چکیده
تولید صنعتی L-گلوتامین (L-Gln) آغاز شده و با آن تخمیر در اواخر 1960s. در حال حاضر آن است که تولید شده برای استفاده به عنوان دارو و بهداشت مواد غذایی در سراسر جهان تولید سالانه ∼2000 تن متریک. به تولید با کیفیت بالا L-Gln در هزینه پایین آن است که از اهمیت به دست آوردن یک سویه و یا میکروارگانیسم با تولید و بهره وری و حداقل توسط محصولات. علاوه بر این ، برای به دست آوردن محصول پودر کریستالی نهایی ، حذف کارآمد و یا ناخالصی های موجود در سوپ تخمیر مهم می شود. بنابراین ، فرایند صنعتی طراحی شده است تا ویژگی های تخمیر تخمیر و همچنین خواص شیمیایی ، فیزیکی و بیولوژیکی L-Gln را در نظر بگیرد. امتیازاتی که باید در طراحی فرآیند و تولید صنعتی معمولی L-Gln در نظر گرفته شود در این گزارش شرح داده شده است.
گلوتامین ، اسید آمینه ، رزین تبادل یونی ، کروماتوگرافی رزین، تبلور ، پلی مورفیسم
تولید صنعتی اسیدهای آمینه به طور خلاصه قبل از بحث در مورد تکنولوژی تولید و یا l-گلوتامین (l-Gln) بررسی شده است.3 از لحاظ تاریخی ، تولید صنعتی اسیدهای آمینه با در دسترس بودن مونو سدیم گلوتامات (MSG) در سال 1909 آغاز شده است. MSG در سال 1908 توسط دکتر Kikunae Ikeda به عنوان یک ماده طعم اساسی یا اشنه دریایی است که چاشنی سنتی در ژاپن کشف شد. در حال حاضر ، MSG در سراسر جهان به عنوان یک تقویت کننده عطر و طعم استفاده می شود. در اصل ، MSG توسط استخراج از هیدرولیز اسید یا پروتئین گیاهی تولید شد. تولید در مقیاس کوچک از اسیدهای آمینه مختلف به دنبال اما آنها با همان روش استخراج مورد استفاده در تولید MSG تولید شد. در اواخر دهه 1950 ، تکنولوژی تخمیر برای تولید تجاری MSG تاسیس و مورد استفاده قرار گرفت. این آغاز تولید اسید آمینه مدرن بود. از آن زمان ، فن آوری های تخمیر برای اسیدهای آمینه مختلف تاسیس شده است. تولید l-Gln در تخمیر در اواخر 1960s آغاز شده است.
کل مصرف سالانه سالانه یا اسیدهای آمینه تخمین زده می شود که بیش از 2 میلیون تن (ajinomoto ، برآورد) باشد. تقاضای سالانه برای اسیدهای آمینه به عنوان MSG مبتنی بر عطر و طعم دهنده و مواد افزودنی خوراک تشکیل شده عمدتا از l-لیزین هیدروکلراید dl-متیونین و l-threonine است تخمین زده می شود 1 میلیون تن برای هر اسید آمینه (Ajinomoto برآورد). تقاضای سالانه برای اسیدهای آمینه مورد استفاده در محصولات دارویی به طور عمده برای تغذیه داخل وریدی و انترال is 15,000 تن است. تقاضای سالانه برای l-Gln به عنوان یک عنصر دارویی ، مانند درمان زخم معده ، و به عنوان یک ماده غذایی بهداشتی تخمین زده می شود ∼2000 تن.
فرایند تولید عمومی برای اسیدهای آمینه
روش های تولید و یا اسیدهای آمینه به عنوان طبقه بندی: 1) استخراج از هیدرولیزات یا پروتئین حیوانی یا گیاهی ، 2) شیمیایی <ll> ، 3) تخمیر ، و 4) آنزیمی. اگر چه dl-متیونین برای تغذیه مواد افزودنی استفاده و گلیسین بدون نامتقارن کربن تولید شده در مقیاس بزرگ توسط مواد شیمیایی <url> بسیاری از اسیدهای آمینه تولید شده توسط تخمیر و enzymic روش. چند اسیدهای آمینه از جمله l-لوسین ، هیدروکسی l-پرولین ، l-تیروزین و l-سیستین هنوز هم توسط استخراج علاوه بر تخمیر و شیمیایی <ll>تولید می شود. l-Gln توسط چندین تولید کننده در سراسر جهان تولید می شود ، همه با استفاده از تخمیر.
