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赖氨酸的工业化生产，主要还是采用微生物直接发酵法。赖氨酸是天冬氨酸分支系的氨基酸，天冬氨酸激酶是关键酶，它受赖氨酸和苏氨酸的协调反馈抑制，单一的氨基酸不能完全抑制酶的活性。使用的菌种，几乎都是谷氨酸棒杆菌，该菌为高丝氨酸营养缺陷型变异株，缺乏高丝氨酸脱氢酶。由于天冬氨酸激酶不受单一氨基酸抑制，高丝氨酸缺陷型变异株限制苏氨酸的产生，解除其反馈抑制，因此进行赖氨酸发酵，生产菌株对糖收率可达40%以上。中科院微生物研究所以高丝氨酸缺陷型菌株A.S.1.563，经中试产酸率可达3.66%，对糖的收率为30%，用甘蔗糖蜜可高达42%。
谷氨酸棒杆菌A.S.1.563[种子培养基]→[32℃, 17h,菌种培养]菌种[发酵培养基]→[32℃, 38h,发酵]发酵液[732-NH树脂]→[吸附]吸附物[氨水（洗脱）]→[pH 8-14]洗脱液[浓缩]→浓缩液[HCl]→[pH4.9, 3天]粗制品[重结晶精制]→L-赖氨酸盐酸盐
菌种培养 采用中科院微生物研究所提供的谷氨酸棒杆菌A.S.1.563，在30-32℃条件下，菌种经24h活化，同样条件斜面培养，再进行一级种子培养。其种子培养基是: 葡萄糖2%，玉米浆2%，硫酸镁0.05%，硫酸铵0.4%，磷酸氢二钾0.1%，豆饼水解液1%，接种量5%，32℃培养17h。
发酵 发酵培养基的组成成分为: 葡萄糖15%，硫酸铵2%，磷酸氢二钾0.1%，硫酸镁0.04%，豆饼水解液2%，尿素0.4%。接种量5%，32℃培养38h，要求通气量1:0.3 V/(V·min)，搅拌，并注意观察发酵过程中生化代谢曲线图。
吸附、洗脱、浓缩、结晶 将得到的发酵液加热80℃充分搅拌10 min后，冷却至40℃时，取样测含酸量，并加H2SO4以调pH为4-5，沉淀2h后引入732-NH4⁺树脂柱。当发酵液含酸量为2.5%左右时，使树脂体积与发酵液体积之比为1：3。上柱流速控制在1000 ml/min，当流出液pH值逐渐下降到6-5.5，含酸量在0.5%时，表示树脂饱和。一般吸附2-3次。
饱和树脂用无盐水洗，除去菌体和杂质，直至流出液澄清为止。再用2.5 mol/L的氨水解吸，流速为700-800 ml/min，从pH8开始收集，约为树脂体积的1.5-2倍，当洗脱液pH为13-14时停止收集。得到的洗脱制液加热除氨，薄膜真空浓缩到21°Be，冷却，加浓HCl调节pH值为4.9，静置3天结晶，过滤取结晶，干燥得粗品，母液浓缩再回收。
重结晶精制 将粗品加入蒸馏水溶解并配成12°Be，再加入粗品重10%-12%的活性炭(要求活性炭不含Ca²⁺、Mg²⁺，为此应用稀HCl预先处理活性炭)。过滤取滤液，减压浓缩(控制在93.33kPa左右)，湿度40-45℃，至饱和为止。静置让其自然冷却结晶，过滤取结晶，于60℃干燥，得粗制L-赖氨酸盐，收率50%。

L-赖氨酸是人体8种必需氨基酸之一，能促进人体发育、增强免疫功能，并提高中枢神经组织功能的作用。用于治疗颅脑外伤、慢性脑组织缺血、缺氧性疾病的脑保护剂。