賴氨酸消泡劑與賴氨酸發酵常見的問題
發布時間:2012-09-18 12:04:14
一、解除代謝互鎖
賴氨酸與亮氨酸生物合成之間存在代謝互鎖，即PS（二氫吡啶二羧酸合成酶）為亮氨酸所阻遏，應設法解除。其方法是：
1．選育亮氨酸缺陷型：例如，以抗AEC的賴氨酸消泡劑生產菌為親株，誘變育得抗AEC兼具亮氨酸缺陷型的突變株，在限量亮氨酸的條件下，由于解除了亮氨酸對PS的反饋阻遏，賴氨酸消泡劑使賴氨酸的產量由原來33g/L提高到40g/L。此外，因為煙酰胺參與亮氨酸合成，故選育煙酰胺缺陷型NAA-，限量煙酰胺也能解除代謝互鎖，提高產酸量。
2．選育抗亮氨酸類似物突變株：選育抗亮氨酸類似物突變株等，可以從中選出解除代謝互鎖的突變株。例如，采用乳糖發酵短桿菌丙氨酸缺陷型兼AEC相TA雙重抗性菌株AJ3790，進行賴氨酸發酵消泡劑，結果生成110g/L賴氨酸，對醋酸產率為24%，達到文獻上最高紀錄。
3．選育對苯醌或喹啉衍生物敏感性的突變株：選育苯醌或喹啉衍生物敏感性突變株，是一種尋找亮氨酸合成酶系微弱的菌株的育種方法。醌類和喹啉衍生物都是生物合成亮氨酸酶系的抑制劑，能抑制細菌的生長并可為添加亮氨酸所解除。
二、防止回復突變
賴氨酸消泡劑發酵的高產菌株常具有多種遺傳標記，若因回復突變而喪失積累賴氨酸所必需的遺傳標記，回復突變成原養型或原敏感型就會降低乃至失去積累賴氨酸的能力。防止辦法有：
1．選育遺傳性穩定的菌株：在經誘變處理后，易出現回變株的培養基中反復傳代，選取不發生回變的菌株。
2．定向賦予生產菌的遺傳標記：如hom-增加thr-或met-，Leu-增加NAA-，育成雙缺菌株，增加抗回變特性，使生產穩產、高產。就抗性而言，盡量再育成多重抗性突變株。
生產上要特別注意防止種子培養階段出現回變菌，種子營養要豐富，尤其是提供足夠的缺陷營養物并添加適量抗性類似物；定期純化，檢查遺傳標記；利用某些抗菌素對生產菌最小生長的抑制濃度比其回變株高的特性，添加紅霉素抑制回復突變等。
三、選育溫度敏感性突變株(tem-)
選育溫度敏感性突變株也是賴氨酸消泡劑發酵育種的有效措施。如突變位置發生在為亮氨酸合成酶系編碼的基因中，高溫時就是一種亮氨酸缺陷型。戶坂修等著眼于解除代謝互鎖，選育在30℃生長良好，34℃卻不能生長的溫度敏感性菌突變株，育得AJ11093和AJ11099兩株賴氨酸高產菌，賴氨酸消泡劑發酵開始時，在29-33℃培養，于發酵24-48 h期間，將發酵溫度提高到34℃以上，抑制多余的增殖并解除對PS的阻遏，結果積累了45g／L,39 g/L賴氨酸，對糖轉化率為45%和39%。
本文參考《發酵微生物學》一書。
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