天津科技大學氨基酸發(fā)酵工藝學

1、氨基酸發(fā)酵工藝學第一節(jié) 學習氨基酸發(fā)酵工藝學的目的、研究對象、任務及內容 氨基酸發(fā)酵是典型的代謝控制發(fā)酵,由發(fā)酵所生成的產物氨基酸,都是微生物的中間代謝產物,它的積累是建立于對微生物正常代謝的抑制。在脫氧核糖核酸(DNA)的分子水平上改變、控制微生物的代謝,使有用產物大量生成、積累。 以探討氨基酸發(fā)酵工廠的生產技術為主要目的。氨基酸發(fā)酵生產以發(fā)酵為主,發(fā)酵的好壞是整個生產的關鍵,但后處理提純操作和提純設備選用當否,也會大大影響總的得率。氨基酸發(fā)酵工藝學研究的對象應該包括從投入原料到最終產品獲得的整個過程,其中有微生物生化問題、生化工程問題,也有分析與設備問題。 今后的發(fā)展是采用誘變、細胞工程、

2、基因工程的手段選育出從遺傳角度解除了反饋調節(jié)和遺傳性穩(wěn)定的更理想菌種,提高產酸;采用過程控制,進行最優(yōu)化控制,連續(xù)化、自動化,穩(wěn)產、高產;探求新工藝、新設備,以提高產率和收得率;研究發(fā)酵機制等問題,以便能更好地控制氨基酸這樣微生物中間代謝產物的發(fā)酵。 緒論第一章 淀粉水解糖的制備 第一節(jié)淀粉的組成及其特性 淀粉為白色無定形結晶粉末,淀粉的形狀有圓形、橢圓形和多角形三種。淀粉顆粒的大小隨淀粉種類的不同而差別很大。淀粉的組成:淀粉分子是由許多葡萄糖脫水縮聚而成的高分子化合物,用(C6H10O5)n這個實驗式來表示。淀粉一般可分為直鏈淀粉和支鏈淀粉兩部分。直鏈淀粉是由不分支的葡萄糖所構成,葡萄糖分子

3、間以 -1,4-糖苷鍵聚合而成,呈鏈狀結構,聚合度約100600之間,它的水懸浮液加熱時,不產生糊精,而以膠體狀態(tài)溶解,遇碘反應是純藍色。支鏈淀粉(膠淀粉)其直鏈由葡萄糖分子以-1,4-糖苷鍵相連結,而支鏈與直鏈葡萄糖分子以-1,6-糖苷鍵相連結,分子呈樹狀,它是一種膨脹性的物質,置于水中加熱時成為膠粘的糊狀物,而且只有在加熱加壓的條件下,才能溶解于水,遇碘呈紫紅色反應。淀粉沒有還原性，也沒有甜味，不溶于冷水、酒精、醚等有機溶劑中。淀粉在熱水中能吸收水分而膨脹，最后淀粉粒破裂，淀粉分子溶解于水中形成帶有粘性的淀粉糊，這個過程稱為糊化。第一階段:淀粉緩慢地可逆地吸收水分,淀粉顆粒已有些微膨脹。第

4、二階段:當溫度升到大約65 時,淀粉顆粒經過不可逆地突然很快地吸收大量水分后,膨脹粘度增加很大。第三階段:當溫度繼續(xù)升高,淀粉顆粒變成無形空囊,可溶性淀粉浸出,成為半透明的均質膠體。 第一章 淀粉水解糖的制備 第二節(jié) 淀粉水解糖的制備方法 一、淀粉水解糖的生產意義和水解糖的質量要求 二、淀粉水解的方法及其比較 1、酸解法 2、酶酸法 3、酸酶法 4、雙酶法 第一章 淀粉水解糖的制備 第三節(jié) 雙酶法制糖工藝 淀粉雙酶法制糖工藝主要包括:淀粉的液化和糖化兩個步驟。液化是利用液化酶使淀粉糊化,粘度降低,并水解到糊精和低聚糖的程度。糖化是用糖化酶將液化產物進一步徹底水解成葡萄糖的過程。 第二章 谷氨酸

