Химико-энзиматический способ получения лизина

В ряде стран (Японии, США и др.) для получения лизина применяется химико-энзиматический метод, позволяющий создать высокоэффективные технологии, сочетающие в себе достоинства химического и микробиологического синтеза. Эти технологии основаны на ферментативной конверсии в лизин б-амино-е-капролактама, который получают химическим методом из циклогексана.

Схема химико-энзиматического синтеза лизина:

Циклогексан ® D, L-капролактам ® L-лизин.

В результате химического синтеза образуется рацемическая смесь Dи L-капролактама, которая направляется в реактор с ферментом гидролазой б-амино-е-капролактама, который катализирует превращение L-капролактама в L-лизин. D-изомер капролактама затем превращается в L-изомер с помощью специфической рацемазы. При такой технологии получения лизина его содержание в реакционной смеси по завершении рабочего цикла достигает свыше 150 г/л.

Продуцентами гидролазы б-амино-е-капролактама служат некоторые штаммы дрожжей из рода Cryptococcus, Candida, Trichosporon. Дрожжи выращивают в щелочной оптимизированной для синтезе фермента питательной среде, содержащей активаторы — ионы магния, марганца и цинка. Для ферментативной реакции превращения капролактама в лизин может использоваться клеточная суспензия дрожжевых клеток с активным ферментом, клеточный экстракт (после разрушения и отделения клеток) или очищенный фермент. Рацемазу, катализирующую превращение D-капролактама в L-изомер, получают на основе бактерий Achromobacter, Flavobacterium и др.

Процессы изомеризации D-капролактама в L-изомер и превращение L-капролактама в лизин можно проводить одновременно. Для этого в водный раствор D, Lкапролактама вводится необходимое количество дрожжевых и бактериальных клеток, задаются оптимальный температурный режим, рН, аэрация. На выходе из реактора образуется преимущественно один продукт — L-лизин, который выделяют из смеси, очищают и сушат.