Axit amin Methionine

Sản xuất Methionine từ
Corynebacterium lilium
M-128
SVTH: Phạm Quỳnh Trang
MSSV: 20164176
GVHD: PGS.TS Quản Lê Hà


Nội dung
I
II

III

Tổng quan
Lên men sản xuất Methionine
Ứng dụng


I

Tổng
quan


Giới thiệu về Methionine
•

•

Methionine là một α – axit amin với công thức

chung là C5H11NO2S. Đây là một axit amin thiết
yếu khơng phân cực.
Có 2 loại đồng phân quan học là D – Methionine
và L – Methionine.

•

L – Methionine được tìm thấy trong nhiều protein
của thức ăn cũng như ở các mơ và cơ quan của
cơ thể con người.

•

Ngồi vai trị cấu thành nên protein, nó cịn giữ
một số nhiệm vụ khác, đặc biệt trong đó là khả
năng chuyển thành phân tử chứa lưu huỳnh có
vai trị bảo vệ các mơ, chỉnh sửa DNA và duy trì
hoạt động của tế bào.

•

Giữ vai trị quan trọng trong q trình tạo ra các
protein mới thay thế các protein cũ đã già hoặc bị

Hình 1: D - Methionine

Hình 2: L - Methionine


Tính chất

Viết tắt 1 ký tự

M

Viết tắt 3 ký tự

Met

Cơng thức chung
Công thức cấu tạo
Trọng lượng phân tử,
M
Điểm đẳng điện, pI

C5H11NO2S
HO2CCH(NH2)CH2CH2SCH3
149,21
5,74
1,34

Tỷ trọng, g/
Nhiệt
Nhiệt độ
độ phân
phân hủy
hủy
181
Độ
Độ hòa
hòa tan

tan trong
trong
Ở 25: 56,6 g/L
nước
nước
Một số tính chất của Methionine


Lịch sử phát triển
Năm 1922

Năm 1928

Cấu trúc của nó
Lần đầu tiên
được nhận ra
được tách bởi
như dẫn xuất
Mueller
của
εmethylthiol của
amino-n-butyric
acid bởi Barger
và Coyne

Năm 1953 Năm 1966 và năm 1968

Cantoni
khẳng
định chức năng

của M như là một
nhân tố chính
chứa
nhóm
methyl trong Sadenosylmethioni
ne

Nghiên cứu của
Adams
và
Capecchi chỉ ra M
tham gia vào quá
trình dịch mã mARN


Vai trị của Methionine
Chống oxy hóa

Tác dụng giải độc
Giúp điều trị
Methionine được sử
nhiễm trùng
Methionine có chứa S
dụng là một loại
đường tiết niệu
là thành phần có khả
thuốc thuộc nhóm
Methionine có thể
năng trung hịa được
cấp cứu và giải độc.

giúp điều trị bệnh
các gốc tự do sinh ra từ
Met có khả năng
nhiễm khuẩn đường
trong những quá trình
ngăn ngừa những
tiết niệu bằng việc
trao đổi chất của cơ
độc tính gây ra từ
ngăn ngừa những vi
thể. Chính nhờ vào
các loại thuốc giảm
khuẩn dính vào
điều đó mà Met giúp
đau
như
thành bàng quang.
chống oxy hóa mạnh
Chuyển hóa Lipit
Giúp hệ miễn
dịch hoạt động
acetaminophen.
mẽ.
chính xác
Methionine làm tăng sự nhạy cảm
của Lipid với Peroxidation, từ đó mà
Methionine có vai trị cực kỳ quan
nó đóng vai trị quan trọng, giúp
trọng giúp cho hệ miễn dịch được
phòng ngừa sự hình thành mảng

hoạt động chính xác. Khi Methionine
bám và các bệnh về tim. Một yếu tố
bị tăng cao thì sẽ dẫn đến mức độ
nữa là Met có tác động lên mức độ
axit amin khác như homocysteine,
Cholesterol trong huyết thanh.
glutathione và taurine cũng tăng


Methionine trong thực phẩm
Tên thực phẩm

Hàm lượng (trong 100g thực
phẩm)

Trứng

3,2 g

Ngũ
cốc

Thịt

Mầm lúa
mạch

0,4 g

Yến mạch

0,3 g

Gạo (đã chín)

0,05 g

Ngơ

0,2g

Gà

0,8g

Bị

0,76g

Cá

0,75g

Lợn

0,56g

Hạnh nhân

0,15g

Lượng
methionine
và
cysteine
cần
cung cấp cho cơ thể
hàng ngày là 19
mg/kg.


Tình hình sản xuất và nhu cầu
sử dụng
- Châu Á Thái Bình Dương dẫn đầu thị trường tồn cầu với mức định giá
hơn 1,0 tỷ USD trong năm 2014.
- Châu Âu chiếm hơn 20% tổng nhu cầu trong năm 2014, với Anh và Đức
dự kiến sẽ trở thành những nước đóng góp hàng đầu.
- Bắc Mỹ được dự đốn sẽ ghi nhận tốc độ CAGR (tốc độ tăng trưởng kép
hàng năm) ước tính là 5,8% từ năm 2015 đến năm 2022.
- Thị trường ở Trung và Nam Mỹ
sẽ được thúc đẩy bằng cách
gia tăng sản xuất chăn nuôi và
ngành công nghiệp dược phẩm
đang phát triển.