5、發(fā)酵機制第一節(jié) 谷氨酸的生物合成途徑一、生成谷氨酸的主要酶反應 (1)谷氨酸脫氫酶(GHD)所催化的還原氨基化反應 (2)轉氨酶(AT)催化的轉氨反應 (3)谷氨酸合成酶(GS)催化的反應第二章 谷氨酸發(fā)酵機制二、谷氨酸生物合成的理想途徑 由葡萄糖發(fā)酵生成谷氨酸的理想途徑如下 第二章 谷氨酸發(fā)酵機制谷氨酸發(fā)酵的代謝途徑如下圖所示 第二章 谷氨酸發(fā)酵機制黃色短桿菌中谷氨酸的代謝調節(jié)機制如下圖所示 第二章 谷氨酸發(fā)酵機制三、谷氨酸生產菌的育種思路 第二章 谷氨酸發(fā)酵機制1.切斷或減弱支路代謝 2.解除自身的反饋抑制 3.增加前體物的合成 4.提高細胞膜的滲透性 5.強化能量代謝6.利用基因工程技術

6、構建谷氨酸工程菌株 谷氨酸生產菌的具體育種思路 第二章 谷氨酸發(fā)酵機制在谷氨酸發(fā)酵時,糖酵解經過EMP及HMP兩個途徑進行,生物素充足菌HMP所占比例是38%,控制生物素亞適量的結果,發(fā)酵產酸期,EMP所占的比例更大,HMP所占比例約為26%。由葡萄糖生物合成谷氨酸的代謝途徑中的主要過程至少有16步酶促反應。在糖質原料發(fā)酵法生產谷氨酸時,應盡量控制通過CO2固定反應供給四碳二羧酸;在谷氨酸發(fā)酵的菌體生長期,需要異檸檬酸裂解酶反應,走乙醛酸循環(huán)途徑。菌體生長期之后,進入谷氨酸生成期,最好沒有異檸檬酸裂解酶反應,封閉乙醛酸循環(huán)。在生長之后,理想的發(fā)酵按如下反應進行: C6H12O6+NH3+1.5

7、O2 C6H9O4N+CO2+3H2O理論收率為81.7%。四碳二羧酸是100%通過CO2固定反應供給。若通過乙醛酸循環(huán)供給四碳二羧酸,則理論收率僅為54.4%,實際收率處于中間值。 四、谷氨酸發(fā)酵的代謝途徑 第二章 谷氨酸發(fā)酵機制第二節(jié) 谷氨酸生物合成的調節(jié)機制 一、優(yōu)先合成與反饋調節(jié)二、糖代謝的調節(jié) 三、氮代謝的調節(jié) 四、其它調節(jié) 第二章 谷氨酸發(fā)酵機制第三節(jié) 谷氨酸發(fā)酵中如何控制細胞膜的滲透性 一、控制細胞膜滲透性的方法 .化學控制方法 2.物理控制方法 二、強制發(fā)酵控制工藝第三章 谷氨酸生產菌的特征、育種及擴大培養(yǎng)第一節(jié) 谷氨酸生產菌的主要特征與菌學性質 現有谷氨酸生產菌主要是棒狀桿菌

8、屬、短桿菌屬、小桿菌屬及節(jié)桿菌屬中的細菌。 1.棒狀桿菌屬(Corynebacterium) 2.短桿菌屬(Brevibacterium) 3.小桿菌屬(Microbacterium) 4.節(jié)桿菌屬(Arthrobacterium) 第三章 谷氨酸生產菌的特征、育種及擴大培養(yǎng)第二節(jié) 國內谷氨酸生產菌及其比較 一、北京棒桿菌(AS1299)的形態(tài)和生理特征二、鈍齒棒桿菌(AS1542)的形態(tài)和生理特征 三、天津短桿菌(T6-13)的形態(tài)和生理特征 四、北京棒桿菌(7338)與鈍齒棒桿菌(B9)的比較 五、天津短桿菌(T6-13)與鈍齒桿菌(B9)的比較 六、目前味精行業(yè)采用的主要菌株 S9114

