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谷氨酸转运体与脑缺血的研究综述摘要谷氨酸盐,是神经系统中最重要的兴奋性神经递质之一。
由于细胞外缺少谷氨酸代谢酶，故其灭活方式主要依赖于谷氨酸转运体的摄取。
脑缺血时，谷氨酸转运体表达障碍或失活，导致细胞外或突触间隙内谷氨酸盐过度聚积进而引起神经毒性反应甚至神经元死亡，因此谷氨酸盐转运机制的深入研究对于脑缺血等疾病的病因学及治疗方面起着重要的意义。
本文就谷氨酸转运体的分类与脑缺血保护的关系做以综述。
关键词谷氨酸，转运载体，脑缺血谷氨酸转运体分类（一）NA离子依赖性转运体目前已知的位于细胞膜的高亲和力转运体有5 种，分别为：GLAST (EAAT1)、G L T ( E A A T 2 ) 、E A A C 1 (EAAT3)、EAAT4和EAAT5。
其中EAAT1 和EAAT2 主要在星型胶质细胞表达，在终止谷氨酸能神经传递、维持细胞外液Glu 浓度处于低水平、防止其兴奋性毒性作用以及对过量Glu的转运中发挥着主要作用。
低亲和力谷氨酸转运体VGLUTs 分布于囊泡膜上，它能够特异地将突触囊泡外的Glu 转运进入突触囊泡内。
目前VGLUTs 有3 种：Ⅰ型囊泡谷氨酸转运体(VGLUT1)、Ⅱ型囊泡谷氨酸转运体(VGLUT2)和Ⅲ型囊泡谷氨酸转运体(VGLUT3).EAATs 和VGLUT1 转运Glu 时的一个非常重的区别就是EAATs 依赖钠离子的存在，而VGLUT1发挥其转运Glu的功能则低浓度的氯化物是必要的。
和EAATs 相比，VGLUT1 的表面亲和力实质上较低。
EAATs 识别天冬氨酸和Glu，并以两者作为底物，而VGLUT1 不识别天冬氨酸[12]。
VGLUT1 能够将Glu 转运进入突触囊泡，并具有能量依赖性和底物特异性，由这种特性可以推断，VGLUT1 作为囊泡谷氨酸转运体，其表达可定义神经元的谷氨酸能表型，即可以作为谷氨酸能神经元的标志.（二）非Na离子依赖型转运体Na +非依赖性谷氨酸转运体———胱氨酸-谷氨酸转运体调节的谷氨酸释放除了Na+ 依赖性的谷氨酸转运体,体内尚有其他的转运体也参与了细胞外Glu稳态的调节作用,尤其是胱氨酸-谷氨酸转运体。
第一部分谷氨酸综述1、谷氨酸概况1、1 谷氨酸定义：英文名称：glutamic acid;Glu学名：2-氨基-5-羧基戊酸。
构成蛋白质的20种常见α氨基酸之一。
作为谷氨酰胺、脯氨酸以及精氨酸的前体。
L-谷氨酸是蛋白质合成中的编码氨基酸，哺乳动物非必需氨基酸，在体内可以由葡萄糖转变而来。
D-谷氨酸参与多种细菌细胞壁和某些细菌杆菌肽的组成。
符号：E。
1、2谷氨酸性质：谷氨酸，是一种酸性氨基酸。
分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。
谷氨酸是里索逊1856年发现的，为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点 3.22。
大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。
谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。
谷氨酸(2—氨基戊二酸)有左旋体、右旋体和外消旋体。
左旋体，即L-谷氨酸。
L-谷氨酸是一种鳞片状或粉末状晶体，呈微酸性，无毒。
微溶于冷水，易溶于热水，几乎不溶于乙醚、丙酮及冷醋酸中，也不溶于乙醇和甲醇。
在200℃时升华，247℃－249℃分解，密度1.538g/cm3，旋光度+37－+ 38.9(25℃)。
