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1、从广义上讲，发酵工程由三部分组成：从广义上讲，发酵工程由三部分组成： 1 1：上游工程：上游工程 2 2：中游工程：中游工程 3 3：下游工程：下游工程不补加前体蛋氨酸的发酵结果不补加前体蛋氨酸的发酵结果图图1, 2 1, 2 为不补加前体蛋氨酸时为不补加前体蛋氨酸时SAM SAM 的发酵过程曲线的发酵过程曲线 图图1 1 未补加前体蛋氨酸的细胞生长和未补加前体蛋氨酸的细胞生长和SAM SAM 发酵结果发酵结果图图2 2 未补加前体蛋氨酸的发酵过程中葡萄糖和乙醇质量浓度变化曲线未补加前体蛋氨酸的发酵过程中葡萄糖和乙醇质量浓度变化曲线分析：由于SAM 的合成是一个高能耗的过程, 每生成一分子的S
2、AM 需要消耗36 分子ATP, 仅靠葡萄糖消耗产生的ATP 能量无法实现高密度积累SAM. 结果表明, 在未补加前体蛋氨酸的条件下, SAM 的积累量增长很慢, 最高为0. 38 g/ L, 生物量最高为128 g/ L,在发酵结束前, 容易积累较高浓度的乙醇。补加前体补加前体L-蛋氨酸的发酵结果蛋氨酸的发酵结果在生物量达到在生物量达到80 g/ L 80 g/ L 时时, , 开始流加开始流加L-L-蛋氨酸前体蛋氨酸前体, , 流加速率为流加速率为2 2 g/ ( L . h) , g/ ( L . h) , 共流加共流加5 h, 5 h, 所得发酵结果见图所得发酵结果见图3, 43, 4
3、。分析：由于合成一分子的SAM, 需要消耗一分子的蛋氨酸和一分子的ATP, 加入前体蛋氨酸, 可减少合成蛋氨酸所需的能量, 利于SAM 的高密度积累. 在补加前体L-蛋氨酸后, SAM 快速积累, 在开始流加16 h 后, SAM 积累量达到最高值, 为4. 66 g/ L, 蛋氨酸转化率为17. 45% . 在生物量达到80 g/ L 后流加L-蛋氨酸, 可使生物量继续增加, 最高达到147 g/ L,说明采用流加方式补加L-蛋氨酸, 并没有对酵母细胞的生长产生明显的抑制作用。补加前体补加前体D-蛋氨酸的发酵结果蛋氨酸的发酵结果图图5, 6 5, 6 为在生物量达到为在生物量达到80 g/
4、L 80 g/ L 时时, , 流加流加D-D-蛋氨酸前体的发酵结果蛋氨酸前体的发酵结果, , 流流加速率为加速率为2 g/ ( L . h) , 2 g/ ( L . h) , 共流加共流加5 h.5 h.图图5 5 补加前体补加前体D-D-蛋氨酸对细胞生长和蛋氨酸对细胞生长和SAMSAM合成的影响合成的影响分析：酿酒酵母的SAM 合成酶不能直接利用D-蛋氨酸. D-蛋氨酸被酵母细胞吸收后, 在胞内消旋酶的作用下, 部分D-蛋氨酸可被转化成L-蛋氨酸, 为SAM 合成提供前体. 发酵结果表明, 流加前体D-蛋氨酸, SAM 的积累量最高为1. 53 g/ L, 仅为流加L-蛋氨酸前体时SAM
5、 积累量的1/ 3, 蛋氨酸转化率为5. 73%. 而生物量最高达到124 g/ L, 表明通过流加方式补加D-蛋氨酸对酵母细胞生长的抑制作用并不明显。补加前体补加前体DL-蛋氨酸的发酵结果蛋氨酸的发酵结果图图7, 8 7, 8 为在生物量达到为在生物量达到80 g/ L 80 g/ L 时流加时流加DL-DL-蛋氨酸前体的发酵结蛋氨酸前体的发酵结果果, , 补加速率为补加速率为4 g/ ( L . h) , 4 g/ ( L . h) , 共流加共流加5 h5 h. 分析：在补加2 倍量的DL-蛋氨酸前体条件下,酿酒酵母先利用L-蛋氨酸前体合成SAM, 同时D-蛋氨酸在酵母细胞内消旋酶的作用
6、下转化为L-蛋氨酸, 有效补充了合成SAM 的前体, 从而更利SAM 的积累, SAM 的积累量最高为5. 28 g / L, 蛋氨酸的转化率为9. 88% . 在该前体流加策略下, 生物量最高达131 g/ L, 表明流加2 倍量的DL-蛋氨酸对酵母细胞的生长无影响.结论：本实验分别以L-蛋氨酸、D-蛋氨酸和DL-蛋氨酸作为发酵前体, 考察了补加不同类型的蛋氨酸前体对细胞生长和SAM 积累的影响. 当发酵过程中以2 g / ( L . h) 的速率流加D-蛋氨酸前体时, SAM 的积累量为1. 53 g/ L, 生物量达124 g/ L; 以相同速率流加前体L-蛋氨酸时,SAM 的积累量达4.68 g/ L,生物量为146 g / L。相比较而言,采用4 g/ ( L .h) 的速率流加DL-蛋氨酸前体时, SAM 的积累量最高,可达5. 28 g/ L, 生物量为128 g / L, 发酵结果比较理想. 此外,目前市场上DL-蛋氨酸价格约为L-蛋氨酸价格的1/ 4 左右, 因而, 以DL-蛋氨酸作为发酵前体生产SAM, 不仅可提高SAM 发酵水平, 同时使发酵成本大幅度降低, 具有很好的实际应用前景.23 结束语结束语