发酵法生产 L 谷氨酰胺研究进展
谷氨酸发酵30年进展与国外动态
差
酸 法糖 化到双 酶
“
一
距 不到 0 1 年 根据 轻工 业部 规 划 首先 在沈 阳 味 精厂与天 津 味精 厂推广
1 9 6 4 年 由中国科
常温
,
a
一
淀粉 酶到 高温
)
。
淀 粉酶
,
。
学院 微生物 研 究所 与杭 州味 精厂合 作 1 9 6 6 年 应用北 京 捧杆 菌在 杭州 味精 厂 投产 国 内各味 精厂 相继推广
。
万吨
规模 为
世界各 味精 厂 的最大 厂
,
以 淀 粉为原 料生 产
,
一 次过 滤
,
曲 次过 滤
。
。
的各项 技术 指 标 为 国 际 领 先
9 % 味 精质量
, ,
低 糖薄膜 浓缩 流 加
。
达 到 国 际 先 进 与 国 际 差 距 正 在缩 短 今 后 发 展方 向 为提 高 自动化 生 产程度 本
1 10,
,
谷氨
一
酸 钝 齿 菌 1 5 4 2 系 歹JT
仙米
613
,
9 1 1理
FM
415
,
从淀 粉 原 料 糖 蜜均有 应 用 氮源
:
。
到甜 菜 糖 蜜
。
甘蔗
及 乳 糖 发 酵杆 菌
(1 )
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谷 氨酸 生 产 菌
:
由尿 素发 展 至 液氨
:
营 养素
由 甘蔗 塘 蜜
。
,
不米桨
,
轶 皮术
(2 )
谷 酶 酸 脱氢 酶 > 转氛 酶
“ ,
无 机 盐
Na Z H P O
发酵法生产谷氨酸
发酵法生产谷氨酸湖北理工学院学年论文发酵法生产谷氨酸摘要,谷氨酸是一种酸性氨基酸～广泛用于食品～日用化妆品及医药行业。
本文主要介绍了采用发酵法来制备谷氨酸～全过程可划分为三个工艺阶段:原料的预处理及糖化,种子扩大培养及谷氨酸发酵,谷氨酸的提取。
又着重详细介绍了等电离交法提取谷氨酸。
关键词:谷氨酸,发酵,工艺,提取Abstract : Glutamic acid is an acidic amino acid , widely used in food , daily cosmetics and the pharmaceutical industry . This paper introduces that the preparation of glutamate fermentation , the fermentation processes can be divided into three process stages: pretreatment and saccharification of raw materials ; seeds to expand cultivation and glutamic acid fermentation ; the extraction of glutamic acid . This paper describes the ionization cross-extraction of glutamic acid .Keywords : Glutamic acid ; Fermentation ; Process ; Extract1湖北理工学院学年论文目录一、谷氨酸简介 ..................................................................... (3)1.1概述 ..................................................................... .............................. 3 二、发酵法生产谷氨酸 ..................................................................... . (3)2.1 发酵法概述 ..................................................................... (3)2.2 原料的预处理及糖化 ..................................................................... .. 