Продуцентов аминокислот стали применять новейшие методы биотехно-
Логии. Методы генетической инженерии позволяют повышать количество
Генов биосинтеза путем их клонирования на плазмидах. Это приводит к
Увеличению количества ферментов, ответственных за синтез аминокислот,
Следовательно, повышает выход целевого продукта. Клонирование генов
Системы синтеза аминокислот в клетки микроорганизмов с иным, по срав-
Нению с донорским организмом, типом питания позволяет расширять
Сырьевую базу и заменять дорогостоящие сахаросодержащие субстраты
Более дешевыми.
Производственные биотехнологические процессы получения амино-
Кислот реализуются в условиях глубинной аэробной периодической фер-
Ментации. Скорость синтеза аминокислот не совпадает во времени со ско-
ростью роста производственной культуры (рис. 2.1).
Максимальная продукция аминокислоты наступает, как правило, когда
Прирост биомассы практически прекращается. Поэтому питательная среда
На первом этапе ферментации должна обеспечивать сбалансированный
рост клеток; а на втором – условия для сверхсинтеза целевой аминокисло-
Ты. В качестве источника углерода и энергии используют богатые сахаро-
Содержащие субстраты, главным образом, мелассу. Возможно также при-
Влечение более доступных субстратов (ацетат, сульфитный щелок, угле-
Водороды). В зависимости от таксономического положения и физиологи-
Ческих потребностей микроорганизмов в качестве источника азота ис-
Пользуют соли аммония, нитраты, а также аминокислоты и молекулярный
Азот. В состав среды вносят необходимые количества углерода и азота,
Фосфатов и других солей, а также стимуляторы роста (витамины, дрожже-
Вой экстракт), ПАВ, антибиотики. Периодический режим ферментации и
Богатая по составу среда требуют соблюдения строгой стерильности в
Ходе получения инокулята и на ферментационной стадии. Стерилизации
Подвергаются питательная среда, воздух и все технологическое оборудо-
Вание. После стадии ферментации в процессе обработки культуральной
Жидкости клетки отделяют от раствора, который далее подвергают очист-
Ке от окрашенных примесей и взвешенных частиц с помощью сорбцион-
Ных методов. Далее процесс проводится с использованием различных ме-
Тодов выделения и очистки в зависимости от сферы применения конечно-
Го продукта. Для фармакологии и пищевой промышленности аминокисло-
Ты выпускают в виде высушенных чистых кристаллических препаратов;
для кормовых и технических целей – используют стабилизированную и
Сконцентрированную культуральную жидкость.
Технология получения глутаминовой кислоты
L-глутаминовая кислота (α-аминоглутаровая) – первая аминокисло-
та, полученная на основе промышленного микробиологического синтеза:
НООС – СН2 – СН2 – NH2СН – СООН
Глутаминовая кислота является важнейшей аминокислотой раститель-
Ных и животных белков, не будучи незаменимой. Синтез глутаминовой
0 20 40 60
глюкоза, % кислота, мг/мл
Время, часы
Рис. 2.1. Основные показатели культуры Corynebacterium glutamaticum
При синтезе глутаминовой кислоты (по А. М. Безбородову, 1989).
1 – глюкоза, 2 – кетоглутаровая кислота, 3 – биомасса, 4 – глутаминовая кислота.
кислоты происходит в цикле трикарбоновых кислот (рис. 2.2) в результате
Ферментативного восстановительного аминирования 2-кетоглутаровой
кислоты НАДФ-зависимой глутаматдегидрогеназой:
НООС – СН2 – СН2 – СО – СООН + НАД(Ф)Н2 + NН3 →
→ НООС – СН2 – СН2 – NН2СН – СООН + НАД(Ф).
Кетоглутаровая кислота образуется в свою очередь из изолимонной ки-
Слоты под воздействием изоцитратдегидрогеназы. Необходимый для син-
Теза глутаминовой кислоты НАД(Ф)Н постоянно регенерируется в про-
Цессе окисления изолимонной кислоты в 2-кетоглутаровую.
Возможность получения глутаминовой кислоты из углеводов на основе
Микроорганизмов впервые была продемонстрирована в 1957 г. японскими