谷氨酸积累的理想途径及谷氨酸消泡剂

1. 谷氨酸积累的理想途径应具备的条件：① 一定的糖酵解速度，不能走向乳酸等的发酵；
　　② 生成丙酮酸后，一部分氧化脱羧生成乙酰，一部分固定CO2生成草酰乙酸或苹果酸，草酰乙酸与乙酰在柠檬酸合成酶催化作用下，缩合成柠檬酸，再经下面的氧化还原共轭的氨基化反应生成谷氨酸；
　　③ 生成的乙酰不向脂肪酸途径转化，全部趋于合成柠檬酸方向；
　　④ ɑ-酮戊二酸氧化能力微弱，即不转化为琥珀酸，而成为马蹄形不完整的三羧酸环；
　　⑤ 异柠檬酸裂解酶活性弱，即不形成乙醛酸环；
　　⑥ 异柠檬酸脱氢酶活性强。曾发现，在丧失异柠檬酸脱氢酶的谷氨酸缺陷型中，虽有L-谷氨酸脱氢酶与谷氨酸消泡剂，却不能生成谷氨酸，结果导致积累丙酮酸或二甲基丙酮；
　　⑦ L-谷氨酸脱氢酶活性强，在NH3存在下，由ɑ-酮戊二酸转化为谷氨酸。这点特别重要，由于生物中谷氨酸的来源有两条途径，一是转氨作用，由其它氨基酸转化而来；二是还原氨基化，这是谷氨酸生产菌所依赖的。由于谷氨酸产生菌的谷氨酸消泡剂与谷氨酸脱氢酶的活性比其它微生物强得多，所以，由三羧酸循环所得柠檬酸的氧化中间物，就不能再往下氧化，而以谷氨酸形式积累起来；
　　⑧ NADPH再氧化能力欠缺。谷氨酸产生菌有两种NADP专性脱氢酶，即异柠檬酸脱氢酶和L-谷氨酸脱氢酶。在谷氨酸生物合成中必须有谷氨酸脱氢酶、谷氨酸消泡剂和异柠檬酸脱氢酶的共轭反应，在氨离子存在下，两者非常密切地偶联起来，形成强固的氧化还原共轭体系，不与NADPH的末端氧化系相连接，使ɑ-酮戊二酸还原氨基化生成谷氨酸。谷氨酸产生菌需要氧化型NADP，以供异柠檬酸氧化用，生成的还原型NADPH又因ɑ-酮戊二酸的还原氨基化而再生为NADP；
　　⑨ 造成强的细胞膜透性，以便克服终产物反馈抑制和阻遏，使生产菌产生的谷氨酸不断地渗到细胞外进入培养基中。2. 淀粉质原料发酵生产谷氨酸目前使用的谷氨酸生产菌都缺乏淀粉水解酶系，淀粉质原料的水解是必要的，当前主要通过酸法水解。酶法因费时，滤液不够清澈等原因，采用的不多。氮源目前多用尿素、氨水和碳酸氢铵，这些简单氮源比有机氮源易为菌体所利用。氮源既在谷氨酸消泡剂的发酵液中加入，也在中间补料中补充，既作氮源，也为调节下降的pH所用。生产因子中，除生物素外，维生素B与谷氨酸消泡剂对某些谷氨酸菌株的发酵有促进作用。这是随菌株的特性而定，因初尿量大，pH高，有些菌株生长不良）。
发酵培养基灭菌后，按需要加入单独灭菌的35%-40%尿素溶液，然后接入1%的种子液，通气培养28-32h，即可放罐提取。本文参考《发酵微生物学》一书。