5月10日，由中國生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)協(xié)會舉辦、安琪酵母股份有限公司承辦的“第二屆新型有機(jī)氮源應(yīng)用與發(fā)展趨勢研討會”在廣西柳州隆重召開。在會上，華東理工大學(xué)儲炬教授在會上做了題為“工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)中培養(yǎng)基優(yōu)化與發(fā)酵調(diào)控”的主題報告。

工業(yè)發(fā)酵發(fā)酵過程的調(diào)控往往是一個復(fù)雜的多因素問題，直接影響到發(fā)酵效價及目的產(chǎn)物的生產(chǎn)，是工業(yè)發(fā)酵中*核心的問題之一。儲炬教授選取培養(yǎng)基中容易引起波動的有機(jī)氮源為討論點，向我們闡釋了氮源在工業(yè)發(fā)酵中的調(diào)控作用。

微生物培養(yǎng)基主要是由水、碳源、氮源、無機(jī)鹽及其它成分組成。氮源主要用于構(gòu)建菌體細(xì)胞物質(zhì)（氨基酸、蛋白質(zhì)和核酸等）和含氮代謝物，可分為有機(jī)氮源和無機(jī)氮源。有機(jī)氮源除含有豐富的蛋白質(zhì)、多肽和游離氨基酸外，還含有少量糖類、脂肪、無機(jī)鹽、維生素及某些生長因子。大部分有機(jī)氮源是農(nóng)副產(chǎn)品的副產(chǎn)物，由于原料來源和加工條件的不同，成分上存在一定的波動。

氮源在工業(yè)發(fā)酵調(diào)控中的作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1、促進(jìn)生長，調(diào)節(jié)初級代謝及次級代謝的通量。氮源通過提供中間代謝物（前體），如核苷酸、氨基酸、糖、乙酰CoA等，生成核酸、蛋白質(zhì)、多糖、脂質(zhì)等物質(zhì)，直接用于微生物的生長；或者由前體物質(zhì)作用于次級代謝物的合成途徑。

2、控制合適水平，啟動次級代謝產(chǎn)物形成。儲教授提出了幾種假想機(jī)制：比生長速率下降、限制性養(yǎng)分的耗竭、幾種調(diào)節(jié)因子的聯(lián)合作用（cAMP，碳源，氮源，或磷源的同化速率）、嚴(yán)謹(jǐn)響應(yīng)、微生物信號因子。

3、控制生長速率，影響菌型形成，從而影響發(fā)酵液流變特性；

4、影響供氧水平，增加功率消耗。

因此，根據(jù)不同菌種對不同氮源的利用度、利用速率不同，針對具體的發(fā)酵產(chǎn)品或行業(yè)，應(yīng)選擇不同的氮源或氮源組合。

儲教授介紹了幾種基于氮源調(diào)控的發(fā)酵產(chǎn)品案例：

1、紅霉素發(fā)酵過程氮調(diào)控與生理強(qiáng)化：氮源濃度對紅霉素的合成產(chǎn)生影響，實驗中采用黃豆餅粉、玉米漿進(jìn)行濃度梯度實驗，結(jié)果表明，遲效氮源黃豆餅粉的增加，并不利于產(chǎn)素能力提高；而玉米漿的濃度增加，放罐時紅霉素效價顯著提高，分析發(fā)現(xiàn)，在紅霉素合成期（60-152 0173 3840h），玉米漿濃度的增加，紅霉素合成單元丙酰輔酶A前體來源的主要氨基酸（蘇氨酸、丙氨酸、纈氨酸）的含量明顯低于對照組，合成效率提高。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合重要復(fù)合營養(yǎng)因子硫酸鋅、檸檬酸、蘇氨酸，以O(shè)UR為調(diào)控因子研究生產(chǎn)放大過程的生理特性。建立了以氮調(diào)控為主要手段，基于氮調(diào)控的紅霉素優(yōu)化策略。

2、頭孢菌素C發(fā)酵中的氮源調(diào)控：通過中心組合實驗統(tǒng)計回歸分析，分別以種子菌濃和發(fā)酵單位為響應(yīng)值，得到*佳氮源為玉米漿，顯著于原實驗配方中的金槍魚膏，優(yōu)化后的配方能有效縮短種子培養(yǎng)時間。發(fā)酵階段，合理利用氮源組合，改善了發(fā)酵液流變特性，提高節(jié)孢子的數(shù)量，提高了CPC的合成。

3、紅霉素發(fā)酵中氮源替代案例：以發(fā)酵效價和A組分為評價標(biāo)準(zhǔn)，與對照組（使用玉米漿作為氮源）相比，1%的酵母粉替代效果*好，效價和A組分均提高13.5%。但繼續(xù)提高酵母粉的替代比例，效價和組分A會隨之下降。

在討論多個氮源調(diào)控的發(fā)酵案例過程中，儲教授引導(dǎo)我們再次加深了氮源利用的規(guī)律性認(rèn)識：

1、和碳源利用相同，微生物先利用速效氮源再利用遲效性氮源；

2、氮源的代謝規(guī)律是，隨著菌體生長，氮源被利用，氨基氮下降，到中期下降緩慢，有一段時間維持在一定水平，到發(fā)酵后期，由于菌體衰老自溶，放出氨基氮，該指標(biāo)上升；

3、考察氮源的影響一般從兩個方面去分析：氮源的種類和氨基氮水平；

4、氮源補(bǔ)加的目的：補(bǔ)充氮源、控制氨基氮水平及控制發(fā)酵過程pH。

在考察氮源利用的設(shè)備及應(yīng)用方面，建立工業(yè)氮源考察的研究平臺是關(guān)鍵。氮源的利用是一個綜合的過程，需要通過合適的多尺度裝置培養(yǎng)，在線觀察氮源的利用速度和利用率。以實現(xiàn)不同氮源的合理搭配使用，及發(fā)酵全過程氮源的合理利用速率。

而選擇合適的氮源，可以控制代謝強(qiáng)度，同時控制合適菌型，改善流變特性，從而實現(xiàn)低功耗下的對微生物生長、產(chǎn)物合成的*優(yōu)控制。因此，使用成分清楚、質(zhì)量穩(wěn)定的氮源將有利于實現(xiàn)高效工業(yè)發(fā)酵控制和優(yōu)化。