Lớp 42 CNSH Chuyên đề QUY TRÌNH SẢN XUÂT LYSINE Môn học: Công nghệ sinh học thực phẩm học: GV: Phạm Thị Tuyết Mai SV: Nguyễn Đức Vịnh Nguyễn Thị Hằng Vi Thị Nhung Bùi Thị Thu Trang L/O/G/O SẢN XUẤT LYSINE NỘI DUNG CHÍNH PHẦN I MỞ ĐẦU PHẦN II NỘI DUNG PHẦN III KẾT LUẬN PHẦN IV TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẦN I MỞ ĐẦU Lysine 12 axit amin thiết yếu cần có bữa ăn ngày Nó giúp tăng cường hấp thụ trì canxi, ngăn cản tiết khống chất ngồi thể Lysine quan tâm có nhu cầu cao lại thường bị thiếu hụt phần ăn chủ yếu dựa vào ngũ cốc (chiếm 70-80% lượng) Mặc khác, lysine dễ bị phá hủy trình chế biến nấu nướng thức ăn, thể tuyệt đối tổng hợp Do đó, thiếu lysine phổ biến, đặc biệt trẻ nhỏ Thiếu lysine dẫn đến giảm tổng hợp protein thể, làm cho trẻ chậm lớn, còi cọc, biếng ăn, hay bệnh, thiếu men tiêu hoá, thiếu nội tiết tố Biện pháp tối ưu bữa ăn đa dạng hợp lý, có đủ chất dinh dưỡng có lysine Thức ăn giàu lysine trứng, sữa, thịt, cá, loại đậu, đậu nành Cũng bổ sung lysine vào thực phẩm Một cách dễ thực khác bổ sung thêm thuốc bổ có lysine PHẦN II NỘI DUNG 2.1 Giới thiệu chung acid amin Acid amin phân thành số họ sở phản ứng mở đầu chung trình sinh tổng hợp Các họ là: TextHọ acid amin thơm : phenylalanin , triptophan , tirozin in hre Họ aspactat : asparagin , acid aspactic , izoloxin , lisine , metionin , treonin Họ glutamat : alanin , loxin , valin Họ xerin : xixtein , glixin , xerin Aicd amin thường chứa nhóm – NH2 ( nhóm amin ) – COOH ( nhóm cacboxil ) Các axit amin có cấu trúc đặc trưng sau : NH2 R – C – COOH H PHẦN II NỘI DUNG 2.2 Giới thiệu chung Lysine Lysine axit amin có chứa nhóm (-NH2) nhóm (COOH) Chúng có cơng thức hố học sau: Text in hre CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH – COOH | NH2 | NH2 Tên quốc tế : 2,6-diaminohexanoic acid Cơng thức hóa học: C6H14N2O2 Khối lượng phân tử gam: 146.188 g/mol Lysine α-amino acid PHẦN II NỘI DUNG 2.2 Giới thiệu chung Lysine Text in hre Lysine axit amin thuộc họ aspartat, tổng hợp qua đường trao đổi chất phân nhánh Qua đường cịn có metionin, treonin, izoloxin tạo thành 2.2 Giới thiệu chung Lysine 2.2.1 Đặc tính Lysine Lysine axit amin cần cho hoạt động sống người động vật chúng thuộc loại axit amin không thay Lysine giữ vai trị sống cịn tổng hợp protein Nó chìa khố việc sản xuất enzyme, hoocmon kháng thể giúp thể tăng cường sức đề kháng chống trả với bệnh tật, đặc biệt ngăn cản phát triển vi khuẩn gây bệnh mụn rộp mơi hay mụn rộp sinh dục Lysine có nhiều trứng , thịt , sữa, cá, đậu nành… dễ bị phá huỷ trình chế biến, nấu nướng thức ăn Lysine giúp trẻ ăn ngon miệng, gia tăng chuyển hoá hấp thu tối đa dinh dưỡng Cơ thể người động vật thiếu lysine thể khó hoạt động bình thường, đặc biệt động vật non trẻ em xảy tượng chậm lớn , trí tuệ phát triển kém, dễ thiếu men tiêu hoá nội tiết tố 2.2 Giới thiệu chung Lysine 2.2.2 Ứng dụng Lysine thực tế Lysine thường sử dụng để bổ sung vào thức ăn cho gia súc, phần ăn phổ biến bổ sung vào thực phẩm chức Theo