9、 華南理工大學 FD415 上海復旦大學 TG961 天津科技大學第三章 谷氨酸生產菌的特征、育種及擴大培養(yǎng)第三節(jié) 谷氨酸生產菌在發(fā)酵過程中的形態(tài)變化 一、種子的菌體形態(tài) 斜面和一、二級種子培養(yǎng)在不同培養(yǎng)條件下,細胞形態(tài)基本相似。斜面培養(yǎng)的菌體較細小,一、二級種子比斜面菌體大而粗壯,革蘭氏染色深。多為短桿至棒桿狀,有的微呈彎曲狀,兩端鈍圓,無分枝;細胞排列呈單個、成對及V字形,有柵狀或不規(guī)則聚塊;分裂的細胞大小為0.70.9*1.03.4um。由于生物素充足,繁殖的菌體細胞均為谷氨酸非積累型細胞。 二、谷氨酸發(fā)酵不同階段的菌體形態(tài) 從谷氨酸發(fā)酵中菌體形態(tài)的變化來看,大致可以分為長菌型細胞、轉移

10、期細胞和產酸型細胞3種不同時期的細胞形態(tài).三、谷氨酸發(fā)酵感染噬菌體后的菌體形態(tài) 發(fā)酵前期感染噬菌體后,菌體細胞明顯減少,細胞不規(guī)則,發(fā)圓、發(fā)胖,缺乏字形排列,有明顯的細胞碎片,嚴重時出現拉絲、拉網,互相堆在一起,幾乎找不到完整的菌體細胞,類似蛛網或魚翅狀。 在發(fā)酵中、后期感染噬菌體后,菌體細胞形態(tài)不規(guī)則,邊緣不整齊,有的邊緣似乎有許多毛刺狀的東西,有細胞碎片 。第三章 谷氨酸生產菌的特征、育種及擴大培養(yǎng)第四節(jié) 谷氨酸發(fā)酵的代謝控制育種 一、日常菌種工作 二、選育耐高滲透壓菌種 三、選育不分解利用谷氨酸的突變株 四、選育細胞膜滲透性好的突變株 五、選育強化CO2固定反應的突變株 六、選育減弱乙醛

11、酸循環(huán)的突變株 七、選育強化三羧酸循環(huán)中從檸檬酸到-酮戊二酸代謝的突變株 八、選育解除谷氨酸對谷氨酸脫氫酶反饋調節(jié)的突變株 九、強化能量代謝十、選育減弱HMP途徑后段酶活性的突變株 第三章 谷氨酸生產菌的特征、育種及擴大培養(yǎng)第五節(jié) 應用生物工程新技術選育谷氨酸生產菌一、應用原生質體融合新技術選育谷氨酸生產菌二、應用轉化法選育谷氨酸生產菌三、應用轉導法選育谷氨酸生產菌四、應用重組DNA技術構建谷氨酸工程菌五、應用固定化細胞技術發(fā)酵生產谷氨酸 第三章 谷氨酸生產菌的特征、育種及擴大培養(yǎng)第六節(jié) 菌種的擴大培養(yǎng)和種子的質量要求 斜面菌種一級種子培養(yǎng)二級種子培養(yǎng) 發(fā)酵罐 種子培養(yǎng)過程第四章 谷氨酸發(fā)酵控

