scan0121

130

Dużą trudność sprawia pojawianie się mutacji w trakcie namnażania inoku-lum. Mutacje te prowadzą do powstawania organizmów prototroficznych, które nie wydzielają lizyny. Z tego względu do pożywki dodaje się antybioty. ki aby eliminować bezwartościowe mutanty. Fermentacja trwa ok. 6 godzin i daje wydajność ok 40-45 g L-lizyny/dm³ dla początkowego stężenia cukrów ok. 100 g/dm³.

Po odfiltrowaniu biomasy, przesącz zakwasza się kwasem solnym i adsor-buje chlorowodorek lizyny na kationitowych kolumnach jonowymiennych. Wypłukiwanie następuje wodnym roztworem amoniaku. Następnie roztwór ponownie jest zakwaszany i krystalizuje chlorowodorek lizyny. Możliwa jest też bezpośrednia krystalizacja chlorowodorku z zakwaszonego, klarownego płynu pohodowlanego.

W wielu technologiach nic otrzymuje się czystej lizyny, ale preparaty paszowe. Jest to mieszanina, zawierająca nośnik, np. skrobię i osadzony aminokwas.

L-lizyna jest też otrzymywana z kaprolaktamu (produkt otrzymywany chemicznie z cykloheksanonu lub cyldoheksanolu). Prowadzi się przemianę enzymatyczną przy użyciu drożdży Ciypiococcus laurenti i bakterii Achromo-bacter obae (proces „Toray”). Do roztworu dodaje się ok. 1% glukozy. Bio-transformację prowadzi się przez ok. 20 godzin w temperaturze 50°C.

14.2.2. Kwas glutaminowy

Najczęściej do produkcji kwasu glutaminowego stosowane są szczepy Corynebacterium gluuimicum. Ponadto stosowano drobnoustroje z rodzaju Brcvibactcrium, Arthrobacter, Microbacterium.

Medium hodowlane składa się z glukozy, soli mineralnych i biotyny, v/ ilościach mniejszych od optymalnych dla wzrostu. Deficyt biotyny zwiększa przepuszczalność ścian komórkowych, co ułatwia wydzielanie kwasu glutaminowego do płynu hodowlanego. W przypadku stosowania jako pożywki substratów zawierających stosunkowo dużo biotyny, jak np. melasa buraczana, używa się dodatków środków powierzchniowoczynnych, np. Tween 80 lub penicyliny, w celu zwiększenia przepuszczalności błon komórkowych. Składniki te dodaje się do reaktora w fazie wzrostu drobnoustrojów.

Hodowlę prowadzi się w temperaturze 30-35°C przez 2-3 dni. Początkowe pH pożywki wynosi 7-8. Niezbędne jest intensywne napowietrzanie hodowli w celu uzyskania wysokiej wydajności wytwarzania kwasu glutaminowego.

Po oddzieleniu biomasy mikroorganizmów, kwas glutaminowy jest wytrącany v/ wyniku dodania kwasu solnego, w takiej ilości, aby osiągnąć punkt izoelektryczny (pH 3,2). Kryształy są przemywane i suszone. Sól sodowa kwasu glutaminowego otrzymywana jest w wyniku rozpuszczenia krystalicznego kwasu w wodnym roztworze wodorotlenku sodowego, odbarwienia roztworu na węglu aktywnym, zatężenia roztworu i krystalizacji.

14.2.3. Inne aminokwasy

Metodami biotechnologicznymi otrzymywane są, chociaż nie w tak znaczących ilościach jak lizyna i kwas glutaminowy, także inne aminokwasy: L-treonina, L-fenyloalanina, L-tryptofan i L-aspartan.

W przemysłowej produkcji L-treoniny wykorzystywane są mutanty bakterii E. coli lub C. ghitaminicum. Stosuje się proste media hodowlane, zawierające sole mineralne, glukozę lub sacharozę jako źródło węgla i dodatki organicznego źródła azotu, np. ekstrakt drożdżowy. Jako główne źródło azotu nieorganicznego stosuje się wodorotlenek amonu lub gazowy amoniak, służący jednocześnie do stabilizacji pH. Prowadzona jest hodowla okresowa z ciągłym dozowaniem pożywki. Stężenie L-treoniny w płynie pohodowlanym dochodzi do 85 g/dm³. Z uwagi na słabą rozpuszczalność L-treoniny w wodzie, jest ona stosunkowo łatwo wydzielana przez krystalizację.

Również L-fenyloalanina produkowana jest za pomocą mutantów E. coli lub C. glulaminicum. Hodowla tych mutantów wymaga kontrolowania strumienia asy miłowanej glukozy, co uzyskuje dzięki hodowli okresowej z ciągłym dozowaniem pożywki. Metabolizm bakterii zmienia się podczas hodowli. Bakterie E. coli mogą wytwarzać znaczne ilości kwasu octowego, co obniża ogólną wydajność procesu. Dzięki zastosowaniu odpowiedniej strategii dozowania pożywki można zredukować wytwarzanie kwasu octowego.

Do produkcji L-tryptofanu wykorzystuje się mutanty różnych bakterii m.in. Bacillus subtilis. Stosowana też jest enzymatyczna synteza tryptofanu z prekursorów. Syntetaza tryptofanowa katalizuje reakcje między fosforanem 3-gliccroloindolu i L-seryną. Produkt wydzielany jest przez krystalizację.

L-aspartan jest dwupeptydcm, składającym się z L-aspaitatu i L-fenyloala-niny. Wykorzystywany jest w przemyśle spożywczym jako słodzik (jest ok. 200 razy słodszy od sacharozy). Syntezę prowadzi się wykorzystując immobi-lizowane komórki bakterii E. coli wykazujących znaczącą aktywność enzymatyczną aspartazy. Produkt oczyszczany jest przez krystalizację.

Literatura uzupełniająca

h L Eggcling, W. Pfcffcrlc. H. Sahm: Amino Acids; w Basic Biotcchnology, C. Ratledge, 8. Kristianscn (eds). Cambridge Univcr$ity Press, Cambridge 2001.

2.    X. Soda. H. Tanaka, N. Esaki: Amino Acids; w Biotcchnology, H.-J. Rohm, G. Reed (eds). VCH. Wcinhcim. 1985. vol. 3. 479-530.

3.    J.L Mcers, P.E. Milsom: Organie Acids and Amino Acids; w Basic Biotcchnology, J. Bu’Lock. B. Kristianscn (eds), Academic Press. London 1987, 359-383.