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用于工業上發酵生產賴氨酸的菌株主要是棒狀桿菌和短桿菌等細的變異株，棒狀桿菌具有極高的經濟價值，其中谷氨酸棒狀桿菌應用最為廣泛。此外，賴氨酸生產還有應用大腸桿菌、黃色短桿菌、釀酒酵母、乳酸發酵短桿菌、假絲酵母等的報道。

生產賴氨酸的微生物主要有四類：野生型、營養突變型、調節突變型和營養調節突變型。工業上通過優化發酵菌種（誘變和基因工程手段）和改變發酵條件（攪拌速度、pH、溶氧、溫度和CO2）來提高賴氨酸產量。獲得高產微生物菌株的方法主要有傳統誘變方法（紫外線、x射線、氮芥和亞硝基酯等）、原生質體融合和基因工程方法等。據報道，經過誘變菌株產生的賴氨酸提高40%-50%。誘變菌株以價格低廉的碳源為發酵原料，如各種淀粉水解糖、蜜糖、醋酸和乙醇等，發酵生產賴氨酸，通過分離、濃縮、蒸發、結晶、干燥生產工藝獲得飼料級賴氨酸、再精制可得到食品級、醫藥級產品。