L-谷氨酸的用途广泛，它本身作为药品，能治疗肝昏迷症，也可用来生产味精、食品添加剂、香料和用于生物化学的研究。
1、3谷氨酸的毒性及安全：任何食品的食用都要适量，并非多多益善，过量的食用，自然于健康无益。
1987年2月16日至25日，在荷兰海牙的联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第19次会议上，根据对味精各种毒理性实验的综合评价结果作出了结论，即味精作为风味增强剂，食用是安全的，宣布取消对味精的食用限量，确认了味精是一种安全可靠的食品添加剂。
就营养价值而言，味精是谷氨酸的单钠盐，谷氨酸是构成蛋白质的氨基酸之一，是人体和动物的重要营养物质，具有特殊的生理作用。
1975年美国营养和食品工艺学词典记载，在空腹时食用味精25毫克/公斤体重，25-35分钟后就发生头痛、出汗、恶心、体软、口渴、面颊潮红、腹部疼痛等症状，但这些症状一般在数小时之内就会消失，所以在空腹时不要吃味精。
谷氨酸是一种氨基酸，分子式为C₅H₉NO₄。
外观为白色结晶性粉末，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液。
谷氨酸大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。
谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。
此外，它也是味精的主要成分。
谷氨酸除了作为味精的主要成分外，还有许多其他用途：
谷氨酸可以作为食品和动物饲料的添加剂，用于改善食品口感和气味，也可用作甜味剂和营养增补剂。
在农业上，谷氨酸可以作为除草剂、杀菌剂、生长调节剂和肥料，促进植物生长和防治病虫害。
在医学领域，谷氨酸可以用于治疗肝性昏迷和神经系统疾病。
此外，它还可作为氨基酸输液的重要成分。
谷氨酸在化妆品行业可用于制作保湿霜、洗发水等产品。
在工业上，谷氨酸可用于生产表面活性剂、洗涤剂、合成塑料和肥料等产品。
谷氨酸还可以用于生产一些重要的下游产品，如杀虫剂、植物生长调节剂、新型生物可降解材料等。
请注意，虽然谷氨酸用途广泛，但在特定情况下可能存在潜在的风险。
使用时需要了解相关知识和遵守指导原则，并确保安全。
⾕氨酸⾕氨酸发酵综述⾕氨酸（glutamic acid）化学式为C5H9O4N，是⼀种酸性氨基酸，化学名称为α-氨基戊⼆酸，是20种常见α-氨基酸之⼀。
⾕氨酸为⽆⾊晶体，结晶状态是稳定的，微溶于⽔但溶于盐酸溶液，密度为1.538（kg/m3），等电点为3.22，⾕氨酸有左旋体，右旋体，和外消旋体。
⾕氨酸的解离常数：pK’1(COOH)为2.19，pK’2(NH3+)为4.25(γ-COOH),pK’3为9.67（NH3+）。
⾕氨酸是⾮必需氨基酸的⼀种，⼤量存在与⾕类中，⾕氨酸有鲜味，⾕氨酸钠是味精的主要成分，⽤于增加⾷物的鲜味。
正⽂：⼀：⾕氨酸发酵在⾕氨酸发酵中，改变细胞膜的通透性，使⾕氨酸不断地排到细胞外⾯，就会⼤量⽣成⾕氨酸。
研究表明，影响细胞膜通透性的主要因素是细胞膜中的磷脂含量。
因此，对⾕氨酸产⽣菌的选育，往往从控制磷脂的合成或使细胞膜受损伤⼊⼿，如⽣物素缺陷型菌种的选育。
⽣物素是不饱和脂肪酸合成过程中所需的⼄酰CoA的辅酶。
⽣物素缺陷型菌种因不能合成⽣物素，从⽽抑制了不饱和脂肪酸的合成。
⽽不饱和脂肪酸是磷脂的组成成分之⼀。
因此，磷脂的合成量也相应减少，这就会导致细胞膜结构不完整，提⾼细胞膜对⾕氨酸的通透性。
1，⾕氨酸发酵是典型的代谢控制发酵，环境条件对⾕氨酸发酵具有重要的影响，控制最适宜的环境条件是提⾼发酵产率的重要条件。