42.2.1 原料的种类 ..................................................................... .. (4)2.2 原料的处理 ..................................................................... ........ 4 2.2.3 谷氨酸发酵工艺 ..................................................................... . (5)2.3.1 发酵培养基 ..................................................................... .. (5)2.3.2 培养基灭菌 ..................................................................... .. (6)2.3.3 发酵控制 ..................................................................... (6)2.4 谷氨酸提取 ..................................................................... (7)2.4.1 原理 ..................................................................... .. (7)2.4.2 工艺流程 ..................................................................... (7)2.5 鉴别 ..................................................................... (8)2.6发酵终点的判断 ..................................................................... ........... 8 三、总结 ..................................................................... ................................... 8 参考文献...................................................................... . (9)2湖北理工学院学年论文一、谷氨酸简介1.1概述谷氨酸一种酸性氨基酸。
谷氨酸、色氨酸、丝氨酸发酵进展
万方数据万方数据万方数据谷氨酸、色氨酸、丝氨酸发酵进展作者：刘贤雪， 雷建湘， 郭跃平， 汪钊作者单位：浙江工业大学生环学院,杭州,310014刊名：发酵科技通讯英文刊名：FAJIAO KEJI TONGXUN年，卷(期)：2009,38(3)参考文献(16条)1.JP9-2852932.JPll-92963.JP9-2852944.KocabasP,CalikP,OzdamarTH5.刘晓婷;黄耀辉黄色短杆菌L-色氨酸产生菌的选育 1989(06)6.张素珍产L2色氨酸菌株的诱变选育 1984(03)7.张克旭氨基酸发酵工艺学 19918.张炳荣氨基酸工业大全(技术与市场) 19919.Serpil Takae Metabolic flux distribution for the optiminzed production of L-Glutamate[外文期刊] 1998(01)10.I Sunitha Optimmization of medimm constituents and formentation conditions for the production of L-Glutamlc acid by the co immobilized whole cells of mierococcus Glutamicns and Pseudomonns reptilivora 