Produção de Lisina: Diferentes Métodos de Produção de Lisina
Produção de lisina: diferentes métodos de produção de lisina!
A lisina é um aminoácido essencial para a nutrição animal e humana. Ocorre em proteínas vegetais apenas em baixas concentrações; A adição de lisina pode, portanto, aumentar a qualidade dos alimentos vegetais.
A lisina é produzida hoje apenas por processos microbianos e uma variedade de abordagens para sua produção foi desenvolvida.
Produção de lisina via ácido diaminopimélico:
Os mutantes auxotróficos duplos de histidina-lisina de Escherichia coli (ATCC 13002) produzem ácido diaminopimélico (DAP) em meio melaço com um rendimento de 19-24 g / l. Toda a solução de fermentação, incluindo o material celular, é subsequentemente incubada com Aerobacter aerogenes (ATCC 12409) a 35 ° C. Após 20 horas, o DAP foi quantitativamente descarboxilado para L-lisina, o LL-DAP deve ser transformado no meso forma por racemização antes do passo de descarboxilação.
Conversão de DL-α-amino Caprolactam:
A enzima de DL-amino caprolactama em L-lisina ocorre de acordo com o esquema como mencionado.
A 10% de soluo de DL-amino caprolactama (pH 8, 0) adicionada a 0, 1% (p / v) de culas secas com acetona de Cryptococcus laurentii e de Achromobacter obae. Uma eficiência de conversão de 99, 8% é obtida a 40 ° C após 24 horas.
Fermentação direta:
Cepas de Produção:
Produtores eficientes de lisina são encontrados entre mutantes produtores de ácido glutâmico de Corynebacterium e Brevibacterium que são auxotrofos homosserina ou entre auxotrofos duplos de metionina-treonina. Cepas produtoras de lisina alta também são encontradas entre organismos resistentes ao antimetabólito de lisina S- (P-aminoetil) - L-cisteína (AEC). As mais importantes cepas secretoras de lisina são C. glutamicum, B.flavutn, B. lactofermentum, etc.
A fusão de protoplasto entre cepas de alto rendimento e cepas selvagens de B. lactofermentum, mutantes de Corynebacterium e Brevibacterium levou a cepas com propriedades de crescimento melhoradas ou eficiências mais altas.
Os estudos de clonagem com E. coli, utilizando o plasmídeo pBR322 como um vector, mostraram que apenas nas estirpes transformadas que contêm o gene dap A, ocorre um aumento significativo na produção de lisina (6, 5 g / l). A enzima por dap A, diidrodipicolinato sintase (DDPS) é, portanto, indicada como um passo limitante para a biossíntese da lisina. Também foram realizados estudos sobre a transformação de C. glutamicum com o plasmídeo pAC2 como vetor para o gene que codifica DDPS.
Biossíntese e Regidação:
A lisina é sintetizada em microorganismos através da via do ácido diaminopimélico ou da via do ácido aminoadípico. No entanto, em um único organismo, apenas uma das duas alternativas é utilizada: Bactérias, actinomicetos, cianobactérias, alguns ficomicetes, todos os ascomicetos e basidiomicetos usam a via aminoadípica.
Embora dois organismos possam usar o mesmo caminho, a maneira pela qual a via é regulada pode ser diferente.
Em Escherichia coli, três processos regulatórios distintos estão envolvidos:
Eu. Existem duas isoenzimas da homoserina desidrogenase que são reprimidas pela L-metionina ou L-treonina.
ii. Existem três isoenzimas da aspartioquinase, uma mostrando repressão pela L-metionina, a segunda mostrando repressão multivalente pela L-treonina e L-isoleucina, além da inibição por feedback da L-treonina, e a terceira mostrando inibição e repressão por L-lisina.
iii. A di-hidropicolinato sintase, a primeira enzima específica da biossíntese de lisina, mostra uma inibição por feedback devida à L-lisina.
Para todas as três dessas reações enzimáticas, os mecanismos reguladores devem ser eliminados para obter a superprodução de L-lisina, necessária para sua preparação comercial.
Em contraste com E. coli, o mecanismo regulador para cepas produtoras de lisina, como Corynebacterium glutamicum ou Brevibacterium flavum é muito mais simples. Existe apenas uma aspartocinase e uma homoserina desidrogenase. A aspartocinase é regulada por meio da inibição por feedback multivalente da Liotonina e da L-lisina.
Condições para Produção Comercial:
O melaço de cana-de-açúcar é usado principalmente como fonte de carbono na produção industrial; acetato, etanol ou alcanos também podem ser usados. Amônia gasosa ou sais de amônio são usados como fontes de nitrogênio, ureia também é usada se o microorganismo produtor tiver atividade de urease. O fator de crescimento L-homoserina ou L-treonina e L-metonina devem ser adicionados, mas em concentração sub-ótima para evitar efeitos regulatórios indesejáveis. Hidrolisados de proteína de soja ou outras fontes de proteína de baixo custo são freqüentemente usadas. O teor de biotina no meio deve ser superior a 30 pg / 1 para produção ótima de lisina. O teor de biotina no melaço de cana-de-açúcar é geralmente alto o suficiente, mas se o melaço de beterraba ou os hidrolisados de amido forem usados, a biotina deve ser adicionada.
Uma fermentação típica à base de melaço de cana-de-açúcar com C. glutamicum (estirpe nº 901) ocorre da seguinte forma:
1. Primeira Cultura de Sementes:
Glicose 20 g; peptona 10 g; extrato de carne 5 g; NaCl 2, 5 g; 1 litro de água da torneira.
2. Segunda Cultura Semente:
Melaço de cana-de-açúcar 50 g; (NH 4 ) 2 SO 4 20 g; licor de maceração de milho 50 g; CaCO 3 10 g; água da torneira 1 litro.
3. Cultura Principal:
Melaço de cana-de-açúcar 200 g; hidrolisado de proteína de soja 18 g; tap warer 1 litro. O pH é mantido neutro com aq. NH 3 . Duração da fermentação, 60 horas. Velocidade do rotor 150 rpm; arejamento 0, 6 vvm; temperatura 28 ° C.