（1）碳源⽬前使⽤的⾕氨酸⽣产菌均不能利⽤淀粉只能利⽤葡萄糖和果糖等。
在⼀定的范围内，⾕氨酸产量随葡萄糖浓度的增加⽽增加，但若葡萄糖浓度过⾼，由于渗透压⼒⼤对菌体⽣长很不利，⾕氨酸对糖的转化率降低。
国内⾕氨酸发酵糖浓度为125—150g/L，但⼀般采⽤流加糖⼯艺。
（2）氮源常见⽆机氮源：尿素，液氮，碳酸氢铵。
常见有机氮源：⽟⽶浆，⾖浓，糖蜜。
当氮源的浓度过低时回事菌体细胞营养过度贫乏，形成“⽣理饥饿”，影响菌体繁殖和代谢，导致产酸率低。
随着⽟⽶浆的浓度增⾼，菌体⼤量增殖使⾕氨酸⾮积累型细胞增多，同时⼜因⽣物素过量是代谢合成磷脂增多，导致细胞膜增厚不利于⾕氨酸的分泌造成⾕氨酸产量下降。
味精生产工艺及发展趋势1866年，谷氨酸首先由德国人H. Riffhausen博士用硫酸水解面筋制得[6]。
1908年，日本人池田与铃木发现谷氨酸能用蛋白质酸水解法生产，一年后味之素公司开始了味精的工业化生产。
1923年，我国开始了通过蛋白质酸解法生产味精。
该工艺原料利用率低，产1t味精需30t小麦，工作环境差，劳动强度大，并且污染严重。
生产发展速度缓慢，最高年产量也不超过4,000t[4]。
1956年，从自然界中分离到了一种谷氨酸产生菌，即谷氨酸棒杆菌，这是味精生产史上的重大变革。
1957年开始了通过发酵法生产味精的时代。
1957年，我国组织有关高校、科研院所和企事业单位，开始了谷氨酸产生菌的选育工作，于1965年成功选育谷氨酸产生菌，当年首先在天厨厂投入生产。
40年来，由于我国味精工业在菌种选育、发酵工艺优化、提取工艺和废水处理等各方面的研究工作，使我国味精工业不断向前发展，味精产量年平均增长率为17%。
与20世纪60年代相比，产酸率由50g/L提高到目前的120-140g/L；糖酸转化率由40%-50%提高到60%以上；发酵周期也有相应的缩短，由40 h缩短到30h；提取收率也由90%提高到96%以上；生产成本也大大降低；发酵罐也由50m3扩大到800m3；国内味精年产量由1957年的年产2,000t增加到目前的年产200万t左右[7]。
目前，我国已成为世界味精的生产中心，占世界总产量的70%。
发酵法生产谷氨酸的成功，是整个发酵工业的伟大创举，同时也大大促进了其它发酵产品的研究与生产[2]。
1 L-谷氨酸生产菌的选育对于工业发酵来说，决定发酵生产水平的因素主要有菌种性能、发酵工艺及下游提取工艺等。
在这些因素中，菌种的产酸水平是内因，是决定发酵成败的关键。
国外一般采用青霉素等强制发酵法生产谷氨酸，产酸较高(120-160g/L)[13]；而国内味精厂采用生物素亚适量方法，该方法产酸低，转化率低，原料利用率低，因此开展菌种选育工作一直味精工业发展史上的重点内容[14]。
综述：谷氨酸的发酵与提取工艺第一部分谷氨酸概述谷氨酸非人体所必需氨基酸，但它参与许多代谢过程，因而具有较高的营养价值，在人体内，谷氨酸能与血氨结合生成谷氨酰胺，解除组织代谢过程中所产生的氨毒害作用，可作为治疗肝病的辅助药物，谷氨酸还参与脑蛋白代谢和糖代谢，对改进和维持脑功能有益。
另外，众所周知的谷氨酸钠盐即味精有很强烈的鲜味，是重要的调味品。
1996、1997、1998年味精年产量分别为55.0万吨、56.64万吨、59.03万吨。
尽管如此，我国人均年消耗味精量还只有400g左右，而台湾省已达2000g。
因此，中国将是世界上最大的潜在味精消费市场，也就是说，味精生产会稳步发展。
这也意味着谷氨酸的生产不断在扩大[1]。
谷氨酸生产走到今天就生产技术而言已有了长足进步,无论是规模还是产能都今非昔比,与此同时各厂家还在追求完美, 这是行业进步的动力,也是生存之所需。
