Công nghệ lên men Lysine GVHD: PGS-TS. Lê Văn Việt Mẫn
1

Xin gửi lời tri ân chân thành tới thầy Lê Văn Việt Mẫn , đã
truyền đạt những bài học, phương pháp học tập và phương pháp
suy luận quý báu.
Nhờ sự hướng dẫn của thầy nhóm chúng em đã hoàn thành
bài tiểu luận. Song trong quá trình dịch thuật, trình bày, khó
tránh khỏi những thiếu sót, rất mong thầy thông cảm.
Một lần nữa xin chân thành cảm ơn thầy
Các thành viên

Công nghệ lên men Lysine GVHD: PGS-TS. Lê Văn Việt Mẫn
MỤC LỤC
Trang
I. Mở đầu……………………………………………………………………. 2
1. Giới thiệu chung về lysine…………………………………… 2
2. Phương pháp sản xuất lysine……………………………….. 4
3. Tình hình sản xuất…………………………………………….. 4
II. Nguyên liệu………………………………………………………………. 5
a. Cơ chất ……………………………………………………… 5
b. Nguyên liệu dùng trong công nghiệp………………………. 6
c. Nguyên liệu vi sinh vật……………………………………….8
III. Quy trình công nghệ………………………………………………………..10
a. Chuẩn bị môi trường………………… …………………….11
b. Lên men……………………… ……………………………….12
c. Lọc bằng máy siêu lọc…………………………… …………. 17
d. Trao đổi ion……………………………………………… …20
e. Cô đặc chân không……………………………………………24
f. Sấy phun………………………………………………………27
g. Rây phân loại………………………………………………… 32

NH
2
- ( CH
2
)
4
–CH(NH
2
)- COOH
- Lysine mang điện tích dương
- Điểm đẳng điện ở PH = 9.59
- Khối lượng phân tử : 146.19
- Lysine có thể tan trong nước và không bị kết tụ trong 1 thời gian dài nên
người ta có thể làm ra sản phẩm dạng lỏng .
b.Ứng dụng của Lysine:
• Trong thực phẩm hằng ngày:
- Trong những 20 acid amine đươc tìm thấy thì Lysine là một trong 9
acidamine không thay thế ( histidine, isoleucine, lysine , methionine , leucine,
phenylamine , threonine , triptophan và valine ) rất cần thiết cho bữa ăn hằng
ngày
Bảng 1 : Lượng axit amin cần thiết trong thức ăn
(Số mg axít amin trong 1g N trong protein, số trong dấu ngoặc là lấy sữa bằng 100
để so sánh)
Tên Isoleucine Leucine Valine Phenylalanine Methionine Threonine Tryptophan Lysine
3
Công nghệ lên men Lysine GVHD: PGS-TS. Lê Văn Việt Mẫn
Sữa
người
320
(100)

480
(114)
Trứng
330
(103)
530
(87)
410
(111)
660
(114)
380
(173)
290
(107)
100
(100)
440
(105)
Thịt
bò
300
(94)
550
(90)
340
(92)
600
(103)
215

(92)
650
(112)
260
(118)
240
(89)
240
(89)
47
(47)
Bột
mì
260
(81)
440
(72)
270
(73)
480
(83)
210
(95)
170
(63)
69
(69)
150
(36)
- Người bình thường mỗi ngày cần 1 g lysine. Tuy nhiên, cơ thể không tự tổng

- Vấn đề tinh sạch rất khó khăn nên dạng sản phẩm tạo ra sẽ nằm dưới dạng tổ
hợp và ứng dụng làm thức ăn cho gia súc, gia cầm.
- Sản xuất lysine theo phương pháp này thì giá thành sản phẩm sẽ cao .
b) Tổng hợp hóa học:
- ưu điểm là sản xuất ổn định, có thể chuẩn hóa điều kiện sản xuất và hiệu suất.
- Nhược điểm là tạo ra các đồng phân dạng D mà cơ thể không thể sử dụng
được nên vấn đề tách ra khó khăn.
- Ứng dụng trong công nghệ hóa học hay là làm thức ăn cho 1 số loài gia cầm.
c) Chuyển hóa sinh học:
- Dùng những sinh khối của vi sinh vật để chuyển hóa 1 cơ chất thành sản
phẩm thông qua 1 hay 2 phản ứng .
- Vấn đề tinh sạch và điều khiển thông số khó hơn phương pháp lên men,
- Khó thực hiện vì phản ứng có thể là nội bào hay ngoại bào nên không có cơ
chế điều hòa của vi sinh vật.
- Cơ chất tham gia phải có cấu tạo tương tự như sản phẩm. Nên phạm vi ứng
dụng bị hạn chế .
- Để khắc phục người ta kết hợp với phương pháp hóa học: tổng hợp ra các tiền
thân của các acid amine sau đó dùng vi sinh vật để chuyển thành L- lysine.
d) Phương pháp lên men:
- Nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường thức ăn để lấy acid amine
- Đây là phương pháp thông dụng nhất, sản lượng và sản phẩm tạo ra có chất
lượng cao hơn, giá thành sản phẩm rẻ hơn .
- Tận dụng được những nguồn cơ chất rẻ tiền , đơn giản .
- Phương pháp tiến hành và điều khiển thông số dễ dàng.
3. Tình hình sản xuất:
- Tổng sản lượng lysine thế giới năm 2006 là 1.101.000 tấn.
- Trong đó, sản lượng lysine do Trung Quốc sản xuất là 283.600 tấn
- Tổng tiêu thụ lysine toàn cầu là 960.000 tấn
- Dạng sản phẩm trên thị trường :
+ L – lysine mono hydrocloride