12、制第一節(jié) 發(fā)酵培養(yǎng)基一、碳源 目前所發(fā)現的谷氨酸產生菌均不能利用淀粉,只能利用葡萄糖、果糖、蔗糖和麥芽糖等,有些菌種能夠利用醋酸、乙醇、正烷烴等作碳源。二、氮源 無機氮源: (1)尿素 (2)液氮 (3)碳酸氫銨 有機氮源:主要是蛋白質、胨、氨基酸等。谷氨酸發(fā)酵的有機氮源常用玉米漿、麩皮水解液、豆餅水解液和糖蜜等。三、無機鹽 (1) 磷酸鹽 (2) 硫酸鎂 (3) 鉀鹽 (4) 微量元素四、生長因子 (1) 生物素 (2) 維生素B1第四章 谷氨酸發(fā)酵控制第二節(jié) 溫度對谷氨酸發(fā)酵的影響 溫度對谷氨酸發(fā)酵的影響是多方面的。從酶反應動力學來看,溫度升高,反應速度加快,產物生成速度提前。酶是蛋白質，

13、收熱容易失活，溫度愈高失活愈快,菌體易衰老,影響發(fā)酵液的性質來間接影響發(fā)酵,影響基質和氧的溶解從而影響發(fā)酵。溫度影響細胞中酶的活性,而影響代謝途徑方向。 各種微生物在一定條件下,都有一個最適的生長溫度范圍。谷氨酸產生菌的最適生長溫度為3040,產生谷氨酸的最適為3537。若溫度過高,菌體容易衰老。生產上表現為OD值增長慢,pH值高,耗糖慢,發(fā)酵周期長,谷氨酸生成少。應及時降溫,采用小通風,流加尿素以少量多次;必要是時可補加玉米漿,以促進生長。適當提高溫度可加快發(fā)酵速率。第四章 谷氨酸發(fā)酵控制第三節(jié) pH值對谷氨酸發(fā)酵的影響 一、 pH值對谷氨酸發(fā)酵的影響二、發(fā)酵過程pH 值的變化及控制 第四章

14、 谷氨酸發(fā)酵控制第四節(jié) 供氧對谷氨酸發(fā)酵的影響 一、溶解氧與谷氨酸的需氧量二、供氧對谷氨酸發(fā)酵的影響三、供氧與其他發(fā)酵工藝條件的關系四、氧對發(fā)酵影響的微生物生理學考察第四章 谷氨酸發(fā)酵控制第五節(jié) 泡沫的消除 一、泡沫對發(fā)酵的影響二、泡沫的形成和性質三、發(fā)酵過程泡沫形成的規(guī)律四、泡沫的消除第四章 谷氨酸發(fā)酵控制第六節(jié) 發(fā)酵過程主要變化及中間代謝控制 1.適應期2.對數生長期3.轉化期4.產酸期谷氨酸的發(fā)酵過程曲線第四章 谷氨酸發(fā)酵控制第七節(jié) 異常發(fā)酵現象及其處理 一、常見的異常發(fā)酵現象及其處理方法 序異常現象原因分析 處理方法 10時pH值高(1)初尿過多(2)尿素滅菌溫度過高、時間過長停攪拌,

15、小通風,待菌體生長,pH下降后再按正常發(fā)酵進行 2發(fā)酵前期pH值過高(1)初尿過多(2)菌種被燒死(3)種子感染噬菌體(4)培養(yǎng)基缺乏或抑制菌體生長 (1)按第1項方法處理(2)補種(3)按感染噬菌體處理 (4)根據情況補料,補種(5)均先停攪拌、小通風3菌體生長緩慢或不長 (1)感染噬菌體 (2)培養(yǎng)基貧乏(3)菌種老化 (4)前期風量過大,或初尿過多抑制生長(1)按感染噬菌體處理(2)補料,并停攪拌(3)換種、補種(4)停攪拌、小通風4中后期耗糖慢、產酸低(1)菌種老化 (2)前期風量過大后期無力 (3)種子或發(fā)酵前期溫度過高 (4)生物素不足(1) 略減風量,如殘?zhí)歉呖裳a種,或并罐發(fā)酵(