实际上生产工艺是与时俱进的,没有瑕疵的工艺是不存在的。
如:配方及提取方法现在是多种多样,有单一用纯生物素的,也有用甘蔗糖蜜加纯生物素的, 还有加玉米浆干粉或麸皮水解液及豆粕水解液等等;提取方法有:等电-离交、等电-离交-转晶、连续等点-转晶等等[2]。
本综述简述谷氨酸生产的流程及发酵机制，着重介绍谷氨酸的提取工艺。
第二部分谷氨酸生产原料及其处理谷氨酸发酵的主要原料有淀粉、甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜、醋酸、乙醇、正烷烃(液体石蜡)等。
国内多数谷氨酸生产厂家是以淀粉为原料生产谷氨酸的，少数厂家是以糖蜜为原料进行谷氨酸生产的，这些原料在使用前一般需进行预处理。
(一)糖蜜的预处理谷氨酸生产糖蜜预处理的目的是为了降低生物素的含量。
因为糖蜜中特别是甘蔗糖蜜中含有过量的生物素，会影响谷氨酸积累。
故在以糖蜜为原料进行谷氨酸发酵时，常常采用一定的措施来降低生物素的含量，常用的方法有以下几种:(1)活性炭处理法; (2)水解活性炭处理法;（3）树脂处理法。
(二)淀粉的糖化绝大多数的谷氨酸生产菌都不能直接利用淀粉，因此，以淀粉为原料进行谷氨酸生产时，必须将淀粉质原料水解成葡萄糖后才能供使用。
题目谷氨酸生产菌的代谢机理和研究现状谷氨酸（Glutamic acid），是人体非必须氨基酸。
里索逊于1856年发现谷氨酸，至今已成为世界上氨基酸产量最大的品种。
其用途非常广泛，尤其是其下游产品的开发应用。
食品行业主要用于味精，增鲜剂的生产，还可与其他氨基酸并用增强功能；医药行业，多用于预防和治疗肝性昏迷，保护肝脏，是肝病患者的辅助药物。
而谷氨酸在改善儿童智力发育，维持大脑机能，治疗脑震荡或神经损伤等都有一定疗效；在日常用品中，洗发水、生发剂、香皂、牙膏、香波、泡沫浴液、洗洁净等都可以见到谷氨酸的踪影；农业，谷氨酸还可以用于柑桔增甜剂、微肥的载体、杀菌剂（氨基酸铜）。
1 谷氨酸发酵生产及现状谷氨酸是第一个成功用于发酵生产的氨基酸。
氨基酸的制取始于1820年，而直到1866 年德国化学家里豪森才从小麦面筋里水解物里提取到一种碱性氨基酸-谷氨酸。
1957年，日本率先用微生物发酵法生产谷氨酸，从而结束了由水解或化学合成法而制取谷氨酸的时代[1] 利用发酵法生产，有原料成本低，反应条件温和，可大规模生产等优点，是目前氨基酸生产的主要方法。
我国虽然发酵法生产谷氨酸稍晚，但现已成为世界产量和消费最大的国家。
以味精生产为例，其主要生产流程如下：目前，我国的味精相关产品发展迅速，产量高居世界首位。
据调查，2000-2006 年味精行业平均每年增长17%我国味精年需求量为119万t，味精年人均占有量为769g,而台湾和港澳地区人均占有量为2500g，两者相差甚远。
农村味精市场发展较快，各类小食品、食品加工业冷藏盐渍食品和方便食品等不断增加，味精出口逐年扩大，销路日旺。
据调查预测，未来10年，中国味精相关产品产量将达到160万t。
味精市场空间较大，很有发展前景。
2 谷氨酸生产菌发酵机理2.1 谷氨酸生物合成途径谷氨酸代谢途径包括糖酵解途径（EMP）、磷酸己糖途径（HMP）三羧酸循环（TCA循环）、乙醛酸循环、伍德-沃克曼反应（CQ固定反应）等。
谷氨酸发酵综述谷氨酸（glutamic acid）化学式为C5H9O4N，是一种酸性氨基酸，化学名称为α-氨基戊二酸，是20种常见α-氨基酸之一。
谷氨酸为无色晶体，结晶状态是稳定的，微溶于水但溶于盐酸溶液，密度为1.538（kg/m3），等电点为3.22，谷氨酸有左旋体，右旋体，和外消旋体。