1998(05)11.I Sunitha Coimmobilized whole cells of Pseudomonas reptil-ivom and Micrococcus Glutamicus in caleium alginate gel for the production of L-Glutamic acid 1998(01)12.NampoothiriM K;Pandey A Immobilization Of Brevibacterium cells for the production of L-Glutamie acid[外文期刊] 1998(01)13.NampoothiriM K;PondeyA Genetie of cory noform bacteria for the overproduction of aminoacids[外文期刊] 1998(02)14.WO 99/O269215.WO 99/0269216.王宏龄;富春江近年来国内外主要发酵类氨基酸产品发展状况[期刊论文]-发酵科技通讯 2008(03)本文链接：/Periodical_fxkjtx200903014.aspx。
L-谷氨酰胺
由于L-谷氨酰胺有两个氨基，决定了它子机体 蛋白代谢和氮的转运中占有举足轻重的地位， 是组织间氮的运载体及蛋白质、核酸合成的重 要前提。 L-谷氨酰胺作为人体必须的氨基酸，当机体生 病时，必须补充更多的谷氨酰胺。是一种极其 有发展前途的新药。广泛用于促进智力不足儿 童的智力发育，作为健美运动和健美爱好者的 重要营养补剂，应用前景广泛。
生产方法：化学法、发酵法、酶合成法
微生物发酵法机理：发酵条件的变更创造了有 利于合成氨酰胺的环境，谷氨酸生产菌内的 Gln合成酶活力增加，而催化分解为谷氨酸的 Gln酶活力收到抑制，从而Gln大量积累生成， 谷氨酸的生成量减小。另一方面，由于细胞外 环境的影响，Gln易从细胞中分泌出来，积累 在发酵液中。而谷氨酸渗透性减小，滞留在细 胞内，从而使转化得以实现。 微生物发酵法优点：反应条件温和，操作简便， 产品原料丰富且成本低，无公害，能完成一些 化学合成难以完成的反应，产品纯度高，适于 作为药物使用。
菌种诱变：
解除反馈调节——结构类似物抗性突变株的选 育 切断支路代谢——营养缺陷型的选育 选育温度敏感型突变株 呼吸抑制抗性突变株 磷酸化抗性突变株 抑制能量代谢抗性突变株 弱化HMP途径——莽草酸缺陷型
选育谷氨酰胺的类似物（蛋氨酸亚砜）抗性突变株
三.发酵过程控制：
左图是谷氨酸发酵工 艺图 L-谷氨酰胺是在谷氨 酸发酵工艺基础上， 在谷氨酰胺合成酶作 用下生产L-谷氨酰胺。 谷氨酰胺合成酶，缩 写为GS。为在ATP的 存在下使氨与谷氨酸 结合生成谷氨酰胺的 酶，受谷氨酰胺和 AMP抑制。
生长温度（30-32℃） 生产温度（30±0.5℃）
PH：主要影响酶的活性和菌的代谢。
发酵发生产谷氨酸工艺探讨
1.3.4 生长因子
生长因子主要是生物素，生物素是含硫水溶性 维生素，是B族维生素的一种，又叫做维生素H 维生素，是B族维生素的一种，又叫做维生素H 或辅酶R 或辅酶R。广布于动物及植物组织，已从提取物 和蛋黄中分离，是多种羧化酶辅基成分。生物 素的作用主要影响谷氨酸生产菌细胞膜的通透 性，同时也影响菌体的代谢途径。生物素对发 酵的影响是全面的，在发酵过程中要严格控制 其浓度。（具体可看控制膜渗透性） 谷氨酸发酵采用的菌种都好似生物缺陷型，而 生物素又是菌体细胞膜合成的必须物质，因此， 可以通过控制生物素的浓度，来实现对菌体细 胞膜通透性的调节。 生物素对细胞膜合成的影响主要是通过对细胞 膜的主要成分— 膜的主要成分—磷脂中的脂肪酸的生物合成来 实现的，当限制了菌体脂肪酸的合成时，细胞 就会形成一个细胞膜不完整的菌体。
关键词
谷氨酸 发酵 生产 工艺 应用
