3. Этапы биотехнологического получения глутаминовой кислоты.

Продуцентами глутаминовой кислоты являются дрожжи и микроскопические грибы.

Стадии производства глутаминовой кислоты:

1. Приготовление питательной среды: в ее составе должны обязательно присутствовать источники углерода, т.е. глюкоза, крахмал и т.п., источники азота – мочевина, соли аммония или жидкий аммиак и др., биостимуляторы, витамины (биотин), кукурузный экстракт, экстракт кормовых дрожжей, пептон, сульфаты магния, марганца и железа.

2. Производственное культивирование: условия культивирования – рН 7,8 – 8, температура 28-30 °C, хорошая аэрация.

3. Освобождение целевого продукта из биомассыметодом центрифугирования.

4. Концентрирование культуральной жидкостив выпарном аппарате до 40 –50 % АСВ (абсолютно сухого вещества).

5. Кристаллизация и последующее подкисление целевого продуктадо рН 3,2 и охлаждение его до 15 °C.

4. Микробиологический синтез лизина.

4.1. Общая характеристика лизина.

Лизин - алифатическая аминокислота (незаменимая аминокислота) с выраженными свойствами основания, имеющая молекулярную формулу: C6H14ClN2O2. Внешний вид: бесцветные кристаллы или белый порошок. Температура плавления: 224°С. Лизин относится к числу соединений, которые живые организмы не производят самостоятельно, и должны получать в готовом виде для синтеза собственных структурных и функциональных белков. Источником лизина являются микроорганизмы и растения. При недостатке лизина наблюдается замедление роста и развития живых организмов.

Производство лизина для кормовых целей.

Требования к аминокислотам для животных хорошо определены в различных рекомендациях (в частности, в США это рекомендации NRC – National Research Council). Требования варьируются в зависимости от видов животных и их возраста. Чтобы удовлетворять требованиям аминокислоты должны поставляться в кормах или в виде протеинов, или в кристаллическом виде. Путём сравнения требований к реально присутствующим в кормах аминокислот можно получить последовательность ограничивающих аминокислот. В таблице ниже приведены ограничивающие аминокислоты в кормах для свиней и бройлеров, составленные из кукурузы (или зерна) и соевого шрота:

Последовательность ограничивающих аминокислот.

	Первая	Вторая	Третья
Растущая свинья	Лизин	Треонин	Трептофан
Бройлер	Метионин	Лизин	Треонин

Кристаллические аминокислоты должны быть добавлены в корм, когда количество содержащегося протеина в них уменьшается, а это в свою очередь является основной причиной почему метионин и лизин гидрохлорид изначально использовались в кормах. Теперь с использованием более экономичного источника треонина и триптофана использование аминокислот вошло в новую эру, в которой преодолены барьеры 2-й и 3-й ограничивающих аминокислот.

Вклад в поставку протеина

Животноводство может быть определено как индустрия, производящая протеины большей стоимости из менее дорогих источников протеина (растительные протеины, такие, например, как соевый шрот). Чтобы отвечать растущему спросу на протеин во всём мире необходимо увеличить эффективность переработки протеинов из кормов в мясо. Аминокислоты для кормов в настоящее время играют важную роль в улучшении производства животного протеина и вклада в его растущие поставки.

Например, вклад лизина в поставки протеина может быть оценён таким образом: простейшие выражения ниже иллюстрируют замену источника протеина (соевого шрота) на фуражное зерно (или кукурузу) и лизин. 50 кг/Mт соевого шрота равно 48.5 кг/Mт кукурузы + 1.5 кг/Mт лизина. Такая замена позволяет на 2 % уменьшить уровень протеина в кормах. Это выражение означает, что 1 тонна лизина может сохранить 33 тонны соевого шрота. Оценочное использование лизина в мире составляет 550000 тонн/год, что соответствует сбережению 18 миллионов тонн соевого шрота, что равняется практически половине соевого шрота производимого в США (38 миллионов тонн в 2000 году)

Также надо решить, как с максимальной эффективностью использовать землю для поставок пищи. Для этого можно интерпретировать выражение выше следующим способом, чтобы показать как лизин может улучшить эффективность утилизации культивируемых областей.

В расчётах принимается:

- Соя = 80 % соевого шрота;

• Кукуруза = 60 % кукурузного крахмала;

• Кукурузный крахмал = 50 % лизина.

Сравнение возделываемой земли требуемой для соевого шрота, кукурузы и лизина.

	Требуемая возделываемая площадь, в гектарах
Соевый шрот 50 Мт	24.0
Кукуруза 48.5 Мт	5.6
Лизин 1.5 Мт	0.6
Кукуруза + лизин	6.2

Эти значения показывают, что возделываемая площадь земли для производства 48.5 Мт кукурузы и 1.5 Мт L-лизина гидрохлорида занимают только четверть (1/4 часть) площади, занимаемой соей для 50 Мт соевого шрота.

Введение 2-го и 3-го пределов аминокислот может ещё более уменьшить использование бесценных источников протеина и возделываемых земель, требующихся для их производства. Для растущих свиней уменьшение объёмов использования соевого шрота будет около 100 кг/тонну корма в формулах с лизином, треонином и триптофаном, что в 2 раза больше количества для кормов только с лизином.