氨基酸發(fā)酵微生物

發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸的微生物。1950年發(fā)現(xiàn)了大腸肝菌能分泌少量的丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸和苯丙氨酸，以及加入過(guò)量的銨鹽可增加氨基酸積累量的現(xiàn)象。1957年，日本的木下祝郎等采用谷氨酸棒狀桿菌進(jìn)行L－谷氨酸發(fā)酵取得成功。不久，利用該菌的突變株又發(fā)酵生產(chǎn)了L－賴氨酸、L－鳥(niǎo)氨酸和L－纈氨酸等。中國(guó)于1958年開(kāi)始研究L－谷氨酸，隨后分別報(bào)道了酮戊二酸短桿菌2990－6的L－谷氨酸發(fā)酵及其代謝的研究結(jié)果。1965年把北京棒狀桿菌ASI299和鈍齒棒狀桿菌ASI542先后應(yīng)用于L－谷氨酸發(fā)酵的工業(yè)生產(chǎn)，接著在選育其他氨基酸的優(yōu)良菌株方面也取得一定成果，逐漸形成了中國(guó)的氨基酸發(fā)酵工業(yè)。

近20種氨基酸均可用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)。但是，微生物的細(xì)胞具有代謝自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使氨基酸不能過(guò)量積累。如果要在培養(yǎng)基中大量積累氨基酸，就必須解除或突破微生物的代謝調(diào)節(jié)機(jī)制。氨基酸發(fā)酵就是人為控制這種機(jī)制所取得的重大成果。從自然界中分離篩選野生菌株，控制其胞膜通透性，使之有利于分泌大量L－谷氨酸，這也是獲得L－谷氨酸發(fā)酵微生物優(yōu)良菌株的重要途徑。其次通過(guò)對(duì)產(chǎn)L－谷氨酸菌株的人工誘變，選育產(chǎn)氨基酸的各種突變株，是獲得其他氨基酸發(fā)酵微生物優(yōu)良菌株的有效方法。

L－谷氨酸發(fā)酵微生物的優(yōu)良菌株多在棒狀桿菌屬、微桿菌屬、節(jié)桿菌屬和短桿菌屬中。具有下述共同特性：

1.細(xì)胞形態(tài)為短桿至棒狀。

2.無(wú)鞭毛，不運(yùn)動(dòng)。

3.不形成芽孢。

4.革蘭氏陽(yáng)性。

5.要求生物素（利用石蠟為碳源的要求硫胺素）。

6.在通氣培養(yǎng)條件下產(chǎn)生大量L－谷氨酸。

此外，其他細(xì)菌、放線菌和真菌中的一些屬種也有產(chǎn)L－谷氨酸的菌株，但產(chǎn)酸率較低。

產(chǎn)其他氨基酸的微生物，主要是對(duì)上述產(chǎn)L－谷氨酸的優(yōu)良菌株進(jìn)行人工誘變后選育出的各種突變株：

1.營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株。利用營(yíng)養(yǎng)缺陷型突變株發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸的關(guān)鍵是限制某種反饋抑制物或阻遏物的量，以解除代謝調(diào)節(jié)機(jī)制而有利于代謝中間體或最終產(chǎn)物的過(guò)量積累。因此，不同氨基酸缺陷型生長(zhǎng)在含有限量的所要求氨基酸的培養(yǎng)基中，往往能產(chǎn)生和積累大量某種氨基酸。例如，L－賴氨酸的生產(chǎn)菌株多采用高絲氨酸缺陷型突變株，而精氨酸缺陷型突變株往往產(chǎn)生鳥(niǎo)氨酸或瓜氨酸等。

2.調(diào)節(jié)突變株。采用調(diào)節(jié)突變株發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸是成功的工藝之一，因?yàn)檫@類突變株一旦對(duì)氨基酸結(jié)構(gòu)類似物具備了抗性之后，其正常代謝調(diào)節(jié)機(jī)制即被解除，因而能夠積累大量的相應(yīng)的氨基酸。

3.營(yíng)養(yǎng)缺陷型與抗反饋調(diào)節(jié)多重突變株。采用這類多重突變株對(duì)提高某些氨基酸的發(fā)酵產(chǎn)率有明顯的效果。例如，生產(chǎn)L－精氨酸、L－色氨酸、L－苯丙氨酸、L－酪氨酸、L－白氨酸和L－蘇氨酸等就常采用多重突變株。

此外，還可利用添加前體物和酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)氨基酸。特別是遺傳工程技術(shù)的應(yīng)用，在獲得或改造氨基酸發(fā)酵微生物高產(chǎn)菌株方面，出現(xiàn)了可喜的進(jìn)展。