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谷氨酸
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一、谷氨酸的代谢途径
谷氨酸代谢途径包括糖酵解途径(EMP)、
磷酸己糖途径(HMP)、三羧酸循环(TCA循环)、乙醛酸循环、伍德-沃克曼反应(CO2固定反应)等。
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谷基酸代谢概况
食物蛋白质
谷氨结构类似物抗性突变株和营养缺陷型的回复突变株，以解除自身的反馈抑制和反馈阻遏，增大L-谷氨酸积累量。可以选育***基丙二酸抗性突变株、谷氨酸氧肟酸盐抗突变株、谷氨酰***抗性突变株等。
②增加L-谷氨酸的前体物的合成量，可通过如选育抗***乙酸、***化钠、氮丝氨酸、***柠檬酸等突变株，以及强化CO2固定反应突变株（选育以琥珀酸或苹果酸为唯一碳源，生长良好的菌株、选育******酸敏感性突变株及选育***酸缺陷、天冬氨酸缺陷突变株）使谷氨酸大量积累。
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③选育强化能量代谢的突变株。谷氨酸高产菌的2个显著特点是：α-***戊二酸继续向下氧化的能力缺陷和乙醛酸循环弱，使能量代谢受阻；TCA循环前一阶段的代谢减慢。强化能量代谢，可补救上述两点不足，使TCA循环前一段代谢加强，谷氨酸合成的速度加快。
④通过选育不能以L-谷氨酸为唯一碳源生长的突变株，由于该突变株切断或减弱L-谷氨酸向下一步的代谢途径，从而L-谷氨酸能得到持续的积累。
另外需要注意：1菌种能高产谷氨酸，首先要使菌种具备在高糖、高酸的培养基中仍能正常生长、代谢的能力，即在高渗透压的培养基中菌体的生长和谷氨酸的合成不受影响或影响很小。。。
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三、高产菌株代谢调控
调控机制：
①谷氨酸比天冬氨酸优先合成，谷氨酸合成过量后，谷氨酸的生物合成受其自身的反馈抑制和反阻遏，代谢转向合成天冬氨酸。
②磷酸烯醇式***酸羧化酶是催化CO2固定的关键酶，受谷氨酸的反馈抑制。
③柠檬酸合成酶是三羧酸循环的关键酶，除受能荷调节外，还受谷氨酸的反馈阻遏。
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④谷氨酸脱氢酶受谷氨酸的反馈抑制和阻遏。
⑤生物素的影响：
在谷氨酸生产过程中，生物素的主要作用是作为乙酰辅酶A的辅酶影响磷脂的合成，进而影响谷氨酸产生菌细胞膜的通透性，同时也影响菌体的代谢途径。
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四、发酵条件控制
环境条件的控制对谷氨酸发酵的产酸率、糖酸转化率等的高低是非常重要的。
采用计算机控制流加糖，减少糖浓度波动，提高转化率。
目前借助电子计算机控制的参数有：温度、压力、空气流量、pH、溶解氧、消泡、补料、排气中O2、排气中CO2、溶解氧系数、搅拌转速等。
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目前所发现的谷氨酸产生菌均不能直接利用淀粉，只有利用葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖等单糖或双糖，国内绝大多数味精厂采用的碳源为淀粉水解糖。
在一定的范围内，谷氨酸产量随葡萄糖浓度的增加而增加，但若葡萄糖浓度过高，由于渗透压过大，则对菌体的生长很不利，谷氨酸对糖的转化率降低。
目前国内普遍采用低浓度初糖的流加糖发酵工艺。初糖8～12%，流加糖后总糖20%左右，产酸率可达11%以上，糖酸转化率达55%以上。
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2、氮源
氮源有无机氮和有机氮之分。菌体利用无机氮源比较迅速，而利用有机氮较缓慢。铵盐、尿素和液氨等比硝基氮优越。一般要根据菌种和发酵特点合理地选择氮源。
采用不同的氮源其添加方法不同，如液氨、尿素等可采取流加方法。
碳氮比一般控制在100：15-30。
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3、无机盐
一般微生物所需要的无机盐为磷酸盐、硫酸盐、***化物和含钾、钠、镁和铁的化合物。还需要一些微量元素，如锰、铜、锌、钴、钼、碘和溴等。
微生物对无机盐的需要量很少，但对菌体的生长和代谢产物的产生影响很大。
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①磷酸盐
磷酸盐对谷氨酸发酵影响很大。
当磷酸盐偏高时，菌体代谢转向合成缬氨酸；但如磷酸盐过低，菌体生长也不好，造成延长发酵时间，影响谷氨酸的合成。
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②钾盐
钾对谷氨酸发酵影响明显，钾盐少长菌体；钾盐足够时产谷氨酸。
g/L K2HPO4·3H2O时，。如果采用Na2HPO4·12H2O时，~ g/L KCl，~。
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③生物素
在谷氨酸发酵中，生物素的作用主要影响谷氨酸产生菌细胞膜的合成，从而影响谷氨酸通透性，同时也影响菌体的代谢途径，即代谢产物的生成。生物素浓度对菌体生长和谷氨酸积累都有影响。
谷氨酸产生菌大量合成谷氨酸所需要的生物素浓度比菌体生长所需的生物素浓度要低得多，即为菌体生长所需的“亚适量”。谷氨酸发酵最适生物素浓度随菌种不同、碳源种类和碳源浓度以及供氧条件不同而不同，一般为5μg/L左右。
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4、温度
在整个流加发酵中，并非一定要控制恒温培养，因为菌体最适生长温度不一定是菌体积累代谢终产物的最佳温度。
谷氨酸菌体最