谷氨酸發酵

谷氨酸的生物合成途徑大致是：葡萄糖經糖酵解(EMP途徑)和己糖磷酸支路(HMP途徑)生成丙酮酸，再氧化成乙醯輔酶A(乙醯COA)，然後進入三羧酸循環，生成α酮戊二酸。α-酮戊二酸在谷氨酸脫氫酶的催化及有NH4+存在的條件下，生成谷氨酸。當生物素缺乏時，菌種生長十分緩慢；當生物素過量時，則轉為乳酸發酵。因此，一般將生物素控制在亞適量條件下，才能得到高產量的谷氨酸。

在谷氨酸發酵中，如果能夠改變細胞膜的通透性，使谷氨酸不斷地排到細胞外面，就會大量生成谷氨酸。研究表明，影響細胞膜通透性的主要因素是細胞膜中的磷脂含量。因此，對谷氨酸產生菌的選育，往往從控制磷脂的合成或使細胞膜受損傷入手，如生物素缺陷型菌種的選育。生物素是不飽和脂肪酸合成過程中所需的乙醯CoA的輔酶。生物素缺陷型菌種因不能合成生物素，從而抑制了不飽和脂肪酸的合成。而不飽和脂肪酸是磷脂的組成成分之一。因此，磷脂的合成量也相應減少，這就會導致細胞膜結構不完整，提高細胞膜對谷氨酸的通透性。

在發酵過程中，氧、溫度、pH和磷酸鹽等的調節和控制如下：①氧。谷氨酸產生菌是好氧菌，通風和攪拌不僅會影響菌種對氮源和碳源的利用率，而且會影響發酵周期和谷氨酸的合成量。尤其是在發酵後期，加大通氣量有利於谷氨酸的合成。②溫度。菌種生長的最適溫度為30～32 ℃。當菌體生長到穩定期，適當提高溫度有利於產酸，因此，在發酵後期，可將溫度提高到34～37 ℃。③pH。谷氨酸產生菌發酵的最適pH在7.0～8.0。但在發酵過程中，隨著營養物質的利用，代謝產物的積累，培養液的pH會不斷變化。如隨著氮源的利用，放出氨，pH會上升；當糖被利用生成有機酸時，pH會下降。④磷酸鹽。它是谷氨酸發酵過程中必需的，但濃度不能過高，否則會轉向纈氨酸發酵。發酵結束后，常用離子交換樹脂法等進行提取。

谷氨酸除用於製造味精外，還可以用來治療神經衰弱以及配製營養注射液等。我國的谷氨酸發酵雖然在產量、質量等方面有了較大的提高，但與國外先進水平相比還存在一定差距。主要表現在：設備陳舊，規模小，自控水平、轉化率和提取率低，易受噬菌體污染，廢水污染問題尚未完全解決等。