谷氨酸的制造是从1820 年水解蛋白质开始， 1866年德 谷氨酸的制造是从 1820年水解蛋白质开始 ， 1866 年德 国的立好生博士利用硫酸水解小麦面筋， 国的立好生博士利用硫酸水解小麦面筋，分离出一种酸 性氨基酸，依据原料的取材， 性氨基酸，依据原料的取材，便将此氨基酸命名为谷氨 酸。随后，日本有一教授在探讨海带汁液的鲜味时，提 随后，日本有一教授在探讨海带汁液的鲜味时， 取了谷氨酸，并在1908年开始制造商品味之素—味精。 取了谷氨酸，并在1908年开始制造商品味之素—味精。 1910年日本味之素公司用纾解法生产谷氨酸， 1910年日本味之素公司用纾解法生产谷氨酸，与食盐配 合售出。同时也相继开始了研究，1956年日本协和发酵 合售出。同时也相继开始了研究，1956年日本协和发酵 公司分离出一种新的细菌，它可以利用100克葡萄糖转 公司分离出一种新的细菌，它可以利用100克葡萄糖转 化为40 克以上的谷氨酸。 1957年发酵味精正式商业性 化为 40克以上的谷氨酸 。 1957 年发酵味精正式商业性 生产，这标志着氨基酸发酵工业的诞生。
谷氨酸发酵生产
谷氨酸发酵生产谷氨酸发酵一、实验目的谷氨酸(glutamic acid)是最先成功地利用发酵法进行生产的氨基酸。
谷氨酸发酵是典型的代谢调控发酵，其代谢途径相对研究得比较清楚。
因此，了解谷氨酸发酵机制，掌握其发酵工艺，将有助于对代谢调控发酵的理解，有助于对其他有氧发酵的理解和掌握，也有助于对已掌握的生化、微生物知识的融会贯通。
通过本次实验，掌握有氧发酵的一般工艺，熟练掌握通用机械搅拌罐的设备使用。
二、实验原理1、谷氨酸发酵机制谷氨酸发酵是菌体异常代谢的产物，菌体正常代谢失调时，才能积累谷氨酸。
在正常的微生物代谢中，由葡萄糖生成的磷酸烯醇式丙酮酸比天冬氨酸优先合成谷氨酸。
谷氨酸合成过量时，谷氨酸抑制谷氨酸脱氢酶的活力和阻遏柠檬酸合成酶的合成，使代谢转向天冬氨酸的合成。
天冬氨酸合成过量后，反馈抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的活力，停止草酰乙酸的合成。
所以，在正常情况下，谷氨酸并不积累。
谷氨酸生产菌由葡萄糖生物合成谷氨酸的途径见图5-7。
它包括糖酵解途径(EMP途径)、磷酸己糖途径(HMP途径)，三羧酸循环(TCA循环)、乙醛酸循环，伍德-沃克曼反应(CO的固定反应等)。
2由于谷氨酸生产菌生理方面有以下共同特征，体内的代谢控制平衡被打破，使谷氨酸得以积累。
? 谷氨酸生产菌大多为生物素缺陷型。
谷氨酸发酵时，糖酵解经过EMP及HMP两个途径进行。
生物素充足时，HMP途径所占比例是38%，控制生物素亚适量的结果，发酵产酸期，HMP途径所占比例下降到约为26%，EMP途径所占的比例得以提高。
通过控制生物素亚适量，更重要的是由生物素促进的脂肪酸及磷脂合成减少，谷氨酸向膜外漏出，引起代谢失调，使谷氨酸得以积累。
? 谷氨酸生产菌的CO固定反应酶系活力强，可通过羧化作用(更多地2供应固定CO生成苹果酸或草酰乙酸转化成柠檬酸。
2? 谷氨酸生产菌的异柠檬酸裂解酶活力欠缺或微弱，使进入谷氨酸生成期后的乙醛酸循环弱，使异柠檬酸更多地转化成α-酮戊二酸。
微生物发酵生产谷氨酰胺转氨酶工艺流程
微生物发酵生产谷氨酰胺转氨酶工艺流程谷氨酰胺转氨酶，这个听起来有点高大上的名字，其实它就是我们身体里的一种重要酶。
它的作用可大了，可以帮助我们把食物里的氨基酸转化成能量。
这个神奇的酶是怎么生产出来的呢？别着急，今天我就给大家揭开这个神秘的面纱，带大家走进微生物发酵生产谷氨酰胺转氨酶的世界。
我们要了解一下什么是微生物发酵。
简单来说，就是让微生物在一定的条件下，把我们想要的东西发酵出来。
这个过程就像是我们自己在家里做酸奶一样，把牛奶放在一个温暖的地方，让乳酸菌发酵，最后就能得到美味的酸奶。
而微生物发酵生产谷氨酰胺转氨酶的过程也是类似的，只不过我们要用的是特殊的微生物和特殊的培养基。
我们就要开始制作这个神奇的培养基了。
我们需要准备一些原料，比如玉米淀粉、酵母粉、蛋白胨等等。
这些原料都是为了让微生物在里面生长繁殖，从而产生我们需要的谷氨酰胺转氨酶。
我们要把这些原料混合在一起，加上适量的水，搅拌均匀，就得到了我们的培养基。
现在，我们的培养基已经准备接下来就是要把我们需要的微生物放进去了。
这个时候，我们要用到一个叫做“液体平板”的东西。
液体平板是一种可以快速繁殖微生物的工具，我们只需要在上面滴上一滴培养基，然后放在一个温暖的地方，就可以让微生物在上面快速繁殖了。
我们要根据我们的需求选择不同种类的微生物，这样才能生产出我们需要的谷氨酰胺转氨酶。