فرایند تولید یک اسید آمینه توسط تخمیر شامل تخمیر ، جداسازی خام و فرآیندهای تصفیه است. در فرایند تخمیر ، اسید آمینه مورد نظر به طور خاص توسط میکروارگانیسم تخمیر تولید می شود. در فرایند جداسازی خام ، اکثر ناخالصی های موجود در سوپ تخمیر با ترکیب فن آوری های مختلف حذف می شوند. تصفیه نهایی برای اطمینان از کیفیت مورد نیاز برای استفاده مورد نظر انجام می شود. محصول نهایی به عنوان یک پودر کریستالی به دست می آید. این محصول منتشر شده است تنها پس از تست کیفیت تایید کرده اند که این محصول مطابق با الزامات خاص و عملکرد طبیعی هر یک فرایند گام به گام است تأیید شده است. تمام فرایندهای تولید برای تولید اسیدهای آمینه برای استفاده پزشکی باید با الزامات عمل تولید خوب فعلی مطابقت داشته باشد.
همانطور که گفته شد ، اکثر ناخالصی ها توسط فرایند انزوای خام حذف می شوند. فرایند تصفیه نسبتا ساده است و اغلب انجام می شود. مراقب عملکرد تخمیر و جداسازی فرآیندها و همچنین ترکیبی از این دو فرایند بسیار مهم است برای تولید یک محصول با کیفیت بالا با بهره وری بالا.
روش تولید l-Gln
در زیر شرح تولید l-Gln توسط فرایند تخمیر. برای نتیجه فرایند تخمیر برای حفظ یک مخزن تخمیر تمیز و استریل ضروری است. در مقایسه با گونه های وحشی نوع, سویه l-Gln تولید ضعیف هستند و در یک محیط آلوده به خطر بیافتد. بعلاوه, آن مهم است برای حفظ مخزن تحت فشار مثبت در هوادهی در طول تخمیر برای جلوگیری از آلودگی توسط دیگر میکروارگانیسم ها و مواد خارجی. تخمیر متوسط متشکل از گلوکز به عنوان منبع کربن و آمونیاک به عنوان منبع نیتروژن مقدار کمی از مواد معدنی و ویتامین ها به عنوان عوامل رشد. عوامل کنترل در طول تخمیر عبارتند از pH ، دما و اکسیژن محلول (شکل). 1).
ارقام 1
شماتیک فرایند تخمیر.
باز کردن در اسلاید جدید tabDownload
شماتیک فرایند تخمیر.
یک باکتری l-Gln تولید در شکل نشان داده شده است 2. این کرنش از یک کرنش بهبود یافته یا باکتری تولید کننده l-گلوتامیک اسید قادر به کیفیت بالا و بهره high بالا l-Gln است ، در حالی که به حداقل رساندن تشکیل یا محصولات جانبی.
ارقام 2
l-Gln-تولید باکتری.
باز کردن در اسلاید جدید tabDownload
l-Gln-تولید باکتری.
شکل 3 مشخصات تخمیر یا l-Gln را نشان می دهد. مقدار گلوکز تغذیه شده با تکثیر باکتری های تخمیر کاهش می یابد. l-Gln شروع به جمع آوری زمانی که رشد باکتری ها به سطح معینی می رسد. هنگامی که غلظت گلوکز اولیه کاهش می یابد ، گلوکز بیشتری به دسته ای اضافه می شود تا بهره produc را بهبود بخشد و تجمع l-Gln را افزایش دهد. هر مرحله یا تخمیر با بهینه سازی pH ، دما و اکسیژن محلول کنترل می شود.
ارقام 3
دوره زمان تخمیر l-Gln.
باز کردن در اسلاید جدید tabDownload
دوره زمان تخمیر l-Gln.
فرآیند انزوا خام
شکل 4 نشان می دهد یک فرایند معمولی برای جداسازی نفت خام l-Gln. هدف از فرایند جداسازی این است که برای به دست آوردن نفت خام l-Gln با خلوص کافی از سوپ تخمیر. سوپ سانتریفیوژ یا فیلتر شده از طریق یک فیلتر غشاء برای جدا کردن سلول ها و بقایای. مطلوب است که کریستال های خام از طریق تبلور مستقیم supernatant یا فیلتراسیون برداشت شوند. اگر آن را دشوار است به برداشت نفت خام کریستال کافی با خلوص و سپس مراحل مقدماتی مورد نیاز معمولا شامل تکرار تبادل یونی رزین درمان کروماتوگرافی درمان و تبلور است.
