2021年公共營養(yǎng)師考試復習：賴氨酸

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2021年公共營養(yǎng)師考試復習：賴氨酸

賴氨酸(lysine)一種人體必需的氨基酸。學名二氨基己酸。賴氨酸含有2個氨基(-NH2)和1個羧基(-COOH)，是一種具有明顯堿性的氨基羧酸。按光學活性分，賴氨酸有L型(左旋)、D型(右旋)和DL型(消旋)3種構(gòu)型。只有 L型才能為生物所利用。通常所說的賴氨酸均指L型。L型賴氨酸呈針狀晶體，在210℃變暗，在224.5℃下分解，易溶于水，微溶于醇，不溶于醚。

1889年德萊賽爾首先用酸水解法從酪蛋白水解物中分離出賴氨酸和精氨酸混合物。1891年弗雪及德萊賽爾分別從上述混合物中分離到純的賴氨酸。1902年弗雪與韋特用合成法制成賴氨酸并確定了賴氨酸的化學結(jié)構(gòu)。1957年加拿大理查德等人從 600株霉菌中篩選得到兩株黑粉菌。這兩株黑粉菌能發(fā)酵生成 0.2～0.3g/l賴氨酸。同時都倫納用同一菌進行培養(yǎng)研究，使賴氨酸生成量提高至 0.7 ～ 0.8 g/l;其后，漢斯肯又將生成量提高至1.95g/l。這是最早有關(guān)發(fā)酵法生成賴氨酸的研究。賴氨酸的工業(yè)生產(chǎn)始于1958年。日本木下祝郎、中山清等采用紫外線照射谷氨酸棒桿菌得到了一株高絲氨酸(或蘇氨酸+蛋氨酸)的營養(yǎng)缺陷型變異株，使賴氨酸生成量達到工業(yè)生產(chǎn)水平。

自然界中動物蛋白質(zhì)的賴氨酸含量較高，谷類則較低。對谷類補充L-賴氨酸可提高其營養(yǎng)價值。由于賴氨酸有促進家禽、家畜生長發(fā)育，改善肉質(zhì)，提高產(chǎn)蛋率等作用，因此被大量用作飼料添加劑。賴氨酸在食品工業(yè)中被廣泛用作某些食品和飲料的營養(yǎng)強化劑。在醫(yī)藥工業(yè)中，L-賴氨酸是復方氨基酸輸液的一種成分。賴氨酸泛酸鹽可用于治療白細胞減少癥。據(jù)統(tǒng)計，賴氨酸應用比例為：動物飼料95%、食品強化3%、醫(yī)藥工業(yè)2%。

賴氨酸的制備最初采用蛋白質(zhì)水解法從血干粉、酪蛋白、脫脂大豆蛋白質(zhì)抽提制取。20世紀80年代大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中主要用發(fā)酵法和酶法兩種工藝生產(chǎn)賴氨酸。至1985年，賴氨酸世界年產(chǎn)量發(fā)酵法為 7400t，酶法為4000t，并有大幅度增加的趨勢。

賴氨酸發(fā)酵法分為二步發(fā)酵法(又稱前體添加法)和直接發(fā)酵法兩種。

二步發(fā)酵法 　50年代初開發(fā)的二步發(fā)酵法以賴氨酸的前體二氨基庚二酸為原料，借助微生物生產(chǎn)的酶(二氨基庚二酸脫羧酶)，使其脫羧后轉(zhuǎn)變?yōu)橘嚢彼?。由于二氨基庚二酸也是用發(fā)酵法生產(chǎn)的，所以稱二步發(fā)酵法。70年代后，日本采用固定化二氨基庚二酸脫羧酶或含此酶的菌體，使內(nèi)消旋2，6-二氨基庚二酸脫羧連續(xù)生產(chǎn)賴氨酸，改進了這一工藝。盡管這樣，該工藝仍較復雜，現(xiàn)已被直接發(fā)酵法取代。

直接發(fā)酵法 　廣泛采用的賴氨酸生產(chǎn)法。常用的原料為甘蔗或甜菜制糖后的廢糖蜜、淀粉水解液等廉價糖質(zhì)原料。此外，醋酸、乙醇等也是可供選用的原料。直接發(fā)酵法生產(chǎn)賴氨酸的主要微生物有谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌、乳糖發(fā)酵短桿菌的突變株等 3種。這種方法是在50年代后期開發(fā)的。70年代以來，由于育種技術(shù)的進展，選育出一些具有多重遺傳標記的突變株，使工藝日趨成熟，賴氨酸的產(chǎn)量也得到成倍增長。工業(yè)生產(chǎn)中最高產(chǎn)酸率已提高到每升發(fā)酵液100～120g，提取率達到80～90%左右。直接發(fā)酵生產(chǎn)賴氨酸的工藝流程如圖所示。

用糖蜜作原料時，除先要對糖蜜進行預處理以去掉雜質(zhì)外，其他工序與用淀粉原料相似。

酶法 　主要用生產(chǎn)尼龍原料己內(nèi)酰胺時生成的大量副產(chǎn)物環(huán)己烯為起始原料，用化學方法合成 DL-氨基己內(nèi)酰胺，然后以此作為酶反應的底物，經(jīng)羅倫氏隱球酵母生產(chǎn)的L-氨基己內(nèi)酰胺水解酶，和從奧巴無色桿菌菌體中分離到的α-氨基己內(nèi)酰胺外消旋酶共同作用，轉(zhuǎn)變?yōu)長-賴氨酸。該工藝由于反應速度快，原料便宜，產(chǎn)酸率高，已投入工業(yè)生產(chǎn)。

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