当微生物在液体平板上繁殖到一定数量的时候，我们就可以开始进行发酵了。
这个时候，我们要把含有谷氨酰胺转氨酶的培养基倒进液体平板里，让微生物在上面进行发酵。
这个过程就像是我们在厨房里做饭一样，把食材放在锅里加热，让它们发生化学反应。
只不过，这次我们是让微生物在培养基里进行化学反应，从而生产出我们需要的谷氨酰胺转氨酶。
发酵的过程通常需要一段时间，具体时间取决于我们要生产的谷氨酰胺转氨酶的数量。
在这个过程中，我们要密切观察微生物的生长情况，确保它们能够顺利地进行发酵。
如果发现微生物的生长速度不够快，或者出现了其他问题，我们就需要及时调整培养条件，让它们能够更好地生长繁殖。
丙氨酰—谷氨酰胺二肽合成工艺研究进展
丙氨酰—谷氨酰胺二肽合成工艺研究进展目的：为丙氨酰-谷氨酰胺二肽（Ala-Gln）类药物的进一步研究和生产提供参考。
方法：以“丙氨酰-谷氨酰胺二肽”“合成工艺”“谷氨酸水解法”“D-氯（溴）代丙酸法”“N-羧基内酸酐法”“活化酯法”“三苯基膦/六氯乙烷缩合法”“Ala-Gln peptides drugs”“Synthetic process”“Appel condensation method”等为关键词，组合查询在中国知网、Web of Science等数据库中收录的1987年1月-2017年12月发表的相关研究文献，进行归纳和总结。
结果与结论：共检索到相关研究文献678篇，其中有效文献25篇。
Ala-Gln以往的合成方法主要有谷氨酸水解法、D-氯（溴）代丙酸法、N-羧基内酸酐法、活化酯法、酶催化合成法等，这些方法存在步骤烦琐、反应成本高、带有毒性、合成路线长、大批量生产的产率难以控制等缺点，严重制约了其推广应用。
三苯基膦/六氯乙烷缩合法具有合成成本低、可行性好、稳定性高、合成周期短等突出优点，为推动Ala-Gln类药物大规模的生产和应用提供了可能。
关键词丙氨酰-谷氨酰胺二肽；合成工艺；三苯基膦/六氯乙烷缩合法谷氨酰胺（Glutamine，Gln）是人体的非必需氨基酸，是合成核酸和谷胱甘肽等的前体物质，其生理功能具有多樣性。
研究发现，Gln在保护肝脏功能、治疗胃肠疾病、改善患者营养状况等方面起着重要的作用[1-3]。
其主要机制为：（1）Gln作为氧化应激的调节剂，可逆转脂质过氧化过程，恢复谷胱甘肽含量，通过过氧化氢诱导的谷胱甘肽过氧化物酶以增强超氧化物歧化酶和谷胱甘肽还原酶的活性，增加细胞膜的稳定性，从而对抗氧自由基对肝脏的氧化损伤[4-5]；（2）手术、创伤、严重感染等应激状态下会导致患者营养不良，提高Gln在血液中的浓度，可促进蛋白质的合成、降低其分解，改善患者营养状况[6]。
大量研究表明，在人类肿瘤（如三阴性乳腺癌、肺癌、前列腺癌、神经胶质瘤、淋巴瘤等）中，Gln的代谢途径处于异常激活状态，其机体需要量大大超过了机体自身合成Gln的能力[7-8]。
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发酵法生产 L 谷氨酰胺研究进展 L-谷氨酰胺(L-glutamine, L-Gln)是 L-谷氨酸的γ - 羧基酰胺化的一种条件性必需氨基酸(图 1),相对分子质 量 146.15,熔点 185℃(分解),晶体呈白色斜方或粉末 状,结晶状态下稳定,无臭,稍有甜味,溶于水( 水 溶液呈酸性) ,等电点 5 . 6 5 ,几乎不溶于乙醇和乙醚. L-Gln 属中性氨基酸,在偏酸,偏碱及较高温度下易分 解成谷氨酸或环化为吡咯烷酮二羧酸. O H 2N C CH2 CH2 N H 3+ CH COO- L-Gln是人体血液中浓度最高(500～900 mol/L)的游 μ 离氨基酸,所占比例高达 61%.L-Gln 在肾脏是肾小管 泌氨作用的主要氮源,在肝脏是糖异生和尿素合成的原 料,在神经组织又是神经递质的前体物质,在血液中 有暂时解除氨毒的作用,现已普遍认为 L - G l n 是一种 "条件性必需"氨基酸. L-Gln 主要生理功能如下: 治疗胃肠溃疡[1].因外源 L-Gln 能促使胆汁分泌和 正常排粪,故 L-Gln 已用于临床治疗腹部溃疡,节段性 回肠炎和过敏性肠炎.如日本寿制药株式会社生产的 "麦滋林" ,为 L - G l n / 萸磺酸钠颗粒剂,该胃药制剂 现已进入我国市场 . 