Технология производства аминокислот для скота. План

L-ФЕНИЛАЛАНИН. Традиционно производство L-фенилаланина осуществлялось в ферментативных реакторах на доступном сырье. В последнее время в связи с развитием молекулярно-биологических методов, позволяющих получать генетически модифицированные штаммы-суперпродуценты, все шире используют ферментацию. Распространение ферментативных методов объясняется доступностью и невысокой стоимостью синтетического сырья, а также выгодным соотношением между производственными площадями, временными затратами и выходом продукта. Для производства L-фенилаланина наиболее выгодным оказалось использование биореактора, в котором в присутствии аммиака происходит аминирование коричной кис лоты под действием фермента фенилаланинаммиаклиазы из Rhodotorula glutinis. В таком реакторе выход продукта достигает 50 г/л, а эффективность переработки сырья составляет 83%. Перспективным также считается метод расщепления D,L-5-бензилгидантоина ферментами L-гидантоиназой и L-N-карбамоилазой, выделенными из Flavobacterium ammoniagenes. Для ферментации в биореакторах в современном производстве, как правило, используют штаммы-суперпродуценты E. coli или коринебактерий. В этих организмах биосинтез L-фенилаланина из эритрозо-4-фосфата и фосфоенолпирувата протекает в несколько стадий. В качестве промежуточных соединений образуются шикимовая, префеновая и фенилпировиноградная кислоты, в диком штамме они предшественники L-триптофана и L-тирозина. Однако в промышленности используют мутантные ауксотрофные штаммы, в которых активность ключевых ферментов строго регулируется. Практически все гены, продукты которых участвуют в биосинтезе L-фенилаланина, к настоящему времени клонированы. Это позволяет получать новые штаммы-суперпродуценты, применяя генно-инженерные методы. Так, выход L-фенилаланина в одном из рекомбинантных штаммов Brevibacterium fermentum составляет 45 г на литр клеточной культуры. После завершения ферментации по воздушно-проточному способу клетки отделяют, а затем концентрируют культуральную жидкость ульрафильтрацией. Для окончательной очистки L-фенилаланина применяют ионообменную хроматографию или кристаллизацию.
АСПАРТАМТМ. Для синтеза аспартама из L-аспарагиновой кислоты и L-фенилаланина необходимо сначала ввести в исходные молекулы пять защитных групп, а в конце синтеза их удалить. Такой метод значительно сложнее синтеза с использованием протеиназы. В обычных условиях протеолитические ферменты катализируют гидролиз пептидных связей, однако возможно сдвинуть равновесие в сторону образования пептидной связи. Так, в концентрированных растворах, содержащих L-аспарагиновую кислоту (в которой аминогруппа защищена бензилоксикарбонилом) и метиловый эфир L-фенилаланина, протеиназа катализирует образование малорастворимого пептида, который выпадает в осадок. Особенно важно, что в этой реакции принимает участие только α-карбоксильная группа L-аспарагиновой кислоты, так как изомер аспартама – метиловый эфир L-β-аспартил-L-фенилаланина – обладает сильно выраженным горьким вкусом. В промышленном производстве, как правило, используют иммобилизованную протеиназу термолизин, выделенную из Bacillus thermoproteolyticus. Этот фермент устойчив к высоким температурам и может осуществлять реакцию при 70°С, что значительно повышает эффективность процесса (выход продукта достигает 30 г/л). Образовавшийся аспартам в значительной степени отделен от побочных продуктов, так что для окончательной очистки от примеси исходных веществ достаточно ионообменной хроматографии.