生物素過量帶來的問題及谷氨酸發酵消泡劑

發布時間：2012-8-14 14:21

選用油酸缺陷型在大量的研究工作中，發現了這樣的現象，即培養基中缺乏生物素時，只要加入油酸，就能起到和生物素相同的效果。如上所述，生物素與谷氨酸發酵消泡劑的作用在于影響細胞膜中的脂肪酸，而油酸的加入直接增加了合成磷脂所需的不飽和脂肪酸，所以，選育油酸缺陷型就成為重要的替代手段。當選用油酸缺陷型時，只要控制油酸的亞適量，就能控制細胞膜的透性，而與生物素的含量無關。選用甘油缺陷型實驗證明，限量甘油(0.02%)培養，細胞膜的磷脂含量只有非甘油缺陷型菌株的50%。只有甘油的加入量起作用，而與生物素及油酸的含量無關。這些現象都可以解釋一個問題，那就是因為磷脂是由脂肪酸、甘油、磷酸和R（膽堿、乙醇酸、絲氨酸、肌醇）4部分組成，缺少其中的一個都不可能合成，控制其中之一，都可以控制磷脂的含量。溫度敏感性變異株當細菌進行誘變處理后，可以獲得溫度敏感性變異株。例如，在30℃時生長旺盛，而在較高溫度（如37℃）則不生長，或稍生長，而能大量生成谷氨酸。于是可用這樣的變異株在富含生物素的培養基中，前期進行30℃培養，當菌的生長達到最大時，提高溫度至40℃，使其大量積累谷氨酸。添加飽和脂肪酸酯類等的效果在生物素豐富的條件下，添加聚氧乙烯乙二醇的棕櫚酸(C18)、十七烷酸(C17)、硬脂酸(C16)等的飽和脂肪酸酯類或飽和脂肪酸，都能使大量谷氨酸排出于菌體外。表面活性劑、高級飽和酸的作用，不在于它的表面效果，而是在不飽和脂肪酸的合成過程中，作為抗代謝物具有抑制作用，對生物素或油酸有拮抗作用，阻遏脂肪酸生物合成，于是磷脂形成減少，膜透性加大，有利于谷氨酸向外滲漏。添加青霉素的效果在生物素豐富時，培養中途如果添加青霉索、谷氨酸發酵消泡劑，可以使谷氨酸生成。青霉素的作用機制與控制生物索、控制油酸或添加表面活性劑及控制甘油的機制均不同。添加青霉素與谷氨酸發酵消泡劑是抑制細菌細胞壁的后期合成，對細胞壁糖肽生物合成系統起作用。這是因為青霉素取代合成糖肽的底物而和酶的活性中心結合，使網狀結構連接不起來，結果形成不完全的細胞壁。沒有細胞壁保護的細胞膜由于膜內外的滲透壓差，使細胞膜受到機械損傷，失去了作為滲透障礙物的作用，從而使谷氨酸排出；另一種解釋是：青霉素雖不能抑制磷脂的合成，但能造成磷脂向胞外分泌。無論是青霉素，還是表面活性劑，或是飽和脂肪酸，都必須在藥劑添加之后，菌體仍然進行分裂增殖，完成谷氨酸非積累型細胞向谷氨酸積累型細胞轉變。在休止細胞中添加藥劑，將不起作用。在高濃度油酸的條件下，表面活性劑并沒有效果，但添加青霉素是有效的。本文參考《發酵微生物學》一書。

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