Trung Quốc 110.000 220.000
Golden Corn Trung Quốc 15.600
Maidan Trung quốc 7.800
Ningxia Yiping
Eppens
Trung quốc 12.000
SA Bioproducts Nam Phi 9.600
Starlake Trung Quốc
Vedan Việt nam 18.000
Xiwang sugar Trung Quốc 12.000
Tổng cộng 764.000 337.000
Theo Feedtech
II. Nguyên liệu :
1. Cơ chất:
a) Nguồn Cacbon:
- Các hydrohydrate sử dụng sản xuất ra lysine là glucose , fructose, sucrose,
maltose, lactose, dich thủy phân tinh bột , cellulose, mật rỉ …
- Các acid hữu cơ như là acid acetic ,propionic, benzoic ,fomic , malic ,citric ,
fumaric …
6
Cơng nghệ lên men Lysine GVHD: PGS-TS. Lê Văn Việt Mẫn
- Các rượu như là ethanol, propanol , inositol , glycerol
- Các loại dầu : dầu đậu nành, dầu hướng dương, dầu đậu phụng, dầu dừa, acid
béo khác : palmitic, stearic ,linoleic
- Loại vi khuẩn nocardia dùng lên men các olefin và các ethyl alcohol, n –
alkane chứa từ 10 – 30 ngun tử cacbon , các loại dầu lửa , dầu thơ
b) Nguồn nitơ:
- Các nguồn nitơ vơ cơ: anoniac lỏng hay khí, amoni sulfate, amoni nitrate,
amoni phosphate, amoni clorua , amoni carbonate…
- Các nguồn nitơ hữu cơ: amoni acetate, nước chiết nấm men, nước chiết thịt ,

Ró đường là phế liệu chứa đựng nhiều đường không kết tinh trong sản xuất
đường từ mía hoặc củ cải đường. Rỉ đường là nguồn ngun liệu phổ biến, tương đối lớn,
giá thành rẻ.
Thơng thường tỉ lệ rĩ đường trong sản xuất đường mía chiếm khoảng 3-5% trọng
lượng mía
Ưu điểm :
- Giá rẻ
7
Cơng nghệ lên men Lysine GVHD: PGS-TS. Lê Văn Việt Mẫn
- Khối lượng lớn , dồi dào
- Sử dung tiện lợi
- Nguồn cung cấp khá phổ biến
- Đặt biệt ở nước ta khơng vi phạm đến chính sách lương thực
Bảng 3 : Thành phần các chất trong mật rĩ
Thành phần Mật ró từ củ cải đường Mật ró từ mía
Chất khô (% kl mật ró) 76 – 84 75 – 83
Sucrose (% kl chất khô) 58 – 64 32 – 45
Raffinose 0 – 4,2 -
Glucose - 5 – 11
Fructose - 6 – 15
Đường nghòch đảo 0 – 1,2 -
Chất hữu cơ phi đường
-Chứa nitơ
-Không chứa nitơ
19
5
5
10
Nitơ tổng 1,7 – 2,4 0,4 – 1,5
Tro 8,5 – 17,1 7 – 11

/
000
) so với trọng lượng
mật ró để bảo quản.
8
Công nghệ lên men Lysine GVHD: PGS-TS. Lê Văn Việt Mẫn
Tiêu chuẩn lựa chọn nguyên liệu:
- Chất khô >= 75%
- Hàm lượng saccharose : 50-51% lượng đường.
- PH = 6.5-8.5
- Hàm lượng N-chung không ít hơn 1.4%
- Số lượng vi sinh vật không quá 15000 cfu/1g nguyên liệu.
- Khi sử dụng rỉ đường, có thể dùng những con số sau để tính toán pha môi
trường(%)
• Saccharose = 50%
• Đường khử 6-9%
- Cần bổ sung thêm :
• Nguồn N là ure hoặc amoni sulfat.
• Nguồn P là supephosphat (khoảng 1% so với rỉ đường).
- Rỉ đường trước khi đem sử dụng cần phải được xử lý: pha loãng với nước
theo tỷ lệ 1:1, acid hóa bằng H
2
SO
4
tới pH=2.8-3.0 và gia nhiệt trong vài giờ.
Nhiệt độ thấp nhất là 75
o
C.
3. Nguyên liệu Vi sinh vật:
a. Các vi sinh vật tổng hợp lysine :