nước châu Âu, Mỹ, Nhật thực phẩm chức loại thực phẩm chức truyền thống : cung cấp chất dinh dưỡng thỏa mãn nhu cầu cảm quan, cịn có chức thứ chứng minh cơng trình nghiên cứu khoa học tác dụng giảm cholesterol, giảm huyết áp, chống táo bón, cải thiện hệ vi khuẩn đường ruột… Theo Y tế Việt Nam: thực phẩm chức thực phẩm dùng để hộ trợ chức phận thể người, có tác dụng dinh dưỡng, tạo cho thể tình trạng thoải mái, tăng sức đề kháng giảm bớt nguy gây bệnh 2.2 Giới thiệu chung Lysine 2.2.2 Ứng dụng Lysine thực tế Một số thực phẩm chức thị trường Sữa PediaPlus Siro unikids 2.3 Các phương pháp sản xuất Lysinne 2.3.1 Phương pháp thủy phân Người ta dùng acid kiềm để thủy phân nguyên liệu chứa nhiều protein Các phương pháp sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, phương pháp có nhược điểm là: - Cần thiết bị chịu acid chịu kiềm - Trong trường hợp sử dụng kiềm để thủy phân tạo nhiều acid amin dạng D - Trong trường hợp sử sụng acid để thủy phân tạo ô nhiễm môi trường không khí lượng acid dư bay q trình thủy phân - Giá thành thường cao 2.3 Các phương pháp sản xuất Lysinne 2.3 Các phương pháp sản xuất Lysinne 2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin công nghệ vi sinh vật Ø Cơ chế tổng hợp lysine Điểm quan trọng chế sinh tổng hợp lysine vi khuẩn lysine tổng hợp với methionin, treonin xuất phát từ chất chung, chất Aspactat – β – semialdehyd Qúa trình tổng hợp xảy sơ đồ sau : 2.3 Các phương pháp sản xuất Lysinne 2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin công nghệ vi sinh vật Ø Cơ chế tổng hợp lysine Từ sơ đồ cho ta thấy rằng: muốn vi khuẩn tạo nhiều Lysine tiến hoá phải theo nhánh Ở đây, chủng đột biến enzyme homoserin dehydrogenase, khơng tạo tronin methionin Mặt khác, enzyme dihydropicolinatsyntetase không mẫn cảm dị lập thể nên ức chế không Kết Lysine tổng hợp thừa 2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin công nghệ vi sinh vật 2.3.1.1 Giống vi sinh vật Trong tự nhiên có nhiều vi sinh vật có khả sinh tổng hợp lysine, số chủng vi khuẩn có khả sinh tổng hợp thừa lysine sử dụng để sản xuất theo qui mô công nghiệp không nhiều Trong sản xuất công nghiệp, người ta thường sử dụng chủng vi khuẩn đột biến để sản xuất lysine Các chủng vi khuẩn sử dụng nhiều công nghiệp như: - Corynebacterium glutamicum ( trước gọi Micrococcus glutamicus ) - Brevibacterium flavum - Brevibacterium lactofermentum - Corynebacterium acetophilum - Gleocladium sp -Ustilago maydis - Trong đó, Corynebacterium glutamicum vi khuẩn gram dương, hình dạng khơng đồng đều, không di động, không sinh bào tử, vi khuẩn hiếu khí dạng que 2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin công nghệ vi sinh vật 2.3.1.1 Sản xuất Lysine công nghệ vi sinh vật Ø Nguyên liệu: -Nguồn cacbon Rỉ đường mía phần lại dung dịch đường sau tách phần đường kính kết tinh Số lượng chất lượng rỉ đường phụ thuộc vào gióng mía, điều kiện trồng trọt, hồn cảnh địa lý trình độ kỹ thuật chế biến nhà máy đường -Nguồn nitơ Người ta thường