Технология производства аминокислот для скота. План

L-ГЛУТАМИНОВАЯ КИСЛОТА
ВВЕДЕНИЕ. В 1908 г. японские ученые установили, что L-глутаминовая кислота, содержащаяся в водорослях Konbu, может усиливать вкус. Промышленное производство L-глутаминовой кис лоты из кислотного гидролизата клейковины пшеницы и соевого белка было начато уже в 1909 г. на фирме Ajinоmoto. В 1957 г. сотрудник фирмы Киова Хакко обнаружил, что при выращивании Corynebacterium glutamicum в сахаросодержащей среде накапливается L-глутаминовая кис лота. В настоящее время в результате усовершенствования штамма и оптимизации технологии ферментации удается получать до 150 г глутамата из 1 л культуры.
МИКРООРГАНИЗМЫ И БИОСИНТЕЗ. В клетках C. glutamicum L-глутаминовая кислота образуется при трансаминировании 2-оксоглутаровой кислоты, которая получается при окислении изолимонной кислоты в цикле Кребса. В диком штамме окисление дикарбоновых продуктов цикла Кребса строго регулируется. Изучение генома C. glutamicum и способов регуляции активности ферментов привело к созданию нового штамма, в котором: 1) возросла секреция глутамата в среду роста; 2) изменены пути регуляции активности некоторых ферментов, участвующих в биосинтезе L-глутаминовой кислоты; 3) активированы некоторые побочные пути обмена веществ.
Приведем разъяснения:
1. Количество глутамата в культуральной жидкости в большой степени зависит от скорости секреции, и, следовательно, от проницаемости цитоплазматической мембраны. Проницаемость мембран может изменяться. Например, для увеличения проницаемости ограничивают доступ биотина, жирных кислот или глицерина (для ауксотрофов по жирным кислотам или по глицерину соответственно). Добавление в среду пенициллина также приводит к повышению проницаемости клеточной стенки, так как пенициллин препятствует ее образованию.
2. В промышленных штаммах C. glutamicum активность оксоглутаратдегидрогеназы значительно ниже активности L глутаматдегидрогеназы (K_М различаются примерно в 70 раз, V_max – примерно в 150 раз).
3. К наиболее важным анаплеротическим реакциям относятся карбоксилирование фосфоенолпирувата и активация глиоксилатного цикла (в растениях и бактериях). Обе реакции приводят к образованию оксалоацетата, предшественника цитрата, кроме того, в результате этих реакций происходит включение дикарбоновых (С₂) продуктов гликолиза в цикл лимонной кислоты. Фосфоенолпируваткарбоксилаза использует в качестве кофактора биотин, следовательно, изменяя количество биотина, можно регулировать активность фермента. Активность многих ферментов, участвующих в глиоксилатном цикле, зависит от концентрации метаболитов, конечных продуктов, а также NH₄⁺ и NAD⁺/ NADH, поэтому можно «искусственно» менять их активность. Выход продукта в штаммах-продуцентах глутамата можно повысить методами генетической инженерии. В настоящее время геном C. glutamicum полностью расшифрован и активно изучается. В частности, исследуют зависимость выхода продукта от введения в геном мультикопийных кассет, несущих ген глутаматдегидрогеназы.