發(fā)布時間:2012-11-07 16:14:14
(一)碳氮源
嘌呤核酸類物質(zhì)的生物發(fā)酵消泡劑的發(fā)酵生產(chǎn),碳源多用葡萄糖,可考慮使用淀粉水解液。氮源有氯化銨、硫酸銨或尿素等,需用量一般較高。
(二)無機(jī)鹽
對無機(jī)鹽的要求,各菌有所不同。肌苷生產(chǎn)菌中可溶性磷酸鹽多時,會顯著抑制肌苷的積累,而非水溶性磷酸鹽則具促進(jìn)作用。作為肌苷酸生產(chǎn)的產(chǎn)氨短桿菌,有些菌株需要高達(dá)1%的磷酸氫二鉀和磷酸二氫鉀,也相應(yīng)地添加高濃度硫酸鎂。
(三)氨基酸、嘌呤和維生素
加入酪朊氨基酸可促進(jìn)菌體生長與IMP的積累,它的促進(jìn)作用能為添加組氨酸、賴參酸、高絲氨酸、甘氨酸及丙氨酸的混合物(各4.0mg/L)所代替。
一般核酸類物質(zhì)生產(chǎn)菌都是有關(guān)的營養(yǎng)缺陷型,培養(yǎng)基中加入亞適量的有關(guān)嘌呤或含有有關(guān)嘌呤的物質(zhì)如酵母膏等是必需的。
(四)微量元素
使用產(chǎn)氨短桿菌,無論是從頭合成,還是補(bǔ)救合成,5'-IMP積累都受非常低濃度Mn2+的顯著影響。Mn2+限量時,會引起細(xì)胞形態(tài)變化,造成細(xì)胞伸長或膨脹,呈不規(guī)則形,積累IMP。若Mn2+過量,則IMP產(chǎn)量急減,轉(zhuǎn)換成次黃嘌呤發(fā)酵。在Mn2+限量和腺嘌呤亞適量下,生物發(fā)酵消泡劑在發(fā)酵過程的化學(xué)變化是不同的。在發(fā)酵初期(2-3天)積累次黃嘌呤,發(fā)酵后期(第3天后),IMP的生成與次黃嘌呤的消失同時進(jìn)行。
生物發(fā)酵消泡劑在發(fā)酵培養(yǎng)第二天后,也發(fā)生細(xì)胞形態(tài)的變化,異常形態(tài)細(xì)胞迅速增多。這顯示細(xì)胞形態(tài)和積累IMP有著一種密切的關(guān)系。這是由于隨著這種異常形態(tài)細(xì)胞的出現(xiàn),與IMP補(bǔ)救合成有關(guān)的磷酸核糖焦磷酸激酶、次黃嘌呤焦磷酸轉(zhuǎn)移酶及5ˊ-磷酸核糖等漏出胞外,分泌于培養(yǎng)基中,催化R5P,PRPP與Hx結(jié)合,形成IMP。當(dāng)Mn2+過量時,并不發(fā)生這樣的分泌,上述物質(zhì)仍留在菌體內(nèi)。這表明,Mn2+與胞膜透性有著密切的關(guān)系。還有研究表明,在培養(yǎng)后期,由于突變株從頭合成途徑所形成的IMP也分泌于細(xì)胞外,排除相應(yīng)的代謝抑制與阻遏作用,使細(xì)胞內(nèi)IMP的生物合成繼續(xù)進(jìn)行'再不斷地漏出外,在胞外積累IMP。
Mn2+與生物素都與細(xì)胞膜透性有關(guān),產(chǎn)氨短桿菌也是要求生物素的菌株,那么它們之間有無聯(lián)系呢?研究表明,生物素添加量的控制僅影響菌的生長,而IMP只是在生物素充足、腺瞟呤適量時才積累;另一方面,通過控制Mn2+濃度,研究了IMP在發(fā)酵時細(xì)胞內(nèi)脂肪酸含量的情況,發(fā)現(xiàn)Mn2+亞適量時,細(xì)胞內(nèi)的脂肪酸含量反而增加,與生物素亞適量正好相反,表明兩者對細(xì)胞膜透性的機(jī)制是不一樣的。有人由產(chǎn)氨短桿菌誘變得到一株喪失GMP合成酶的鳥瞟呤缺陷型菌株,研究積累XMP的情況,當(dāng)Mn2+過量時,盡管細(xì)胞形態(tài)呈正常的短桿狀,卻仍能積累XMP。
IMP與XMP只是在嘌呤堿基的第2位上有無羥基,然而兩者對細(xì)胞膜的滲透性卻迥然不同。這究竟是因為透過物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)決定的,還是由于細(xì)胞膜滲透機(jī)制專一性的原因,或是兩者相互作用的結(jié)果,尚不清楚。
在使用大型發(fā)酵罐的工業(yè)生產(chǎn)中,要把Mn2+控制在10-20 ug/L的濃度范圍內(nèi),并非易事,況且發(fā)酵工業(yè)上所用的工業(yè)原料和工業(yè)用水都含有較多的Mn2+。為了解決這個問題,可以采用兩種方法:一是在生物發(fā)酵消泡劑發(fā)酵期間添加表面活性劑,對積累IMP是有效的;另一種方法是選育對Mn2+中有抗性的突變株。
(五)培養(yǎng)條件
pH一般控制在5-7,范圍比較寬。溫度方面一般在30℃左右。特殊的是IMP生產(chǎn)中,發(fā)現(xiàn)有一枯草桿菌突變株在30℃培養(yǎng)時,不僅積累IMP,不副生次黃嘌呤。但在40℃培養(yǎng)時,卻僅有IMP的積累,其產(chǎn)量明顯增加;另一突變株在40℃培養(yǎng),還能把添加于培養(yǎng)基中的次黃嘌呤高效率地轉(zhuǎn)化成IMP,這可以認(rèn)為是由于Hx-IMP的補(bǔ)救途徑為溫度所激活的緣故。
本文參考《發(fā)酵微生物學(xué)》一書。
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