缓解运动综合症或运动疲劳[2].L-Gln可以调节蛋白 质合成,抑制蛋白质降解,糖原合成,细胞生长,激 活免疫,提高生长激素水平.让成年人喝下一瓶含有 2g L-Gln 的饮料,90min 内,其血液样品中生长激素最 高可增长 4 3 0 % .目前已大量用于治疗运动员的运动综 合症和高强度劳动或运动后的疲劳恢复. 调节机体免疫力[3-4].外源 L-Gln 会刺激免疫球蛋白 分 泌 ,促 进 免 疫 系 统 重 建 ,如 : 烧 伤 ,艾 滋 病 ,关 节炎等免疫系统的恢复. 增强脑神经机能[5] .L-Gln 可被用作中枢神经抑制 剂,在大脑中被转化成谷氨酸,与葡萄糖一起参与脑 代谢,以平衡脑内电流脉冲,有利于人脑的清醒和情 绪稳定,是少数几种能克服血脑屏障和参与大脑化学反 应的物质之一,被称为"大脑燃料" . L-Gln 在癌症治疗上的潜在价值[6], 减少癌症治疗中 化疗和放疗的副作用. 1 L- 谷氨酰胺的生产方法 由于 L-Gln 重要的生理功能和临床治疗作用,如何 实现 L-Gln 的工业化生产越来越受到关注.L-Gln 的生产 方法主要有化学合成法,酶促合成法和发酵法. 1.1 化学合成法 经 L-Gln 合成酶(GS)催化而成,如图 3 所示. 与化学合成法相比,酶促合成法反应步骤相对简 单,其中三磷酸腺苷( A T P ) 是必需的.A T P 价格昂贵, 同时酶促反应底物 NH 4 + ,副产品二磷酸腺苷(ADP)都明 显抑制 L-Gln 的生成,因此该生产方法不能满足大规模 工业化生产的需要. 1.3 发酵法 发酵法是目前最常用的 L-Gln 生产方法,具有原料 来源广泛,生产成本低,产品质量可控,产物单一等 优点,适宜于大规模工业化生产.1 9 6 1 年,T s u n o d a 等[ 7 ] 首先发现 除了谷氨酸以外,在谷氨酸发酵液中还 有 L-Gln;1963 年,Oshima 等[8] 通过改变谷氨酸微球菌 的发酵条件使谷氨酸发酵转向 L-Gln 发酵;七十年代, Nakanishi 等[9-11]进一步证实了,改变发酵条件可以使谷 氨酸产生菌从谷氨酸发酵转向 L - G l n 发酵.八十年代 后,我国在实验室小试或中试规模中进行了 L-Gln 发酵 法生产,但是 L-Gln 产量低[12-13] ,至今未能进行大规模 工业化生产. 本文对发酵法生产 L-Gln 的关键技术环节(如菌种选 育,发酵工艺和分离纯化) 的研究进展进行综述,并详 细阐述L-Gln生物合成代谢调控和新型过滤及其藕联技术 在下游分离纯化过程中的应用. 2 2.1 发酵法生产 L- 谷氨酰胺 菌种选育 L-Gln 生产菌种主要来自谷氨酸生产菌,如棒杆菌 C H 3O H CS2 NH3 C 5 H 9 NO 4 (Glu)—————→ C 6 H 11 NO 4 —————→ C 7 H 20 N 4 O 4 S 2 —————→ H 2S O 4 NH3 HOAC C 7 H 18 N 4O 3 S 2 ————→ C 5 H 10 N 2 O 3 (L-Gln) C H 3O H N H 2N H 2 Raney 镍 C 5 H 9 NO 4 (Glu)—————→ C 6 H 11 NO 4 —————→ C 6 H 13 N 3 O 3 —————→ H 2S O 4 C6H 10 N2O 3(L-Gln) 图 2 化学法合成 L-Gln 流程图 Fig.2 Chemical synthetic pathway for production of L -Gln (Corynebacterium sp.)[9-11], 短杆菌(Brevibacterium sp.) [7,14] ,微球菌(Micrococcus sp.)[8].此外,还有非谷氨 酸生产菌, 如产黄菌(Flavobacterium rigense)的一些变 [15-18] 异菌种 . 目前,L-Gln 生产菌种的选育主要采用传统的随机 诱变结合定向筛选的方法,随机诱变包括化学诱变,物 理诱变和物理化学复合诱变等,常用的诱变剂和诱变因 素有硫酸二乙酯,亚硝基胍,γ- 射线,紫外线等; 定向筛选包括对氨基苯甲酸的结构类似物磺胺胍的抗性 突变筛选,L-Gln 结构类似物抗性突变筛选,高 NH 4 + 浓 度抗性突变筛选等.