16、2) 略減風量,如殘?zhí)歉呖裳a種,或并罐發(fā)酵(3) 略減風量,如殘?zhí)歉呖裳a種,或并罐發(fā)酵(4) 補料 514h后OD值繼上升 (1)生物素過量(2)染菌 (1)提高風量,提高溫度(2)按染菌處理第七節(jié) 異常發(fā)酵現象及其處理 6耗糖快,pH偏低, 產酸低 (1) 培養(yǎng)基豐富,生物素過量 (2) pH低,流尿不及時(3) 通風不足,空氣短路,攪拌轉速低(4) 感染雜菌(1)提高風量,提高pH(2)及時流尿,提高pH(3)提高風量,提高pH(4)按染菌處理 7發(fā)酵液變紅色 生物素充足,風量不足提高風量8谷氨酸生成后又下跌(1)pH偏低,NH4+過量,谷氨酸轉變?yōu)楣弱０?2)大量下跌,可能染菌(1)及時

17、流尿,提高pH(2)按染菌處理 9泡沫太多(1)水解糖質量不好(2)染菌(1)改進水解糖質量(2)按染菌處理 第七節(jié) 異常發(fā)酵現象及其處理 第四章 谷氨酸發(fā)酵控制第八節(jié) 發(fā)展方向改進發(fā)酵工藝1.一次高濃度糖發(fā)酵2.降低發(fā)酵初糖濃度,連續(xù)流加糖發(fā)酵3.混合碳源發(fā)酵4.應用電子計算機控制和管理發(fā)酵,使發(fā)酵工藝最佳化5.固定化活細胞連續(xù)發(fā)酵生產谷氨酸 第五章 噬菌體與雜菌的防治 第一節(jié) 谷氨酸發(fā)酵中噬菌體的污染與防治 噬菌體對谷氨酸發(fā)酵的危害,輕則減產,重則會引起發(fā)酵液全部倒棄,造成嚴重塤失。谷氨酸生產菌的噬菌體,一般在25-35、pH5-9時較為穩(wěn)定,易受熱變性（60-70,10-15min),對

18、氧化物敏感,可被酸堿致死。 凡能引起蛋白質變性的化學藥品都可以使噬菌體失活。第五章 噬菌體與雜菌的防治 第二節(jié) 噬菌體浸染的異?，F象與嚴重污染的早期預報 1.噬菌體浸染的異?，F象 2.噬菌體嚴重污染的早期預報 3.噬菌體污染的檢查方法 第六章 谷氨酸的提取 第一節(jié) 概 述 將谷氨酸生產菌在發(fā)酵液中積累的L-谷氨酸提取出來,再進一步中和、除鐵、脫色、加工精制成谷氨酸單鈉鹽叫提煉。 谷氨酸是發(fā)酵的目的物,它溶解在發(fā)酵液中,而在發(fā)酵液中還存在菌體、殘?zhí)恰⑸?、膠體物質以及其他發(fā)酵副產物。 提取工藝的選擇原則:工藝簡單,操作方便,提取收率高,產品純度高,勞動強度小,設備簡單,造價低,使用的原材料、藥品

19、價廉,來源容易。 第六章 谷氨酸的提取 主要提取方法簡介 (1)等電點法(2)離子交換法(3)等電-離交法(4)連續(xù)等電點法(5)金屬鹽法 (6)鹽酸水解-等電點法 (7)離子交換膜電滲析法提取谷氨酸第六章 谷氨酸的提取 第二節(jié) 谷氨酸發(fā)酵液的性質和發(fā)酵廢液的綜合利用 一、谷氨酸發(fā)酵液的主要性質二、菌體分離方法三、發(fā)酵液的綜合利用第六章 谷氨酸的提取 第三節(jié)等電點法提取谷氨酸 1、等電點法提取谷氨酸的原理 (1)谷氨酸的兩性解離與等電點 I： 谷氨酸的離子狀態(tài) II：不同pH時谷氨酸的電離情況與離子形式 III：谷氨酸等電點的性質 (2)谷氨酸溶解度 I:pH值對谷氨酸溶解度的影響 II: 溫

