微生物发酵类型及谷氨酸的生物合成途径

1.厌氧发酵

微生物的厌氧发酵又称静置发酵，即在培养基中接入所需微生物后，在不通空气的条件下进行发酵，如乙醇、丙酮丁醇、乳酸、甘油、甲烷（沼气）等，这种发酵一般在密闭的发酵槽或罐中进行。严格的厌氧发酵应采用真空泵抽去或吸去发酵槽或罐中的氧气，或者利用水产生氢气并与氧气发生反应而形成的真空环境，进行厌氧发酵。该法所用的生产菌种以厌氧菌和兼性厌氧菌居多。

以淀粉质为原料生产乙醇就是先利用液化酶和糖化酶将淀粉转化成单糖，而后又利用单糖进行厌氧发酵，经过EMP途径生成乙醇和CO2，即

酵母菌在没有氧气的条件下，通过十几步反应，1分子葡萄糖可以分解成2分子乙醇、2分子CO2和2分子ATP。如有氧参加，则酵母菌将糖彻底分解为水和CO2，同时获得大量菌体和能量。(www.xing528.com)

2.好氧发酵

微生物好氧发酵以好氧菌和兼性好氧菌居多，其生长的环境必须供给无菌空气，以维持一定的溶解氧水平，使菌体迅速生长和发酵。目前好氧发酵主要采用液体深层通气培养法进行，在培养过程中，通过控制发酵的工艺条件，满足微生物的正常生长和积累产品。谷氨酸的发酵就是典型的好氧发酵，谷氨酶的生物合成途径如图4-1所示。葡萄糖经EMP途径（为主）和HMP途径（为辅）生成丙酮酸，丙酮酸进一步生成乙酰辅酶A，而后进入TCA循环生成a-酮戊二酸，后者在谷氨酸脱氢酶的作用下，在NH+4存在时，被还原氨基化生成氨酸。谷氨酸发酵是菌体异常代谢产物，只有菌体正常代谢失调时才积累谷氨酸，并在生物素限量时，因细胞膜的渗透性改变而使谷氨酸容易漏出。因此，在实际生产过程中，特别要注意控制溶解氧的水平和培养基中生长因子的含量。

图4-1　谷氨酸的生物合成途径