Введение 3
1 Аналитический обзор научно-технической информации по теме исследования 6
1.1 Понятие и применение аминокислоты лизин 6
1.2 Обзор рынка производства и продажи аминокислот 9
1.3 Технология производства аминокислоты лизин 11
1.3.1 Сырье для производства аминокислот 11
1.3.2 Схема технологического процесса 13
1.3.3 Автоматизация и управление технологическими процессами 19
1.4 Использование коринеформ в других биотехнологических производствах 22
1.5 Перспективы промышленного биосинтеза аминокислот 24
2 Экспериментальная часть 26
2.1 Объект исследования 26
2.2 Методика исследования 27
2.3 Результаты исследования и их обсуждение 35
Заключение 38
Выводы 39
Практические предложения производству 40
Список источников литературы 41
L-лизин - это незаменимая аминокислота, которая должна быть доступна в достаточном количестве в кормах для удовлетворения потребностей животных в питании. Особенно корма на основе кукурузы, пшеницы или ячменя бедны лизином. Поэтому для повышения эффективности корма необходимо добавление источника, богатого лизином.
Эта добавка может быть реализована путем добавления кормовых ингредиентов, которые демонстрируют значительно более высокое содержание лизина, например, соевого шрота, или путем прямого добавления лизина.
Преимущество дополнения лизина заключается в том, что потребление других незаменимых аминокислот не увеличивается одновременно. Например, добавление 0,5% лизина повышает качество белка корма так же эффективно, как и 20% соевого шрота. Поскольку азот любых излишне добавленных не ограничивающих аминокислот с высоким содержанием белка рацион разлагается до аммиака, который выводится животными, добавление L-лизина позволяет уменьшить количество белковой добавки, тем самым уменьшая загрязнение окружающей среды навозом.
Растущий рынок аминокислот, полученных с помощью коринебактерий, привели к значительным улучшениям в биопроцессе и последующих технологиях, а также в молекулярной биологии. В течение последнего десятилетия были предприняты большие усилия по повышению производительности и снижению производственных затрат.
В настоящее время производится более 2 миллионов тонн аминокислот в год, большинство из них путем применения бактерий коринеформы в биопроцессах. Ежегодный рост рынка большинства аминокислот составляет 10% и выше. Эти цифры являются катализаторами для разработки усовершенствованных технологий биопроцессов и последующих технологий. Однако штаммы являются ядром производственного процесса, и улучшения в молекулярной биологии и функциональной геномике привели к скачкам в производительности штаммов. Проекты генома в конце прошлого века стали важным этапом в развитии. Это был конец одномерных разработок (т.е. исключительное применение методов скрининга) и начало более быстрых параллельных улучшений с использованием ДНК-чипов, методов протеомики, флюксомики и метаболомики.
В 1950-х годах было обнаружено, что Corynebacterium glutamicum является очень эффективным продуцентом L-глутаминовой кислоты. С этого времени биотехнологические процессы с бактериями вида Corynebacterium стали одними из наиболее важных с точки зрения тоннажа и экономической ценности. L-глутаминовая кислота и L-лизин в настоящее время являются массовыми продуктами.
Недавно завершенная расшифровка генома Corynebacterium glutamicum несколькими производителями аминокислот ознаменовала еще один этап в промышленном использовании этого микроорганизма. История вида Corynebacterium как продуцента аминокислот началась в 1950-х годах, когда доктор Киношита первым обнаружил, что C. glutamicum является превосходным продуцентом аминокислот[15,25,29]. До этого времени аминокислоты были доступны исключительно методами экстракции или химического синтеза. Так растущий спрос на L-глутаминовую кислоту в качестве усилителя вкуса в сочетании с открытием получения микробиологическим методом L-глутаминовый кислоты, произведенным Киношитой и его коллегами, положило начало успешной истории C. glutamicum.
Цель исследования: совершенствование состава питательных сред при выращивании Corynebacterium glutamicum B-11167 – продуцента лизина.
Для реализации этой цели были поставлены следующие задачи:
• проверить возможность замены патоки на мелассу при изготовлении среды для биосинтеза Corynebacterium glutamicum B-11167;
• определить изменение числа клеток и биомассы Corynebacterium glutamicum B-11167 при использовании модифицированной питательной среды;
• изучить возможность снижения использования аммиачной воды для стабилизации рН среды при выращивании Corynebacterium glutamicum B-11167 на экспериментальной питательной среде.
В данной работе был рассмотрен новый состав питательной среды для продуцента незаменимой аминокислоты - L-лизина, играющей большую роль для нормальной жизнедеятельности человеческого организма, и сельскохозяйственных животных. Микробиологический синтез лизина является перспективным методом, поскольку затраты на материал малы, и производство происходит с малым выделением отходов.
Получен лизин микробиологическим путем с помощью штамма микроорганизма Corynebacterium glutamicum B-11167. В ходе ферментации осуществляли определение динамики содержания лизина и уровень кислотности в культуральной жидкости. Разработан новый состав питательной среды на основе мелассы, с добавлением хлорида аммония и активированного угля. Выявлена положительная динамика роста штамма C. glutamicum B-11167. Установлено, что добавление мелассы, в качестве источника углерода в составе среды позволяет получить хорошие результаты в отношении конкретного исследуемого штамма C. glutamicum B-11167 и подтверждает перспективность ее применения как замена крахмальной патоки.
