酵母多元培养基是指结合发酵需求、菌种特才性、培养基营养需求、产品的发酵代谢途径、产物合成机制等多个因素来生产培养基。

• 中文名称 酵母多元培养基
• 开发背景 与国外还有一点差距
• 应用领域 应用于DHA
• 菌种的特性 亮氨酸和苏氨酸营养缺陷型菌株

简介

开发背景

　　与国外酵母培养基产品相比，国内的一些培养基在某些发酵产品的应用效果上与国外还有一点差距，需要针对这些产品生产的营养需求特征来开发特定的培养基，提高产品的竞争力。

　　生物产业的竞争在加剧，高附加值和采用清害大太径易找统哪收上洁生产工艺生产的新型发酵产品越来越多，传统的酵母来自培养基已不能完全满足行角业的发展需求。大部分发频脚物维星织热氧酵产品是微生物的初级代谢产物和次级代谢产物，特别是微生物的次级代谢过程复杂，其中培养基的调节作用非常关键，有机氮源中的多营养成分360百科对次级代谢的促进作用和反馈抑制作用往往同时存在，所素口大武现家以培养基生产厂家需要加强对发酵代谢调控理论的研究，通过发酵代谢调控理论来分时湖高意下孩法走妈析产物的生成原理，责了上将培养基的生产和产品生产原理紧密的结合起来，使培养基中的各晚研环副跑营养成分与发酵产品的生产工艺需求及产物表达原理更匹配。

应用领域

　　目前，酵母培养基已经被合黄源鲜广泛应用于DHA、长链二元酸、透明质酸、酶制剂、鸟苷、肌苷、疫苗等微生物发酵产品的生产中，蛋白质、氨基林察胡口深销以赶担直酸、核酸、维生素、微量金属元素等营养物质含量均衡合理的酵母培养基能显著提升发酵产品得率。在一些基因工程菌类产品的生产中，加入酵母培养基后，产品生产更稳定，可显著的提高产品产量，缩短发酵时间。

　　从发酵代成阻移晶面谢途径看，大部分发酵产品是经微生物酵解途径、磷酸戊糖途径、三羧酸循环途径等所产生的初级代谢产物或次级代谢产物，都需要经过严格的发任弱尽量府许少轻胡酵代谢调控才能提高产品的产量。

发酵产品的生产菌种的特性和发酵代谢途径

　　报丙酮酸发酵采用的是烟酸、硫胺素、吡哆醇和生物素4种维生素的营养缺陷型菌株。生产时发酵液中的维生素浓度一般控制在:烟酸:8mg/L 硫胺素:0.015mg/L 吡哆醇:0.4mg/L 生物素:0.04mg/L 核黄素:0.1mg/L

　　赖氨酸的生产菌种为亮氨酸和苏氨酸营养缺陷型菌株，培养基中的亮氨酸和苏氨酸需控制在亚适量水平，苏氨酸浓度一般控制在100-350mg/L，亮氨酸400-6刻后00mg/L，同时补充生物素，使发酵液中的生物素>150ug/L。

　　顺乌头酸水合酶和异柠檬酸脱延置氢酶在PH=2，Cu2+<0.5mg/L，Fe2+<2mg/L时均无活力，同时Mn2+<0.2mg/L，抑保乙流病主布岩制核酸和蛋白的合成，流加NH孙业4+解除ATP和柠檬酸对磷酸果糖激酶的反馈抑制。

　　通过控制发酵液中金属离子的含量 ，达到了积累柠檬酸的目的，但同时三羧酸循环的部分中间产物的合成被弱化，导致草酰乙酸的生成量减少，无法进一步生成柠檬势识娘认酸，所以需要强化丙酮酸合成草酰乙酸的代谢途径，通过向培养基中补充丙酮酸羧化酶的辅酶(生物素)来强化该代谢途径。

开发酵母多元培养基的方法和原理

　　鸟苷、肌苷的发酵采用的是枯草芽孢杆菌的腺嘌呤、黄嘌呤、鸟流延犯过伤兵落件省即嘌呤的营养缺陷型生产菌株，通过控制培养基中的腺嘌呤、黄嘌呤、鸟嘌呤的含量，截断某些非目的产物的合成途径,截断目的产物的分解代谢途径。如图所示，生产鸟苷时就截断AMP代谢途径，生产肌苷时就截断AMP、XMP、GMP的代谢途径，从而达到积累鸟苷、肌苷的目的。

