Влияние источника углерода

Продуценты осуществляют биосинтез аминокислот на средах, содержащих доступный источ­ник углерода, например, сахарозу или глюкозу, который необходим как для конструктивного и энергетического обмена, так и для образования скелета молекулы.

Для продуцентов аминокислот из рода Brevibacterium предпочтительным источником углерода являются такие углеводы, как сахароза, глюкоза и мальтоза. Широко используются также различ­ные смеси субстратов: добавление солей некоторых органических кислот (ацетата и пирувата натрия) к среде с 10% глюкозы, сахароза и уксусная кислота, меласса и уксусная кислота и т.д. В литературе отмечается, что увеличение концентрации редуцирующих веществ выше 12-15% приводит к ингибированию метаболизма на уровне цикла трикарбоновых кислот (ЦТК). Показано, что проведение ферментации в условиях избытка источника углерода ведет к накоплению в среде большого количества побочных

метаболитов. Ведение процесса в условиях лимита по углеводам сопровождается существенным изменением метаболизма клет­ки, при этом возрастает степень конверсии углеводов в конечный продукт, в основном за счет рез­кого снижения синтеза побоч­ных продуктов. Для биосинтеза аргинина вопрос утилизации уг­леводов в ЦТК и ингибирования соответствующих ферментов имеет значение не только с энер­гетической, но и со структурной точки зрения, поскольку пред­шественник аргинина, глутами­новая кислота, синтезируется в клетке из а-кетоглутарата,

непосредственно участвующего в ЦТК. Кроме того, полученные экспериментальные данные пока­зывают, что органические и ряд аминокислот подавляют непосредственно биосинтез целевого про­дукта.

Для создания условий лимита по углероду рекомендуется дробная подача источника углерода в процессе ферментации. Сравнение процесса, проводимого в лимите по источнику углерода и кон­трольного, представлено на рис. 8. Концентрация углеводов в исходной среде составляла 12 %, что необходимо для быстрого наращивания биомассы. При этом дополнительную питательную среду в контрольном процессе вносили в ферментер из расчета поддержания концентрации углеводов в среде 2-3 %, а в процессе, проводимом в лимите, — 0,2-0,5 %, кроме того, за 4 часа до оконча­ния ферментации подачу среды прекращали.

Из рис. 8 видно, что проведение процесса ферментации в лимите по углероду позволяет суще­ственно улучшить ряд его показателей: увеличивается выход аргинина, заметно уменьшается ко­личество примесей. Кроме того, после прекращения подачи питательной среды происходит допол­нительная утилизация побочных аминокислот, что имеет большое значение при промышленном производстве целевого продукта. Все это подтверждает целесообразность проведения биосинтеза аргинина в лимите по источнику углерода.

5.2.