатый способ синтеза аминокислот с помощью микроорганизмов получил наибольшее распространение, особенно в СССР. Он основан на культивировании строго определенного штамма — продуцента целевой аминокислоты на среде заданного состава при соответствующих параметрах процесса ферментации. Используемый штамм обладает способностью к сверхсинтезу необходимой аминокислоты. Для этой цели, как правило, выбирают полиауксотрофные мутанты, т. е. те клетки микроорганизма, которые, с одной стороны, утратили способность самостоятельно синтезировать необходимые для роста и развития различные аминокислоты, а с другой — приобрели способность к сверхсинтезу целевой аминокислоты. Такие мутанты возможно получить либо путем воздействия различных мутагенов физической и химической природы на исходную культуру микроорганизма с последующей селекцией штамма, по заранее заданным признакам, либо методом генной инженерии. [c.16] Вернуться к основной статье