ارقام 4
نمودار جریان فرایند انزوا.
باز کردن در اسلاید جدید tabDownload
نمودار جریان فرایند انزوا.
نکات اصلی در فرآیندهای طراحی برای تولید اسید آمینه در نظر گرفته شود ویژگی های اسید آمینه مورد نظر و سطح ناخالصی در براث تخمیر می باشد. خواص شیمیایی ، فیزیکی و بیولوژیکی اسید آمینه همه مهم هستند.
l-Gln پایدار است در اطراف نقطه ایزوالکتریک (pH 5.65) اما اگر pH تغییرات از نقطه ایزوالکتریک یا اسید یا قلیایی شرایط l-Gln است که به راحتی هیدرولیز شده به l-گلوتامیک اسید و آمونیاک است. شکل 5shows ثبات l-Gln در محلول آبی.
آمار و ارقام 5
پایداری l-Gln در محلول آبی.
باز کردن در اسلاید جدید tabDownload
پایداری l-Gln در محلول آبی.
حلالیت یا چند اسید آمینه ، از جمله l-Gln ، در شکل 6 نشان داده شده است. حلالیت l-گلوتامیک اسید و L-هیستیدین HCl با افزایش درجه حرارت افزایش می یابد. در مقابل ، حلالیت l-Gln به سختی در دماهای تحت تاثیر قرار می گیرد که توسط منحنی حلالیت مسطح نشان داده شده است. در نتیجه ، تبلور خنک کننده قابل استفاده برای برداشت l-Gln نیست.
ارقام 6
حلالیت و یا چند اسیدهای آمینه, از جمله l-Gln.
باز کردن در اسلاید جدید tabDownload
حلالیت و یا چند اسیدهای آمینه, از جمله l-Gln.
تصفیه یا اسیدهای آمینه توسط تبلور وسیله ای موثر برای تولید پلی مورفیسم است. به عنوان مثال ، همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است ، می توان از دو شکل کریستال استفاده کرد. پس از کریستالیزاسیون اسید گلوتامیک l در فرم α ، کریستال ها حل می شوند و سپس در شکل β دوباره متبلور می شوند. به این ترتیب ممکن است ناخالصی ها را براساس وابستگی های مختلف آنها برای دو شکل کریستال حذف کنید.
آمار و ارقام 7
اسیدهای آمینه اشکال کریستال.
باز کردن در اسلاید جدید tabDownload
اسیدهای آمینه اشکال کریستال.
متاسفانه ، l-Gln رخ می دهد تنها در صورتی یک فرم کریستال. بنابراین ، برای استفاده از تبلور برای تصفیه ، هیچ راهی غیر از تبلور تکراری ساده ناکارآمد و یا یک فرم کریستال یا l-Gln وجود دارد.
شکل 8shows به تجزیه و یا l-Gln در محلول آبی در 35°C. به دلیل l-Gln است که به راحتی تخریب توسط میکروارگانیسم های مناسب کنترل فرایند و همچنین جنبه یا فرایند طراحی ضروری است.
ارقام 8
تجزیه یا l-Gln در محلول آبی در 35°C.
باز کردن در اسلاید جدید tabDownload
تجزیه یا l-Gln در محلول آبی در 35°C.
خواص ذاتی یا l-Gln باید در هنگام طراحی فرآیندهای انزوا و تصفیه آن مورد توجه قرار گیرد. در مقایسه با سایر اسیدهای آمینه ، l-Gln یک اسید آمینه است که طراحی آن دشوار است. بنابراین ، خلوص سوپ تخمیر یا اهمیت حیاتی برای به دست آوردن خلوص بالا l-Gln با بهره high بالا.
نمودار جریان نشان داده شده در ارقام 9briefly کل فرایند تولید l-Gln را نشان می دهد.
آمار و ارقام 9
نمودار جریان تولید ساده از فرایند تولید l-Gln.
باز کردن در اسلاید جدید tabDownload
نمودار جریان تولید ساده از فرایند تولید l-Gln.
منبع:
https://asemantejarat.com/%d8%a7%d9%84-%da%af%d9%84%d9%88%d8%aa%d8%a7%d9%85%db%8c%d9%86/
https://academic.oup.com/jn/article/131/9/2552S/4687597
