Chương 3: Ứng dụng vi sinh vật trong CNTP 3.3. Tổng hợp acid amin bằng phương pháp vi sinh vật 3.3.1. Bản chất của quá trình 3.3.2. Sản xuất acid glutamic và bột ngọt 3.3.3. Sản xuất Lysin bằng phương pháp vi sinh 3.3.1. Bản chất của quá trình tổng hợp acid amin bằng phương pháp vi sinh vật • Acid amin ▫ Axit amin là những hợp chất hữu cơ mạch thẳng hoặc mạch vòng trong phân tử có chứa ít nhất một nhóm amin(-NH2) và một nhóm cacboxyl (-COOH) ▫ Tính chất của từng amino axit phụ thuộc vào cấu tạo, kích thước và diện tích của(-R) ▫ amino axit mang cả tính bazơ lẫn tính axit (lưỡng tính) ▫ Amino axit ở trạng thái tinh thể rắn, không màu hầu hết hòa tan dễ trong nước 3.3.1. Bản chất của quá trình tổng hợp acid amin bằng phương pháp vi sinh vật • Các phương pháp sản xuất acid amin ▫ Phương pháp thủy phân ▫ Phương pháp tổng hợp hóa học ▫ Phương pháp kết hợp ▫ Phương pháp tổng hợp acid amin bằng công nghệ vi sinh vật 3.3.1. Bản chất của quá trình tổng hợp acid amin bằng phương pháp vi sinh vật • Các phương pháp sản xuất acid amin ▫ Phương pháp thủy phân:  Người ta dùng acid hoặc kiềm để thủy phân các nguyên liệu chứa nhiều protein  Phương pháp này có nhược điểm là cần thiết bị chịu acid hoặc chịu kiềm  Trong trường hợp sử dụng kiềm để thủy phân sẽ tạo ra nhiều acid amin dạng D  Trong trường hợp sử sụng acid để thủy phân sẽ tạo ra ô nhiễm môi trường không khí do lượng acid dư bay hơi trong quá trình thủy phân  Giá thành thường cao 3.3.1. Bản chất của quá trình tổng hợp acid amin bằng phương pháp vi sinh vật • Các phương pháp sản xuất acid amin ▫ Phương pháp tổng hợp hóa học:  Đây cũng là phương pháp được áp dụng nhiều trong thực tế. Tuy nhiên, phương pháp này cũng lại cho ra những acid amin raxemic ( hỗn hợp acid amin dạng D và dạng L )  Việc tách 2 loại acid amin này ra rất tốn kém 3.3.1. Bản chất của quá trình tổng hợp acid amin bằng phương pháp vi sinh vật • Các phương pháp sản xuất acid amin ▫ Phương pháp kết hợp:  Người ta kết hợp phương pháp hóa học và phương pháp sinh học  Bằng con đường hóa học, người ta thu nhận hợp chất dạng L – Keto và các tiền chất của acid amin  Sau đó người ta sử dụng vi sinh vật để chuyển hóa những chất này thành acid amin 3.3.1. Bản chất của quá trình tổng hợp acid amin bằng phương pháp vi sinh vật • Các phương pháp sản xuất acid amin ▫ Phương pháp tổng hợp acid amin bằng công nghệ vi sinh vật :  Phương pháp này lợi dụng khả năng sinh tổng hợp thừa một số loại acid amin của một số vi sinh vật, người ta nuôi cấy vi sinh vật để thu nhận các acid amin.  Phương pháp này cho phép ta thu nhận acid amin dạng L  Nguyên liệu sản xuất rẻ, dễ kiếm  Tốc độ trao đổi chất, tốc độ sinh sản và phát triển mạnh của vi sinh vật cho phép ta được năng suất cao  Giá thành sản phẩm thấp hơn giá thành sản phẩm từ những phương pháp khác 3.3.1. Bản chất của quá trình tổng hợp acid amin bằng phương pháp vi sinh vật • Cơ chất cho pp vi sinh vật: ▫ Nguồn Cacbon: hydrohydrate (glucose , fructose, sucrose, maltose, lactose, dịch thủy phân tinh bột , cellulose, mật rỉ…), các acid hữu cơ, rượu… ▫ Nguồn nitơ:  N vô cơ: anoniac lỏng hay khí, amoni sulfate, amoni nitrate, amoni phosphate, amoni clorua, amoni carbonate…  N hữu cơ: amoni acetate, nước chiết nấm men, nước chiết thịt , nước chiết malt,ure, peptone và các amino acid ▫ Nguồn khoáng và các nguyên tố vết: KH 2 PO 4 ▫ Nguồn Vitamin: vitamin H và vitamin B1 3.3.2. Sản xuất acid glutamic và bột ngọt • Axit glutamic: C 5 H 9 NO 4 ▫ Axit glutamic (Glu) là một loại axit amin có trong protein thiên nhiên, thường thấy trong cơ thể động vật và thực vật dưới nhiều dạng khác nhau ▫ Glutamine(Gln) là một axit amin rất quan trọng trong cơ thể người • Bột ngọt: C 5 H 8 NO 4 Na ▫ Bột ngọt (hay mì chính) là tên thường gọi của Monosodium Glutamate (viết tắt là MSG), ▫ Là muối của axit glutamic, một trong hơn 20 loại axit amin để kiến tạo nên protein cơ thể ▫ Tên thường gọi: Natri glutamat ▫ Mã quốc tế và cộng đồng châu Âu: INS 621, EEC 621 3.3.2. Sản xuất acid glutamic và bột ngọt • Vai trò axit glutamic và bột ngọt ▫ Axit glutamic  Trao đổi chất của người và động vật  Xây dựng protit, cấu tử tế bào, tổng hợp các aa khác  Tham gia vào phản ứng chuyển amin, giúp cho cơ thể chuyển hóa nhóm amin và tách NH3 ra khỏi cơ thể  Tổng hợp chất hoạt động bề mặt N-acetylglutamat  Acetylglutamat dùng trong xử lý ô nhiễm nước biển do dầu hỏa và dầu thực vật  Làm thuốc chữa bệnh thần kinh và tâm thần, hôn mê gan, bại liệt ▫ Bột ngọt  Chất điều vị: giống với vị của thịt  Chuyển hóa chất bổ dưỡng trong cơ thể con người . thực tế SX: 45 - 50%) Glucoza + NH 3 + 1,5 O 2 L-Glu + CO 2 + 3 H 2 3 axetat + NH 3 + 1,5 O 2 L-Glu + CO 2 + 3 H 2 ▫ Sản phẩm phụ:  Acid lactic: chiếm tỉ. trong hơn 20 loại axit amin để kiến tạo nên protein cơ thể ▫ Tên thường gọi: Natri glutamat ▫ Mã quốc tế và cộng đồng châu Âu: INS 621 , EEC 621 3.3 .2. Sản