刘景阳,刘云鹏,徐庆阳,2,3*

1(天津科技大学 生物工程学院,天津,300457) 2(天津市氨基酸高效绿色制造工程实验室,天津,300457) 3(代谢控制发酵技术国家地方联合工程实验室,天津,300457)

谷氨酸是有机体内氮代谢的基础氨基酸之一,在生命体内物质代谢方面扮演着重要的角色[1-3]。由于其独特的生理功能,被广泛应用于食品、医药、化工、化妆品和饲料行业,成为了世界上产量最大的氨基酸产品[4-5]。目前,生物素亚适量型菌株是谷氨酸发酵较为普遍使用的菌株,具有发酵周期短、产酸稳定、提取收率高和不易染菌等优点[6]。但从整个发酵周期来看,不难发现采用生物素亚适量工艺发酵时,在发酵后期菌体活力和产酸速率会有大幅度的下降,同时伴随着泡沫的大量产生。这是由于菌体的生产能力不仅取决于菌体本身的性能,还必须给予菌体合适的环境,在发酵后期,培养基中养分不足以维持菌体正常生理代谢和合成产物的需要时,菌体活力下降,过早自溶[7],而谷氨酸菌体的衰老自溶使得菌体蛋白和胶体物质析出,加剧泡沫的产生,降低氧的传递效率[8-9]。随着发酵液中溶氧的降低,谷氨酸脱氢酶的活力下降,乳酸脱氢酶活力上升,胞内氧化还原电势升高,在其共同作用下,谷氨酸发酵的代谢流流向三羧酸(tricarboxylic acid,TCA)循环的还原臂途径和乳酸合成途径,从而导致谷氨酸产量下降和杂酸产量的上升[10]。

全营养流加主要是选择适当的全营养培养，在合适的时间内进行营养的补加,通过补加的营养来弥补菌体因生长代谢而消耗的营养物质,使其一直处于适宜的生活环境中,从而提高菌体活力、防止菌体衰老,进而使得代谢流充分地流向谷氨酸,避免杂酸的产生；……