此外,随着人们对 L-Gln 生产菌株 遗传特性的研究,通过基因工程的手段改造生产菌种提 高 L-Gln 的生产能力,有可能从根本上解决 L-Gln 生产能 力低的难题. Y a m a d a 等 [ 1 6 , 1 8 ] 以非谷氨酸生产菌产黄菌属 (Flavobacterium rigense)FERM-P no. 3556为起始菌种, 通过紫外诱变获得了一株青霉素抗性突变株 FERM-P no. 3628,L-Gln 生产能力由 10g/L 提高到 25g/L. 湖北工业大学吴思方等[19,24]采用γ- 射线 - 硫酸二乙 酯 -γ- 射线进行复合诱变,磺胺胍抗性筛选得到一株高产 主要有如图 2 所示两种化学合成法生产 L-Gln: 由化学合成法流程图可见,两种方法均采用浓硫酸 作为必需的催化剂,反应条件苛刻,反应步骤多,收 率低.第二种方法虽有所改进,但仍很复杂,且要求 使用催化剂 Raney 镍,对工艺条件提出了新的要求.化 学合成法使用的化学试剂在产品中会有不同程度的残 留,L-Gln 作为一种药或功能食品,对纯度有较高的要 求,而且大量化学试剂的使用会造成环境污染,从而 限制了产品质量及使用范围. 1.2 酶促合成法 酶促合成法生产 L-Gln 是以 NH 4 + 及谷氨酸作原料, Glu + NH4+ + ATP GS L-Gln + ADP + Pi +H2O 图 3 酶法合成 L-Gln 流程图 Fig.3 L -Gln produced by enzyme catalysis ※专题论述 食 科 品 学 2008, Vol. 29, No. 03 501 菌株 SH77,L-Gln 平均生产能力由 8.2g/L 提高到 55.3g/L. 孙智杰等 在谷氨酸棒杆菌(C.glutamicum) ATCC 1 4 0 6 7 中 表 达增 强 摄 氧 的 透 明 颤 菌 血 红 蛋白基因 [20] Gln 合成需要过量铵之间的矛盾,在谷氨酸棒杆菌突变 株 NS61 中利用 GS 酶的表达特性,设计了在线氮饥饿处 理的发酵过程;在限制初始氮源浓度的条件下,菌体在 生长后期自然进入氮饥饿状态,G S 酶表达量增加,此 后再提供充足的铵盐,提高 L-Gln 的合成能力,结果使 L-Gln 的产量提高了 69%,达到 11.5g/L,菌体内谷氨酰 胺合成酶活性提高了 2 倍以上.李春等[26]提出了原位氮 饥饿与铵盐梯度补加协同调控策略,提高了谷氨酰胺的 产量,最高产量可达 2.19%,比原位氮饥饿工艺提高了 近 72%,比未经过氮饥饿处理的旧工艺提高了近 200%, 达到 19.7g/L. 2.3 生物合成代谢调控 GDH Glu + H2O + NADP + (Vitreoscilla hemoglobin gene,vgb),以此提高细胞 的摄氧能力及能量的供给水平,结果在溶氧浓度只有 5% 的条件下,重组菌比野生菌细胞干重提高了 1.2 倍, 达到了 54.1g/L,谷氨酸的生产能力提高了 6.5 倍,达到了 9.56g/L, L-Gln的生产能力提高了1.4倍, 达到了5.51g/L. U s d i n 等 [ 2 1 ] 从丙酮丁醇梭杆菌( C l o s t r i d i u m acetobutylicum)P262中克隆L-Gln合成酶的编码基因, 构 建 pHZ200 重组质粒,导入 E.coli ET8051 中进行克隆表 达,并研究了 L-Gln 合成酶的表达调控,结果发现 L-Gln 合成酶不受腺嘌呤共价修饰调控,重组菌的生长速度是 野生菌的 1 . 7 倍;Y a m a m o t o 等 [ 2 2 ] 从腐臭假单胞菌 (Pseudomonas taetrolens)中克隆谷氨酰胺合成酶基因Y- 3 0 ,导入大肠杆菌中进行克隆表达,其表达量是 Pseudomonas taetrolens 中的 30 倍.上述基础工作,为 构建工程菌大规模工业化生产 L-Gln 奠定了一定基础. 2.2 2.2.1 发酵工艺 培养基 Nabe 等[16] 研究了 NH 4 + 浓度和延胡索酸对产黄菌属 (Flavobacterium rigense)生产L-Gln的影响, 结果发现 延胡索酸是 L - G l n 生产的关键影响