Kyselina L-glutámová Flashcards
(6 cards)
Produkčné M.O.
Baktérie: priemyselne kľúčové sú Corynebacterium glutamicum a Brevibacterium spp. Vhodné kmene sa často získavajú mutagénnou a genetickou manipuláciou (auxotrofné mutanty, rezistentné na analógy aminokyselín) a dosahujú vysokú extracelulárnu nadprodukciu L-glutamátu .
Ďalšie skupiny: aktinomycéty (Streptomyces), kvasinky (Rhodotorula, Pullularia) a vláknité huby (Penicillium, Rhizopus) .
Podmienky fermentačného procesu
Zdroj uhlíka: glukóza, sacharóza, fruktóza, maltóza, xylóza (cca 10 %), hydrolyzáty škrobu, melasa, prípadne aliphatické uhľovodíky (C₁₀–C₁₈) či octan sodný (5–10 %) a postupne pridávaný etanol (max. 1–1,5 % hmot.) .
Zdroj dusíka: amónne soli, amoniak, močovina (čpavková voda).
Anorganické soli: draslík, horčík, železo, mangán, síran, chlór, fosfát.
Rastové faktory: biotín v suboptimálnej koncentrácii (2–5 µg/L) na potlačenie vedľajšej produkcie kyseliny 2-oxoglutárovej a mliečnej; niektoré kmene vyžadujú tiamín a cysteín; pri vysokom obsahu biotínu (napr. melasa) sa rast biomasy potláča antibiotikami (penicilín, tetracyklín) .
Fyzikálne parametre: pH 7,0–8,0 (úpravou amoniakom), teplota 30–35 °C; dôsledná regulácia vetrania a miešania – nedostatok O₂ zvyšuje tvorbu kyseliny mliečnej a jantárovej, nadbytok vedie k 2-oxoglutárovej.
Mechanizmus tvorby a príprava fermentáciou
Sacharidický substrát sa degraduje na pyruvát, ktorý vstupuje do TCA cyklu. Kľúčovým medziproduktom je kyselina 2-oxoglutárová, ktorá je transaminovaná (donorom NH₂ sú iné aminokyseliny) alebo redukčne aminovaná (NH₃ + NADPH) na L-glutamát .
Produkčné kmene majú minimalizovanú schopnosť oxidačnej dekarboxylácie 2-oxoglutárovej, aby sa zachoval presmerovaný tok k L-glutamátu.
Príprava biotransformáciou (transformáciou)
Na získanie opticky čistej L-formy z racemických DL-zmesí sa využíva enantioselektívna hydrolýza acyl-DL-aminokyselín pomocou L-aminoacylázy (enzým z Aspergillus spp.):
Acyl-DL-AMK + L-aminoacyláza → L-AMK + Acyl-D-AMK
Izolácia po fermentačnej príprave
Separácia biomasy: filtrácia a čírenie.
Adsorpcia na ionomeničových živiciach (kationity v H-forme).
Elúcia adsorbovaného glutamátu (napr. roztokom NaCl alebo amoniaku).
Zahustenie eluátu (odparovaním).
Kryštalizácia čistého L-glutamátu priamou alebo opakovanou kryštalizáciou
Izolácia z racemickej zmesi
Po enantioselektívnej hydrolýze acyl-DL zmesi je L-kyselina voľná, zatiaľ čo D-acyl-zvyšok zostáva v roztoku.
Oddelenie L-formy môže prebehnúť filtráciou alebo extrakciou podľa rozdielnej rozpustnosti.
Deacylácia (chemická alebo enzymatická) vedie k voľnej L-kyseline.
Ďalšie čistenie (íóny, kryštalizácia) zabezpečí vysokú optickú čistotu.