20、度對谷氨酸溶解度的影響 III:雜質對谷氨酸溶解度的影響 第六章 谷氨酸的提取 等電點法提取谷氨酸的原理 等電點法是谷氨酸提取方法中最簡單的一種方法,由于設備簡單、操作簡便、投資少等優(yōu)點,谷氨酸發(fā)酵液不經除菌或除菌、不經濃縮或濃縮處理、在常溫或低溫下加鹽酸調至谷氨酸的等電點pH3.22,使谷氨酸呈過飽和狀態(tài)結晶析出。 谷氨酸分子中含有2個酸性的羧基和一個堿性的氨基,在不同的pH值溶液中以GA+、GA 、GA-、GA、表示。 pH 為3.22時,大部分谷氨酸以GA形式存在,此時谷氨酸的氨基和羧基的離解程度相等,總靜電荷為零。 谷氨酸的等電點習慣上常以pI代表?？傡o電荷等于零,由于谷氨酸分子之間的

21、相互碰撞,并通過靜電引力的作用,會結合成較大的聚合題體而沉淀析出。因而在等電點時,谷氨酸的溶解度最小。 谷氨酸的溶解度 lgs=0.533I+0.01613t pH對谷氨酸溶解度的影響 谷氨酸的溶解度隨PH值的改變而改變, pH 3.22和在30%以上的高濃度鹽酸下,溶解度便顯著減少到最低點。 溫度對谷氨酸溶解度的影響 谷氨酸溶解度受溫度的影響較大,溫度越低,溶解度越小。 第六章 谷氨酸的提取 第三節(jié)等電點法提取谷氨酸 二、谷氨酸的結晶（1）谷氨酸的晶型及其性質 （2）影響谷氨酸結晶的主要因素 （3）型結晶的形成第六章 谷氨酸的提取 第三節(jié)等電點法提取谷氨酸 三、等電點工藝的類型 （1）直接常

22、溫等電點法（2）帶菌體冷凍低溫一次等電法（3）除菌體常溫等電點法（4）濃縮、水解等電點法（5）低溫濃縮等電點法（6）谷氨酸發(fā)酵液連續(xù)等電工藝第六章 谷氨酸的提取 第四節(jié)等電點離子交換法提取谷氨酸 一、工藝流程發(fā)酵液加鹽酸（或高流分母液pH1.5)育晶2h(pH4-5)育晶2h(pH3.5-3.8)加鹽酸（或高流分母液pH1.5)育晶2h(pH3.0-3.2)加鹽酸（或高流分母液pH1.5)攪拌育晶20-16h沉淀4h細谷氨酸母液谷氨酸上離子交換柱洗脫后流分高流分初流分第六章 谷氨酸的提取 第五節(jié) 廢液的處理與環(huán)保高濃度廢水（7波美）-通液氨調節(jié)pH至4.6-四效蒸發(fā)器濃縮（26波美）-噴漿造粒

23、-復合肥 低濃度廢水-厭氧處理-好氧處理-排放 第七章 谷氨酸制味精 谷氨酸中和沉淀脫色過濾脫色過濾濃縮結晶離心分離小結晶母液結晶味精干燥拌鹽粉碎粉狀味精水(或渣水)碳酸鈉活性炭硫化堿谷氨酸回調pH活性炭脫色活性炭二次脫色硫化堿晶種流加母液蒸餾水GH15顆?；钚蕴棵撋稍镞^篩粉狀味精活性炭硫化堿第一節(jié) 谷氨酸制味精的工藝流程 第七章 谷氨酸制味精 第二節(jié) 味精的結晶操作 結晶的過程通常包括晶核的形成和晶體的長大兩個階段。首先在溶液中產生細小的晶核,隨后以這些晶核為中心,繼續(xù)在晶核表面吸附周圍溶質分子,使晶粒不斷長大。 工業(yè)生產上結晶有三種不同起晶方法: (1)自然起晶法 (2)刺激起晶法 (3