　　鸟苷、肌苷的合成代谢属于核苷酸的从头合成途径，在核酸的合成过程中，天冬氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸是肌苷酸、鸟苷酸生产的重要的氨基酸原料，直接决定了肌苷酸、鸟苷酸的产量。谷氨酰胺在酵母培养基中的含量本身就很丰富，因此，可以在培养基中强化谷氨酸、甘氨酸和天冬氨酸的含量。利用上述营养缺陷型菌株生产肌苷、鸟苷时，培养基中的腺嘌呤、鸟嘌呤和黄嘌呤应控制在亚适量的水平，在控制非目的产物合成、解除产物的反馈抑制的同时，通过核酸补救合成途径维持菌体生长。因此较适合的酵母培养基中的核酸应以大分子为主，大分子核酸在菌体生长过程中慢慢被降解，释放出腺嘌呤、鸟嘌呤和黄嘌呤等小分子类核酸物质，既能维持菌体的生长又能控制产物和副产物的合成代谢。

　　赤藓糖合成属于磷酸戊糖合成途径，发酵行业中很多产品是通过磷酸戊糖途径积累发酵产物的，对酵母培养基的营养需求也比较类似。赤藓糖醇的生产菌种为耐渗透压酵母，菌体在高渗透压环境下通过自适应调节，通过积累赤藓糖来对抗高渗环境，培养基中高浓度的葡萄糖经磷酸戊糖途径合成赤藓糖。通过磷酸戊糖途径合成赤藓糖醇时，转酮酶活性的高低很重要，需要高活性的转酮酶来生成大量的赤藓糖。转酮酶的辅酶是TPP，是一种TPP依赖酶，Mg2+是其金属离子激活剂。赤藓糖会进一步经莽草酸代谢途径生成芳香族氨基酸，在赤藓糖的合成过程中，焦磷酸核糖合成酶和转酮醇酶活性受芳香族氨基酸和苯丙氨酸等赤藓糖合成产物的反馈抑制，因此，适合赤藓糖醇发酵的酵母培养基应该是水解度较低、游离氨基酸较少的培养基，通过控制培养基中芳香族氨基酸的含量，减少其对转酮酶的反馈抑制。

　　DHA多采用裂殖壶菌发酵生产，在高碳氮比、高渗透压条件下菌体通过自适应调节抗渗透压产脂肪酸。发酵前期，培养基中氮磷含量相对丰富，碳源和氮源被优先利用于菌体生长，脂肪酸产量低。当氮源被逐渐耗尽后，需要进行其他含氮物质的脱氨基、转氨基等复杂的代谢过程来补充铵根离子，新的蛋白质和核酸的合成因而减速甚至停止，这时脂类的合成开始加速。

　　氮源相对匮乏时，脱氨酶将部分腺苷酸转化成肌苷酸和NH3，而产脂微生物线粒体中的NAD+异柠檬酸脱氢酶需要在ADP存在的情况下才具有活性,因此氮源匮乏时，线粒体内柠檬酸和异柠檬酸就开始积累，柠檬酸通过穿膜转运乙酰CoA,经脂肪酸合成途径合成DHA。

　　脂肪酸的合成原料是乙酰CoA和NADPH，乙酰CoA由柠檬酸和ACP酰基蛋白转运，在乙酰CoA羧化酶作用下完成碳链的延长，作为脂肪酸的合成运送工具，其含量的多少直接决定了脂肪酸的生成效率。其活性被镁离子激活，被琥珀酰辅酶A和长链脂肪酰辅酶A抑制，柠檬酸的大量积累和抑制琥珀酰辅酶A的生成的控制可参考之前所讲的柠檬酸的生产代谢调控机理。顺乌头酸水合酶和异柠檬酸脱氢酶在pH=2,Cu2+ <0.5mg/L,Fe2+ < 2mg/L时均无活力，同时Mn2+<0.2mg/L，抑制核酸和蛋白的合成，流加NH4+解除ATP和柠檬酸对磷酸果糖激酶的反馈抑制。

　　作为脂肪酸合成的最主要的原料，乙酰CoA是丙酮酸在丙酮酸脱氢酶的作用下生成的，合成脂肪酸时首先要合成大量丙酮酸，参考之前介绍的丙酮酸的发酵控制原理，DHA生产时，需要强化培养基中的VB1、烟酸、生物素的含量。通过强化培养基中的天冬氨酸和谷氨酸含量，促进核酸和NADPH的合成，增加草酰乙酸的积累，从而增强柠檬酸的积累。同时减少培养基中异亮氨酸、甲硫氨酸和缬氨酸的含量，减少琥珀酰-CoA的含量，减少其对柠檬酸裂解酶的抑制，增强柠檬酸裂解生成乙酰-CoA的能力 ，从而增强脂肪酸的合成能力。

酵母多元培养基的发展方向

　　我国是一个发酵大国，但大部分发酵产品仍集中在抗生素、维生素等传统发酵领域，随着国家逐步实施淘汰落后产能的计划，随着人们生活水平的提高，人们对医药、食品安全的要求更高，用发酵法生产更安全的、附加值更高的医药、食品、保健品等将是大势所趋。