dùng loại muối chứa NH4+ NH4Cl, ( NH4)2SO4, NH4H2PO4 , (NH4)2HPO4 , NH4OH hay khí NH3 ure làm nguồn cung cấp nito Trong công nghiệp người ta thường dùng NH3, dạng nước , khí ure - Muối khoáng Được sử dụng nhiều dạng muối photpho Nồng độ photpho thích hợp là: 0,008 – 0,02mg/l Ngoài muối photpho ra, sản xuất, người ta phải bổ sung thêm MgSO4.7H2O với hàm lượng 0,03 – 0,5% 2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin công nghệ vi sinh vật 2.3.1.1 Sản xuất Lysine công nghệ vi sinh vật Ø Nguyên liệu: - Chất kích thích sinh trưởng Sử dụng biotin với hàm lượng 0,3mg/l thiamin với hàm lượng 0,1mg/l 2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin công nghệ vi sinh vật 2.3.1.1 Sản xuất Lysine công nghệ vi sinh vật Qui trình tổng hợp Lysine Qui trình tổng hợp lysine phương pháp lên men giống qui trình lên men cổ điển, tiến hành theo giai đoạn sau: Ø 2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin công nghệ vi sinh vật 2.3.1.1 Sản xuất Lysine công nghệ vi sinh vật Ø Chuẩn bị môi trường Trong sản xuất Lysine, thường sử dụng mơi trường (ứng với 1000 ml)có thành phần sau: Rỉ đường (130g), đậu tương thủy phân (10g) , NH4Cl (20g) , ure (5g) , KH2PO4 (1g) , MgSO4.7H2O (0,4g) , FeSO4 7H2O (10mg) , MnSO4.4H2O (8mg), biotin (0,3mg) , thiamin (0,1mg) ( trì pH = 7.0 NaOH 2M) Sau pha chế xong môi trường , ta tiến hành hấp khử trùng môi trường áp suất 1atm 45 phút ØNhân giống Giống mua sở sản xuất giống có uy tín để đảm bảo chất lượng giống tốt điều quan giống khơng tốt tức đáp ứng u cầu giống VSV cơng nghiệp ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng sản phẩm 2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin công nghệ vi sinh vật 2.3.1.1 Sản xuất Lysine công nghệ vi sinh vật ØNhân giống Quá trình nhân giống Corynebacterium glutamicum trước tiến hành len men để tạo sản phẩm L-lysin gồm giai đoạn : + Giai đoạn : Nhân giống Erlen dung tích 500ml Dùng Erlen 500ml cho vào 150ml môi trường chuẩn bị sẵn trước , cấy giống với tỷ lệ giống 10% vào Nuôi cấy thiết bị lắc (vận tốc 200v/p ) 24h , giữ nhiệt độ 30oC pH=7 + Giai đoạn : Nhân giống hệ thống lên men 150 lít /mẻ 24h , thiết bị nhân giống thiết bị lên men cỡ nhỏ , thiết bị có trang bị cánh khuấy (với vận tốc 200v/p) hệ thống sục khí oxy Ở giai đoạn giống cấy vào với tỷ lệ 10% so với thể tích mơi trường , lượng oxy cần cung cấp 100% giống Corynebacterium glutamicum VSV hiếu khí cao , phải trì nhiệt độ 30oC pH=7 2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin công nghệ vi sinh vật 2.3.1.1 Sản xuất Lysine công nghệ vi sinh vật Ø Lên men Tiến hành lên men hệ thống lên men 1500 l/mẻ 72h 30oC giữ pH=7 Thiết bị lên men trang bị cánh khuấy hệ thống sục khí tự động ØThu nhận tinh lysine Sau lên men, nồng độ chất khô dung dịch lên men vào khoảng 10 – 13% Dung dịch sau lên men dễ bị hỏng trình tự phân vi khuẩn trình dễ bị nhiễm bỡi vi sinh vật khác Do đó, người ta thường giải theo hai cách sau: Đem dịch sau lên men thu nhận tinh chế lysine Dùng HCl