Этапы получение лизина

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

“ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ”

Кафедра биотехнологии и аналитической химии

Реферат на тему: “ПРОИЗВОДСТВО L-ЛИЗИНА”

с курса “Фармацевтическая биотехнология”

Харків 2010

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИЗИНА МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИМ ПУТЕМ

В отличие от производства кормовых дрожжей промышленное получение лизина и других аминокислот осуществляется в строго асептических условиях, на стерильных питательных средах с исполь­зованием чистой культуры продуцента. Принципиальная технологи­ческая последовательность процесса получения лизина следующая: приготовление посевного материала; подготовка и стерилизация пита­тельной среды, всей аппаратуры и коммуникаций; культивирование продуцента в промышленных ферментаторах (ферментация); выделе­ние целевого продукта (L-лизина).

Приготовление посевного материала

Посевная культура продуцента может быть приготовлена двумя способами; периодическим и непрерывным. В настоящее время на биохимических заводах, выпускающих лизин, приготовление по­севной культуры ведется преимущественно периодическим ме­тодом.

Свободную от фага и посторонней микрофлоры исходную культу­ру продуцента с чашек Петри с агаром Хоттингера пересевают в про­бирки с 2%-ным мясопептонным агаром и выращивают в течение суток при температуре 29-30 °С. На основе этой культуры готовят на сте­рильной водопроводной воде суспензию плотностью 10⁸ клеток на 1 мл (ориентировочно 8-10 мл воды на одну пробирку). Полученной суспензией засевают стерильную питательную среду в качалочных колбах.

Для получения посевного материала используют среды различного состава. Чаще всего в среду входят меласса (3-5 %), кукурузный экстракт (2,5-3,0 %) и поваренная соль (до 0,4 %). Среду подтитровывают 20 %-ным раствором едкого натра до величины рН 7-7,2. В качалочные колбы объемом 750 мл заливают по 100-120 мл среды и стери­лизуют в автоклаве. После охлаждения среду в каждой колбе засева­ют 2 мл посевной суспензии и выращивают куль-туру в течение суток на качалках (180-200 об/мин) при температуре 29-30 °С - это так назы­ваемые маточные посевные колбы. Затем засевают посевные колбы со средой того же состава из расчета 5 % маточной суточной культуры. Посевные колбы выдерживают на качалках в течение суток при темпе­ратуре 30 °С. Культурой из посевных колб засевают первый инокуля-тор из расчета 0,05- 0,1 % по объему и выращивают ее в течение суток отъемно-доливным способом при аэрации и перемешивании. Темпера­тура выращивания 29-30 °С.

В инокуляторе состав среды может быть таким же или другим, более близким к производственной питательной среде. Для каждого продуцента состав среды устанавливают экспериментально.

Посевную срелу стерилизуют, как правило, в посевном аппарате. Если производственные ферментаторы имеют очень большую емкость или производительность завода велика, предусматривают еще одну ступень инокуляторов, объемы которых больше предыдущих, так как количество задаваемой в аппарат посевной культуры сравнительно высоко (1-5, а для ряда продуцентов 20-30 % по объему). Следует помнить, что при периодическом способе получения посевной культу­ры независимо от количества стадий длительность выращивания про­дуцента на каждой стадии составляет 16-24 ч.

В настоящее время предложен и разработан для производства L-лизина непрерывный способ получения посевного материала. Обновление исходной культуры и первые этапы размножения культуры осуществ­ляют в лабораторных условиях, но вместо качалочных колб выращи­вания культуры проводят на специальном лабораторном стенде в небольших аппаратах с автоматическим регулированием заданных параметров, что позволяет значительно увеличить количество полу­чаемой культуры и сократить время выращивания производственной культуры за счет увеличения дозы посевного материала.

В инокулятор загружают стерильную среду на 1/3 объема, задают с лабораторного стенда 5-6 % посевной культуры, подключают инокуляторы к сборнику со стерильной питательной средой и при ин­тенсивной аэрации и перемешивании среды осуществляют выращива­ние до тех пор, пока среда с культурой не займет 1/2 полного объема инокулятора. Затем начинают подачу культуральной жидкости из ниокулятора в посевной ферментатор, в который поступает и свежая питательная среда. Скорость подачи среды и культуры зависит от физиологических особенностей продуцента. Когда посевной фермента­тор будет заполнен на 0,6 (полное заполнение), подачу культуры из инокулятора переключают на следующий посевной ферментатор и т. д. Из посевного ферментатора готовый посевной материал направляют в производство или в предварительно простерилиэованные сборники объемом 25-35 м³ .

Такая схема позволяет использовать в производстве до 30 % посев­ного материала. По этой схеме из инокулятора поток культуры направ­ляют в посевной аппарат только во время загрузки. Инокулятор или посевной аппарат поочередно выполняют функции промежуточной емкости для обеспечения непрерывности при поочередной подготовке и стерилизации аппаратуры. Когда схема работает на установившемся режиме, три посевных ферментатора находятся в стадии выращивания куль