Биотехнология ответственный редактор академик И. И. Гительзон

Технология получения лизина
L-Лизин (
α, ε-аминокапроновая кислота):
СН
2
NH
2
– (СН
2
)
3
– NH
2
СН – СООН 
в организме высших животных и человека определяет биологическую 
ценность переваримого белка. Данная аминокислота выполняет также 
много других важнейших биохимических функций – способствует секре-
ции пищеварительных ферментов и транспорту кальция в клетки, улучша-
ет общий азотный баланс в организме. Добавление лизина в состав комби-
кормов увеличивает усвояемость белка животными и снижает расход кор-
мов на производство животноводческой продукции.
Синтез L-лизина у микроорганизмов осуществляется различными пу-
тями. Дрожжи, грибы и микроводоросли синтезируют лизин из 
α-
кетоглутаровой кислоты через 
α-аминоадипиновую кислоту. Вследствие 
малой изученности этого биосинтетического пути получение мутантов – 
суперпродуцентов лизина через аминоадипиновый путь представляется 
проблематичным. Высшие растения и бактерии синтезируют лизин по 
другой схеме – через 
α-диаминопемелиновую кислоту. По этой разветв-
ленной схеме биосинтеза L-лизина (диаминопимелиновый путь) синтез 
начинается с аспарагиновой кислоты и проходит через диаминопимелино-
вую кислоту. Помимо L- лизина, аспарагиновая кислота является также 
предшественником для L-метионина, L-треонина и L-изолейцина 
(рис. 2.3). Ключевым местом в синтезе лизина является аспартаткиназа; 
она ингибируется треонином. Присутствие лизина этот эффект усиливает. 
Треонин ингибирует дегидрогеназу полуальдегида аспарагиновой кисло-
ты, а также гомосериндегидрогеназу. Метионин является репрессором по 
отношению к гомосериндегидрогеназе, а изолейцин ингибирует треонин-
дегидрогеназу. Продукты обмена, угнетающие различные ферменты и 
участвующие в синтезе лизина, следует вывести из реакции. Именно по-
этому для производства L-лизина используют различные ауксотрофные 
мутанты.
Производственные штаммы-продуценты лизина – это ауксотрофные 
штаммы глутаматпродуцирующих коринебактерий (Corynebacterium 
glutamaticum, Brevibacterium flavum). Применяют три типа ауксотрофных 
мутантов: ауксотрофы по гомосерину или треонину с подавленной гомо-
серинкиназой; метионин- и треонинчувствительные штаммы с существен-
но сниженной активностью гомосериндегидрогеназы; аналогорезистетные 
прототрофные продуценты лизина, устойчивые к треонину и аминоэти-
цилцистеину, с аспартаткиназой, нечувствительной к согласованному ин-
гибированию лизином и треонином. Получены штаммы, обеспечивающие 

---

61 
40 % конверсию углеродного субстрата в аминокислоту и выходы лизина 
на сахарах до 40, уксусной кислоте – до 70 г/л.
Микробиологический процесс производства лизина аналогичен схеме 
получения глутаминовой кислоты, однако использование ауксотрофных 
микроорганизмов требует специального состава питательных сред, кото-
рые подбираются индивидуально для каждого штамма. Очень важно так-
же осуществлять на стадии ферментации стабилизацию основных пара-
метров культуры в строгом соответствие с технологическим регламентом 
данного производства, так как выход лизина зависит от температуры сре-
ды, концентрации кислорода, длительности ферментации, дозы и возраста 
посевного материала. Помимо сахаров (7–12 % по объему), сульфата ам-
мония и фосфатов калия, в среду вносят кукурузный экстракт в качестве 
источника биологически активных веществ (1.2–1.5 % по содержанию 
сухих веществ), а также мел и синтетический пеногаситель. Среда должна 
содержать (в л): 200 мг метионина, 800 мг треонина, 15–20 мкг биотина 
(при меньших концентрациях биотина синтезируется глутаминовая кисло-
та, при 2.5 мг – молочная кислота, как механизм обратного действия). Со-
Гомосерин
β-аспартилфосфат
β-аспартатполуальдегид
L-треонин
L-треонин
L-метионин
L-лизин
Аспарагиновая 
кислота
Рис. 2.3. Диаминопимелиновый путь синтеза лизина 