axit hoá dung dịch lên men ( đưa pH=5) Đồng thời, người ta bổ sung metabisulfit natri với liều lượng 0,4% so với dịch lên men để bảo quản dung dịch lên men Quá trình thu nhận lysine tiếp tục đựơc thực sau: Dung dịch lên men đựơc bơm vào nồi cô đặc chân không (RP2- Anh sản xuất), tiến hành cô đặc nồng độ chất khô dịch đạt tới 35 – 40% Ta thu chế phẩm thô 2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin công nghệ vi sinh vật 2.3.1.1 Sản xuất Lysine công nghệ vi sinh vật Ø Lên men Tiến hành lên men hệ thống lên men 1500 l/mẻ 72h 30oC giữ pH=7 Thiết bị lên men trang bị cánh khuấy hệ thống sục khí tự động ØThu nhận tinh lysine - Đưa dịch cô đặc đem sấy phun Cách làm cho ta hàm lượng lysin cao độ ẩm giảm nhanh Độ ẩm cuối loại sản phẩm khoảng – % 2.3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin công nghệ vi sinh vật 2.3.1.1 Sản xuất Lysine công nghệ vi sinh vật ØCác yếu tố ảnh hưởng tới trình lên men - Mơi trường lên men Nhiệt độ q trình lên men trì 28 – 300C PH trình lên men trì 7,0 – 7,6 Lượng khơng khí đưa vào dung dịch lên men/1 phút Quá trình lên men lên men chìm thực thiết bị lên men có cánh khuấy thổi khí liên tục - PHẦN III KẾT LUẬN Lysine lượng axít amin cần thiết với thể người, đơí với trẻ em lớn, lysine có vai trị quan trọng vơí việc phát dục trẻ Ngày nay, thu nhập người ngày nâng cao, tiếp thu protein động vật ngày cao, đương nhiên lượng tiếp thu lysine ngày cao Về mặt chăn nuôi, chăn nuôi gia cầm, gia súc, lysine dùng làm chất phụ gia làm cho vật nuôi trưởng thành nhanh chóng, mang hiệu kinh tế cao Vì đôi với việc gia tăng nhu cầu tiêu dùng thịt, với gia súc xưa cung cấp thức ăn protein thực vật, có nhu cầu sử dụng lysine ngày lớn trở nên quan trọng Do đó, cơng nghiệp chế tạo lysine có tiềm phát triển không nhỏ PHẦN IV TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đức Lượng, Vi Sinh Vật Học Công Nghiệp, NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM, 2006 Nguyễn Đức Lượng, Công Nghệ Sinh Học, NXB ĐH Quốc Gia TP.HCM, 2001 Nguyễn Lân Dũng Nguyễn Đình Quyến Phạm Văn Ty, Vi Sinh Vật Học, NXB Giáo Dục, 2003 GS.TS.Nguyễn Thị Hiền, Công Nghệ Sản Xuất Mì Chính Và Các Sản Phẩm Lên Men Cổ Truyền, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2006 Trần Thị Thanh, Công Nghệ Vi Sinh, NXB Giáo Dục, 2007 Thank You! w w w t h e m e g a l l e r y c o m L/O/G/O ... CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH – COOH | NH2 | NH2 Tên quốc tế : 2, 6-diaminohexanoic acid Cơng thức hóa học: C6H14N2O2 Khối lượng phân tử gam: 146.188 g/mol Lysine α-amino acid PHẦN II NỘI DUNG 2. 2... sức đề kháng giảm bớt nguy gây bệnh 2. 2 Giới thiệu chung Lysine 2. 2 .2 Ứng dụng Lysine thực tế Một số thực phẩm chức thị trường Sữa PediaPlus Siro unikids 2. 3 Các phương pháp sản xuất Lysinne 2. 3.1... 0,1mg/l 2. 3.1 Phương pháp tổng hợp acid amin công nghệ vi sinh vật 2. 3.1.1 Sản xuất Lysine công nghệ vi sinh vật Qui trình tổng hợp Lysine Qui trình tổng hợp lysine phương pháp lên men giống qui trình