- Hình dạng và kích thước có thay đổi nhiều khi nhuộm màu, tế
bào thường tạo thành các đoạn nhỏ bắt màu khác nhau.
- Các loài thuộc giống Brevibacterium và Corynebacterium glutamicum khởi
đầu là loài vi sinh vật tổng hợp axit glutamic, sau đó được gây đột biến
thành các chủng dò dưỡng Homoserine, được dùng chủ yếu trong công
nghiệp lên men Lysine.
10
Cơng nghệ lên men Lysine GVHD: PGS-TS. Lê Văn Việt Mẫn
- Qua khâu đột biến ta thu được những chủng mới có khả năng tổng hợp
Lysine cao :
Corynebacterium glutamicum FERM-P 1709
Brevibacterium flavum FERM-P 1708
Brevibacterium lactofermentum FERM-P 1712
Brevibacterium flavum FERM-P 6463
Brevibacterium flavum FERM-P 6464
Corynebacterium glutamicum DSM5714
Corynebacterium glutamicum DSM12866
Đặc tính của những chủng sau đột biến:
- Cần lượng Biotin cao hơn nhiều so với lượng ngun thủy.
- Chịu được nồng độ đường tới 20% hoặc cao hơn.
- Cần một số amin cho sinh trưởng và tổng hợp Lysine (homoserine, threonin,
methionine, isoleucine)
Chú ý :
- Tất cả các chủng vi khuẩn trên đều, sau khi đột biến đều di dưỡng Homoserine,
do đó cần Homoserin vào mơi trường để phát triển và sinh tổng hợp Lysine.
- Khi cho Homoserin vào tế bào vi sinh vật sẽ tạo ra Methionin và Threonine. Mà
threonine cùng với lysine có quan hệ ức chế tới enzym β-aspartokinase.
- Do đó lượng homoserine cho vào phải thích hợp.
- Ta cũng có thể cho Threonine và Methionin thay Homoserin vào mơi trường
lên men cũng đảm bảo q trình lên men xảy ra mạnh.

thủy phân, oxi hóa
khử, tạo phức, phân hủy….
Hóa lý : Sự bốc hơi nước
Tạo tủa của các cấu tử
Sinh học : tiêu diệt vi sinh vật nhiễm
Hóa sinh: Vô hoạt các enzyme.
 Trong quá trình ly tâm :
Vật lý : - Tăng độ trong, giảm khối lượng của
dung dịch
- Tỷ trọng bị thay đổi
- Hệ số truyền nhiệt của dung dịch tăng
Hóa lý : Thay đổi số pha, tách pha rắn pha lỏng
 Trong quá trình bổ xung chất dinh
dưỡng và điều chỉnh PH:
Hóa học : Thay đổi thành phần các chất trong dung
dịch
Hóa lý : PH thay đổi
d. Phương pháp thực hiện:
 Thiết bị :
- Các quá trình pha loãng, acid hóa dung dịch, bổ xung chất dinh dưỡng có thể
tiến hành trong thiết bị nổi phản ứng dạng đứng.
13
Công nghệ lên men Lysine GVHD: PGS-TS. Lê Văn Việt Mẫn
Hình 1:Nồi phản ứng dạng đứng:
1- Ống nối để nạp chất tải nhiệt;
2- Ống chảy tràn sản phẩm;
3- Ống quá áp;
4- Đầu nối ống nạp nguyên liệu;
5- Cửa quan sát;
6- Cửa thoát chất tải nhiệt;

+ Theo lý thuyết mơi trường có thể như sau:
Mật ró đường 5 – 10%
(NH
4
)
2
SO
4
1,5%
MgSO
4
0,1%
Biotin 7,5 µg/l
Threonine 40 mg/l
+ Trong công nghiệp: Môi trường nuôi cấy gây giống ban đầu tạo sinh
khối và môi trường lên men tổng hợp lysine đều có thể sử dụng thành phần :
Ró đường (tính theo saccharose) 7,5%
Nước chiết bắp (theo chất khô) 2%
(NH
4
)
2
SO
4
2%
KH
2
PO
4
0,05%

+ Tạo ra những chủng có biệt hóa sinh hóa để tạo ra lượng lysine nhiều hơn .
Phương pháp là gây đột biến hoặc là tái tổ hợp gen.
 Sử dụng loài đột biến trợ dưỡng cần homoserine. Methyonine và
threonine sẽ bị tạo ít hơn và đồng thời enzyme partate kinase không bị
ức chế , lysine tạo ra sẽ nhiều hơn. ( vì lượng threonine nhiêu cũng làm
ức chế ngược aspartokinase )
17