Lizīna biotehnoloģija

Lizīns ir viena no 20 dabā eksistējošām aminoskābēm, kuru molekulas veido olbaltumvielas. Olbaltumvielas ietilpst jebkuras dzīvas šūnas sastāvā. Lizīnu sintezēt spēj tikai augi un mikroorganismi. Cilvēka un dzīvnieka organisms lizīnu sintezēt nespēj. Organismam šīs nepieciešamās olbaltumvielas jāuzņem ar barību.

Cilvēkam, patērējot uzturā pietiekamā daudzumā dzīvnieku izcelsmes olbaltumvielas, lizīna deficīta organismā nav, mājlopiem, kuru barība sastāv galvenokārt no augu valsts produktiem, tā pietrūkst. Savukārt lizīna deficīts limitē uzņemto olbaltumvielu racionālu izmantošanu.

Kur ņemt trūkstošo lizīnu lopbarībai?

Mikroorganismi, līdzīgi augiem, spēj sintezēt visas to olbaltumvielām nepieciešamās aminoskābes, turklāt šī sintēze notiek daudz ātrāk kā augu šūnās. Tāpēc zinātnieki mēģināja selekcionēt tādas baktērijas, kuras spētu sintezēt daudz lieka, pašām baktērijām nevajadzīga lizīna. Šāda baktērija uzņemtās barības vielas (cukurus, minerālo slāpekli u.c.) izlieto galvenokārt lizīna sintēzei, kuru tā kopā ar vielmaiņas atkritumu produktiem izdala ārējā vidē, barotnē. Pirmie šādu baktēriju selekcionēja japāņi. Kopš 1963. gada ar šādu baktēriju selekciju sāka nodarboties arī Latvijā. Rezultātā Latvijā tika izstrādāta oriģināla lizīna sintēzes biotehnoloģija.

Galvenie autori:

• M. Beķers
• U. Viesturs
• M. Rukliša
• G.Liepiņš

Izgudrojuma būtība:

Selekcijas ceļā tika iegūti vairāki Brevibacterium (Corynebacterium) ģints auksotrofi mutanti, kuri kompleksā ogļūdeņu barotnē sintezē ekstracellulāri l-lizīnu un biomasā akumulē B grupas vitamīnus. Izmantojot kā oglekļa avotu cukurbiešu melasi, barotnē neasimilēts paliek betaīns, kas lopbarībā spēj aizvietot holīna hlorīdu. Lai gala produktā saglabātu visus vērtīgos lopbarības komponentus, fermentācijas šķīdums ķīmiski tiek stabilizēts un pakāpeniski termiski atūdeņots, iegūstot sīrupveida vai pulvera veida lizīna koncentrātu. Ar vairākām metodēm tika optimizēts fermentācijas process. Tehnoloģijas procesa izstrādē piedalījās vairāki Latvijas un PSRS ZA Bioķīmijas institūta zinātnieki.

Izgudrojuma realizācija:

• 1970. gadā Latvijā Līvānos darbu uzsāka lopbarības lizīna rūpnīca, kuras jauda 1990. g. bija 3000 tonnas gadā, rēķinot pēc lizīna monohlorīda.
• Bijušajā PSRS teritorijā pēc šīs tehnoloģijas tika uzbūvētas 4 rūpnīcas ar kopējo jaudu ap 30 000 tonnas gadā, kurās strādāja ap 10 000 darbinieku.
• Licences realizētas Ungārijas, Dienvidslāvijas un Somijas uzņēmumiem.
• Sadarbības līgumi pēc 1990. gada noslēgti ar Dānijas, Nīderlandes, Dienvidāfrikas pētniecības iestādēm.

Līvānu bioķīmiskā rūpnīca – pirmā lizīna ražotne PSRS (1970-1993)

Patentdokumentu izlase:

• M. Beķers, U. Viesturs, A. Lācars, I. Kalvāne, A. Sedvalds, M. Rukliša, V. Beķere, G. Liepiņš, A. Valdmanis, Z. Viesture, V. Bukins, L. Kuceva, N. Bazdireva, A. Lužkovs, L. Areškina.
  Brevibacterium 22 LD celms - lizīna producents.
  • PSRS autorapliecība Nr. 502019, 1973
  • Čehoslovākijas patents Nr. 167192, 1975
  • Vācijas patents Nr.2247274
  • Bulgārijas patents Nr.22921
  • Austrijas patents Nr.340858
  • Francijas patents Nr.7431272
  • Beļģijas patents Nr.820901
  • Anglijas patents Nr.1456923
  • Īrijas patents Nr.39920
  • Meksikas patents Nr.161