Vi sinh vật
sản xuất
Methionin
e [1]

Cơ chế sinh tổng hợp
Methionine
Đầu tiên vi sinh vật sẽ chuyển hóa
glucose thành Aspartate theo con
đường:

Sau đó Aspartate tiếp tục được chuyển hóa để tạo
thành sản phẩm là Methionine


Giới thiệu về vi khuẩn
Corynebacterium
Corynebacterium là vi khuẩn Gram dương có
đặc tính như:
- Hiếu khí hay hiếu khí tùy tiện.
-

Khơng di động, khơng sinh bào tử.

-

Có hình que, các đầu mút thường phình
to ra, sự nhuộm màu thường có dạng hạt.

-

Hầu hết khơng gây bệnh.

-

Được tìm thấy trong nhiều mơi trường
sinh thái khác nhau như đất, rau quả,
nước cống, da,…

-

Đặc biệt xuất hiện acid mycolic bao
quanh khắp tế bào vi khuẩn như một lớp
cấu trúc.

Corynebacterium


Corynebacterium lilium m-128
Theo hệ thống phân loại cổ điển, Corynebacterium lilium thuộc::
- Giới: Bacteria
- Ngành: Actinobacteria
- Bộ: Actinomycetales
- Họ: Corynebacteriaceae
- Chi: Corynebacterium
(Lehmann et Neumann, 1986)
Corynebacterium lilium M128 được sản xuất từ Corynebacterium
lilium thuần chủng, qua quá trình đột biến với tác nhân đột biến là
N-methyl-N-nitrosoguanidine (NTG).



Lên men sản

xuất
Methionine
II


Quy trình sản xuất
Ngun liệu
Chuẩn bị mơi
trường
Vi sinh vật
Nhân
giống

Tiệt trùng
Cấy
giống
Lên
men

Cystein

Tinh
sạch

Sản phẩm


1. Chuẩn bị mơi trường
- Cân chính xác riêng biệt
từng thành phần dinh dưỡng

của môi trường theo hàm
lượng đã định.
- Trộn lẫn tất cả các thành
phần dinh dưỡng với nhau,
cho vào bồn phối trộn và
thêm đủ thể tích nước cất
- Điều chỉnh pH về pH 7.0
bằng S 2N.
- Nhiệt độ 30.

Thành phần

Hàm lượng

Glucose
Glucose
Ure
Ure

5%
5%
0.6%
0.6%

MgS

0.3%
0.3%
0.1%
0.1%

0.01%
0.01%
20µg/l
20µg/l

HP
KP
Biotin
Biotin

Thành phần mơi trường lên men


2. Tiệt
trùng
- Tiệt trùng môi trường ở 121 trong 20 phút.

3. Nhân giống
- Nhân giống lần lượt theo sơ đồ: 5ml – 50ml – 500ml – 5 lít – 50 lít.

4. Cấy giống
- Chuyển vi sinh vật đã được nhân giống vào môi trường
trong thiết bị lên men.
- Lượng giống cấy: 5%.


5. Lên men
Tiến
✘   hành lên men trong các điều kiện:
- pH: 7.0

- Nhiệt độ: 30
- Nồng độ oxy hòa tan (DO): 40% so với mức bão
hòa.
- Tốc độ khuấy trộn: 150rpm
- Thời gian: 48h
- Lượng cysteine được thêm vào với hàm lượng 13 g/l, sai số 0.5 g/l.


6. Tinh sạch
Dịch sau lên men
Tách sinh khối
Xử lý
than hoạt
tính
Trao đổi
ion

S
pH=5.7

Sản phẩm

Sấy

Cơ chân
khơng

Li tâm thu tinh
thể

Axit hóa

Kết tinh


Kết quả


Phương pháp phân tích
Fink và cộng sự [4] đã sử dụng phương pháp sắc ký giấy:
- Sử dụng hệ dung môi bao gồm: n-butadiol, axit axetic và
nước theo tỷ lệ 2:1:1, methionine sẽ hiện màu sau khi xử lý
bằng dung dịch naphtylamin diazoniumclorua trong axit
clohydric.
- Hỗn hợp axit amin thích hợp được phân tách trên giấy với sự
tham gia của hệ dung mơi thích hợp và sắc ký đồ thu được
được làm khô và phun bằng hỗn hợp bao gồm 0,1%
-naphtylamin trong axit clohydric 10% và natri nitrit 0,5%
trong nước tỷ lệ 1:1.
- Sắc ký đồ được làm khô trong 5 phút ở 80, sau đó điểm
methionine xuất hiện là màu vàng cam thể hiện huỳnh
quang màu đỏ sẫm dưới ánh sáng cực tím. Chỉ 1 g
methionine có thể được phát hiện bằng phương pháp này.


Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men
Nhiệt độ
pH đầu

Nồng độ chất khô

Lượng cystein thêm vào
Tỷ lệ giống cấy
Lượng oxy hịa tan, tốc độ
dịng khí và tốc độ khuấy
trộn


Lượng oxy hịa tan, tốc độ dịng khí và tốc độ khuấy trộn

DO
Tốc độ khuấy trộn
Tốc độ dịng khí


III

Ứng dụng