---

62 
отношение углерода и азота в среде оптимально как 11:1 (при его увели-
чении выход лизина падает, при уменьшении – накапливается аланин).
Культивирование осуществляется в строго стерильной глубинной аэроб-
ной периодической культуре в аппаратах объемом 50 и 100 м
3
при коэффи-
циенте заполнения 0.75. Процесс длится 48–72 ч при 29–30
°С, контроли-
руемом рН 7.0–7.5, непрерывном перемешивании и избыточном давлении 
20–30 кПа. Уровень аэрации составляет 1м
3
воздуха/м
3
среды в минуту. При 
ухудшении условий аэрации происходит образование молочной кислоты. 
Для пеногашения используют кашалотовый жир или синтетические масла 
(0.5 % от объема среды). В первые сутки потребляется около 25 % сахаров и 
почти все аминокислоты, при этом образуется практически вся биомасса. 
Далее на фоне резкого снижения скорости роста клеток наблюдается самая 
высокая скорость синтеза лизина (до 1.0 г/л ч). Для стабилизации рН перио-
дически проводят поддтитровку культуры 25 % раствором аммиака. При 
дополнительном дробном введении в аппарат углеводов и азота выход ли-
зина можно повысить. Конечная концентрация кислоты достигает 40 г/л при 
остаточной концентрации сахаров около 0.5–1.0 г/л.
Эффективный процесс получения лизина реализован на более доступ-
ном субстрате – уксусной кислоте. Токсичность данного субстрата делает 
необходимой дробную подачу ацетата; его концентрация в среде не долж-
на превышать 2 %. Небольшие добавки сахара в среду (около 1 %) повы-
шают выход лизина на 30–50 %. Экономический коэффициент по потреб-
ляемому ацетату при этом составляет 27 %. Конечная концентрация лизина 
в среде достигает 40–50 г/л. В последние годы получены мутантные штам-
мы B. flavum, обеспечивающие на ацетатной среде выход лизина до 73 г/л.
Практически весь производимый микробиологическим способом L-
лизин используется в кормопроизводстве для повышения усвояемости и 
питательности кормов. Поэтому выпускается лизин, главным образом, в 
виде кормовых препаратов – жидкого концентрата лизина (ЖКЛ) и кор-
мового концентрата лизина (ККЛ).
При производстве ЖКЛ культуральную жидкость, предварительно ста-
билизированную 25 % раствором гидросульфита натрия, подкисляют со-
ляной кислотой до рН 4.5–5.0. Образующийся при этом термостабильный 
монохлорид лизина упаривают в вакуумно-выпарных аппаратах до 40 % 
содержания сухих веществ. Готовый препарат ЖКЛ не замерзает при тем-
пературе до –18
°C и сохраняет свои свойства в течение 3 месяцев.
ККЛ получают на основе ЖКЛ, высушивая жидкий концентрат в рас-
пылительных сушилках при температуре не более 90
°С до остаточной 
влажности 4–8 %. Сухой препарат лизина гигроскопичен и в процессе хра-
нения подвержен порче. Для устранения данного нежелательного явления 
в концентрат перед высушиванием вводят наполнители в виде костной 
муки, бентоита, негашеной извести, пшеничных отрубей. Высушивание 
полученной пасты проводят конвективным способом на вальцево-

---

63 
ленточных сушилках. Препарат по составу близок к жидкому концентрату 
лизина и содержит (в %): 7–10 лизина, 15–17 белка, до 14 других амино-
кислот, 10–13 бетаина и 20–25 зольных веществ. Препарат сыпуч и негиг-
роскопичен. Срок его хранения возрастает до 1 года.