24、)晶種起晶法 晶種起晶法是一個普遍被采用的方法。溶液中一旦形成晶核便分為固、液兩相,固相晶核周圍包有一層液膜。如果液膜外部的溶液仍保持著一定的過飽和狀態(tài),膜外部的溶質分子就會由于濃度差(c-c)的推動,不斷地往膜內擴散,并被晶核表面吸附。一層一層地排列,從而使晶體逐漸長大,直到溶液的濃度下降到飽和濃度時為止。 第七章 谷氨酸制味精第三節(jié) 味精的分離、干燥、 包裝和成品質量標準 一、味精的分離 味精分離一般采用三足式離心機分離.為保證表面光潔度,在離心分離過程中當母液離開晶體后,用少許50熱水噴淋晶體。二、味精的干燥 味精結晶含有一個結晶水,晶體在120就開始失去結晶水,因此干燥溫度應嚴格控制,

25、以不超過80較為合適。三、結晶味精的篩分 干燥后的結晶味精，通過不同篩目的震動篩組合，把不同顆粒的結晶味精加以分開。一般采用目、12目、20目、30目四種篩子組合。四、粉狀味精的混鹽和磨粉 .混鹽 為了調整味精的含量規(guī)格，通常在味精中添加一定量的精制食鹽。 .磨粉 干燥后的粉狀味精,與鹽混合投入萬能粉碎機進行磨粉過篩,篩目為100目。將粉碎后的味精加入型拌粉機或雙螺旋拌粉機均勻混合，包裝出廠。1.切斷或減弱支路代謝 選育減弱-酮戊二酸進一步氧化能力的突變株 從谷氨酸生物合成的代謝途徑可以看出，減弱-酮戊二酸脫氫酶復合體的活性，可以使代謝流向谷氨酸，從而使谷氨酸得到積累。 選育減弱HMP途徑后段

26、酶活性的突變株 在谷氨酸生物合成途徑中，從葡萄糖到丙酮酸的反應是由EMP途徑和HMP途徑組成的。但是，通過HMP途徑也可生成核糖、核苷酸、莽草酸、芳香族氨基酸、輔酶Q、維生素K、葉酸等物質。這些物質的生成消耗了葡萄糖，使谷氨酸的產率降低。如果削弱或切斷這些物質的合成途徑，就會使谷氨酸的產率增加。這可通過選育莽草酸缺陷型或添加芳香族氨基酸能促進生長的突變株以及抗嘌呤、嘧啶類似物或核苷酸類抗生素，如德夸菌素、狹霉素C抗性突變株來實現。 選育不分解利用谷氨酸的突變株 為了積累谷氨酸，就必須使菌種不能分解利用谷氨酸，這可通過選育以谷氨酸為唯一碳源，菌體不長或生長微弱的突變株來實現。 選育減弱乙醛酸循環(huán)

27、的突變株 四碳二羧酸是由CO2固定反應和乙醛酸循環(huán)所提供的。減弱乙醛酸循環(huán)，CO2固定反應所占的比例就會增大，谷氨酸的產率就高。這可通過選育琥珀酸敏感型突變株、不分解利用乙酸突變株、異檸檬酸裂解酶活力降低菌株來實現。 阻止谷氨酸進一步代謝 由于細胞還可以谷氨酸為前體繼續(xù)向下合成谷氨酰胺等，就必然會導致谷氨酸的積累量減少，為此，要避免谷氨酸被菌體利用，還需要切斷谷氨酸向下的代謝途徑。GO BACK2.解除菌體自身的反饋調節(jié) 選育耐高滲透壓突變株 要使菌種能高產谷氨酸,首先要使菌種具備在高糖、高谷氨酸的培養(yǎng)基中仍能正常生長、代謝的能力，即在高滲培養(yǎng)基中菌體的生長和谷氨酸的合成不受影響或影響很小。這

