谷氨酸发酵.doc

谷氨酸发酵
1)生物素营养缺陷型
? 作用机制:生物素是脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰CoA羧化酶的辅酶,参与
了脂肪酸的合成,,细胞变形,Glu向膜外泄漏.
? 控制关键:使用该类突变株必须限制发酵培养基中生物素亚适量(5-10?g/L).在发酵
初期(0-8小时),细胞正常生长,当生物素耗尽后,在菌的再次倍增时,开始出现异常形态细胞,即完成了细胞从生长型到积累型转换.
2)油酸营养缺陷型
? 作用机制:油酸营养缺陷型丧失了合成油酸的能力,通过控制油酸使磷脂合成量减少
到正常量的1/2左右.
? 控制关键:保证在培养基中油酸亚适量,完成细胞从生长型到生产型的转换.
(3)添加表面活性剂
? (如吐温60)(C16-18),也能造成细胞渗漏,积累谷氨
酸.
? 机理:两者在脂肪酸合成时对生物素有拮抗作用,导致磷脂合成不足,形成不完整的细
胞膜.
? 关键:控制好脂肪酸或表面活性剂的时间和浓度,必须在药剂加入后,在这些药剂存在
下进行分裂,形成产酸型细胞.
(4)添加青霉素
? 机理:青霉素抑制谷氨酸生产菌细胞壁后期的合成,细胞膜在失去保护,在渗透压的作
用下受损,向外泄露谷氨酸.
? 控制关键:一般在进入对数生长期的早期(3-6小时)
能合成完整的细胞壁,完成细胞功能的转换.
“强制控制”的方法,如:“高生物素高吐温”或“高生物素高青霉素”的方法.
? 控制方法:在发酵培养基中预先配加一定量(过量)的纯生物素,大大地削弱每批原料
? :-4h.
措施:接种量和发酵条件控制使适应期缩短.
? :糖耗快,尿素大量分解使pH上升,
,.
措施:及时供给菌体生长必须的氮源及调节pH,-
素;维持温度30- 32℃
? :谷氨酸合成.
措施:-**,控制温度34-37 ℃.
? :菌体衰老,糖耗慢,残糖低.
措施:营养物耗尽酸浓度不增加时,及时放罐.
发酵周期一般为30h.
? (1)是代谢控制发酵的典型代表
? (2)是目前代谢控制发酵中,在理论与实践上最成熟的……
? 整个过程可简单的分为2 个阶段:
第1阶段是菌体生长阶段;
第2阶段是产酸阶段,谷氨酸得以大量积累。
三、合成谷氨酸的生化途径
(一)、GA 的生物合成途径
? 主要有:Glucose的酵解,EMP
Glucose的有氧氧化,HMP
***酸的有氧氧化,TCA循环
乙醛酸循环途径,DCA循环
CO2固定反应
α-***戊二酸( α-KGA)的还原氨基化
? 这6条途径之间是相互联系和相互制约的,如图所示:
(二)、GA生物合成的内在因素
? 从上图可以看出,菌体要在葡萄糖含量10%以上的培养基上,合成
5%以上的谷氨
酸,是一种不正常的现象,显然GA产生菌必须具备以下条件:
谷氨酸生产菌的生化特征—内在因素
? 1 生物素缺陷型
量) ,引起菌种代谢失调, 使谷氨酸得到大量积累。
? 2 具有CO2 固定反应的酶系
? 菌种能利用CO2 产生大量草酰乙酸, 有利于谷氨酸的大量积累。
-KGA脱氢酶酶活性微弱或丧失
? 这是菌体生成并积累α-KGA的关键,从上图可以看出,α-KGA是菌体进行TCA
循环的中间性产物,很快在α-KGA脱氢酶的作用下氧化脱羧生成琥珀酸辅酶A,在正常的微生物体内他的浓度很低,也就是说,由α-KGA进行还原氨基化生成GA的可能性很少。只有当体内α-KGA脱氢酶活性很低时,TCA循环才能够停止,α-KGA才得以积累,为谷氨酸的生成奠定物质基础。
4. GA产生菌体内的NADPH氧化能力欠缺或丧失
? 1)如上图所示,NADPH是α-KGA还原氨基化生成GA必须物质,而且该还原氨
基化所需要的NADPH是与柠檬酸氧化脱羧相偶联的。
? (2)由于NADPH的在氧化能力欠缺或丧失,使得体内的NADPH有一定的积累,
NADPH对于抑制α-KGA的脱羧氧化有一定的意义。
5. 产生菌体内乙醛酸循环(DCA)的关键酶——异柠檬酸裂解酶
? 该酶是一种调节酶,或称为别构酶,其活性可以通过某种方式进行调节,通过该酶
酶活性的调节来实现DCA