28、可通過選育耐高糖、耐高谷氨酸及耐高糖+高谷氨酸突變株來實現。 選育解除谷氨酸對谷氨酸脫氫酶反饋調節(jié)的突變株 當谷氨酸合成達到一定量時，谷氨酸就會反饋抑制和阻遏谷氨酸脫氫酶，使谷氨酸的合成停止，使代謝轉向天冬氨酸的合成。若解除了谷氨酸對谷氨酸脫氫酶的反饋調節(jié)，菌體就會不斷的合成谷氨酸。這可通過選育酮基丙二酸抗性、谷氨酸結構類似物抗性（如谷氨酸氧肟酸鹽）、谷氨酰胺抗性突變株來實現。 GO BACK3.增加前體物的合成 選育強化三羧酸循環(huán)中從檸檬酸到-酮戊二酸代謝的突變株 這可通過選育檸檬酸合成酶活力強突變株及抗氟乙酸、氟化鈉、重氮絲氨酸、氟檸檬酸等突變株來實現。 選育強化CO2固定反應的突變株 這

29、可通過選育以琥珀酸或蘋果酸為唯一碳源生長良好的突變株、氟丙酮酸敏感突變株以及丙酮酸或天冬氨酸缺陷突變株來實現。 GO BACK4.提高細胞膜的滲透性 選育抗Vp類衍生物突變株 選育抗Vp類衍生物，如香豆素、盧丁等突變株，都能遺傳性的改變細胞膜的滲透性。 選育溶菌酶敏感突變株。 選育二氨基庚二酸缺陷突變株。 選育溫度敏感突變株 谷氨酸溫度敏感突變株的突變位置是在決定與谷氨酸分泌有密切關系的細胞膜結構基因上，發(fā)生堿基的轉換或顛換，一個堿基為另一個堿基所置換，這樣為該基因所指導的酶，在高溫下失活，導致細胞膜某些結構的改變。當控制培養(yǎng)溫度為最適生長溫度時，菌體正常生長；當溫度提高到一定程度時，菌體便停

30、止生長而大量產酸。 GO BACK5. 強化能量代謝 谷氨酸高產菌的兩個顯著特點是:-酮戊二酸繼續(xù)向下氧化的能力微弱和乙醛酸循環(huán)微弱，使能量代謝受阻，TCA循環(huán)前一階段的代謝減慢。強化能量代謝可彌補上述兩點不足，使TCA循環(huán)前一段代謝加強，谷氨酸合成的速度加快。 選育呼吸鏈抑制劑抗性突變株 如可選育丙二酸、氧化丙二酸、氰化鉀、氰化鈉抗性突變株來實現。 選育ADP磷酸化抑制劑抗性突變株 如可選育2,4-二硝基酚、羥胺、砷、胍等抗性突變株來實現。 3選育抑制能量代謝的抗生素的抗性突變株 如可選育纈氨霉素、寡霉素等抗性突變株來實現。 GO BACK6. 其它遺傳標記 據報道，選育異亮氨酸缺陷、蛋氨酸

31、缺陷、苯丙氨酸缺陷、AEC抗性、AHV抗性、棕櫚酰谷氨酸敏感等突變株，都可不同程度的提高谷氨酸的產酸率。 GO BACK 優(yōu)先合成 谷氨酸比天冬氨酸優(yōu)先合成，谷氨酸合成過量后，抑制和阻遏自身的合成途徑，使代謝轉向合成天冬氨酸。 谷氨酸脫氫酶(GDH)的調節(jié) 谷氨酸對谷氨酸脫氫酶存在著反饋阻遏和反饋抑制。 檸檬酸合成酶的調節(jié) 檸檬酸合成酶受能荷調節(jié)、谷氨酸的反饋阻遏和順烏頭酸的反饋抑制。 異檸檬酸脫氫酶的調節(jié) 細胞內-酮戊二酸的量與異檸檬酸的量需維持平衡。當-酮戊二酸過量時,將對異檸檬酸脫氫酶發(fā)生反饋抑制作用,停止合成-酮戊二酸。 -酮戊二酸脫氫酶在谷氨酸產生菌中先天性的喪失或微弱。 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶受天冬氨酸的反饋抑制，受谷氨酸和天冬氨酸的反饋阻