谷氨酸的解离常数：pK’1(COOH)为2.19，pK’2(NH3+)为4.25(γ-COOH),pK’3为9.67（NH3+）。
谷氨酸是非必需氨基酸的一种，大量存在与谷类中，谷氨酸有鲜味，谷氨酸钠是味精的主要成分，用于增加食物的鲜味。
正文：一：谷氨酸发酵在谷氨酸发酵中，改变细胞膜的通透性，使谷氨酸不断地排到细胞外面，就会大量生成谷氨酸。
研究表明，影响细胞膜通透性的主要因素是细胞膜中的磷脂含量。
因此，对谷氨酸产生菌的选育，往往从控制磷脂的合成或使细胞膜受损伤入手，如生物素缺陷型菌种的选育。
生物素是不饱和脂肪酸合成过程中所需的乙酰CoA的辅酶。
生物素缺陷型菌种因不能合成生物素，从而抑制了不饱和脂肪酸的合成。
而不饱和脂肪酸是磷脂的组成成分之一。
因此，磷脂的合成量也相应减少，这就会导致细胞膜结构不完整，提高细胞膜对谷氨酸的通透性。
1，谷氨酸发酵是典型的代谢控制发酵，环境条件对谷氨酸发酵具有重要的影响，控制最适宜的环境条件是提高发酵产率的重要条件。
（1）碳源目前使用的谷氨酸生产菌均不能利用淀粉只能利用葡萄糖和果糖等。
在一定的范围内，谷氨酸产量随葡萄糖浓度的增加而增加，但若葡萄糖浓度过高，由于渗透压力大对菌体生长很不利，谷氨酸对糖的转化率降低。
国内谷氨酸发酵糖浓度为125—150g/L，但一般采用流加糖工艺。
（2）氮源常见无机氮源：尿素，液氮，碳酸氢铵。
常见有机氮源：玉米浆，豆浓，糖蜜。
当氮源的浓度过低时回事菌体细胞营养过度贫乏，形成“生理饥饿”，影响菌体繁殖和代谢，导致产酸率低。
随着玉米浆的浓度增高，菌体大量增殖使谷氨酸非积累型细胞增多，同时又因生物素过量是代谢合成磷脂增多，导致细胞膜增厚不利于谷氨酸的分泌造成谷氨酸产量下降。
味精生产工艺及发展趋势1866年，谷氨酸首先由德国人H. Riffhausen博士用硫酸水解面筋制得[6]。
1908年，日本人池田与铃木发现谷氨酸能用蛋白质酸水解法生产，一年后味之素公司开始了味精的工业化生产。
1923年，我国开始了通过蛋白质酸解法生产味精。
该工艺原料利用率低，产1t味精需30t小麦，工作环境差，劳动强度大，并且污染严重。
生产发展速度缓慢，最高年产量也不超过4,000t[4]。
1956年，从自然界中分离到了一种谷氨酸产生菌，即谷氨酸棒杆菌，这是味精生产史上的重大变革。
1957年开始了通过发酵法生产味精的时代。
1957年，我国组织有关高校、科研院所和企事业单位，开始了谷氨酸产生菌的选育工作，于1965年成功选育谷氨酸产生菌，当年首先在天厨厂投入生产。
40年来，由于我国味精工业在菌种选育、发酵工艺优化、提取工艺和废水处理等各方面的研究工作，使我国味精工业不断向前发展，味精产量年平均增长率为17%。
与20世纪60年代相比，产酸率由50g/L提高到目前的120-140g/L；糖酸转化率由40%-50%提高到60%以上；发酵周期也有相应的缩短，由40 h缩短到30h；提取收率也由90%提高到96%以上；生产成本也大大降低；发酵罐也由50m3扩大到800m3；国内味精年产量由1957年的年产2,000t增加到目前的年产200万t左右[7]。
目前，我国已成为世界味精的生产中心，占世界总产量的70%。
发酵法生产谷氨酸的成功，是整个发酵工业的伟大创举，同时也大大促进了其它发酵产品的研究与生产[2]。
1 L-谷氨酸生产菌的选育对于工业发酵来说，决定发酵生产水平的因素主要有菌种性能、发酵工艺及下游提取工艺等。
在这些因素中，菌种的产酸水平是内因，是决定发酵成败的关键。
国外一般采用青霉素等强制发酵法生产谷氨酸，产酸较高(120-160g/L)[13]；而国内味精厂采用生物素亚适量方法，该方法产酸低，转化率低，原料利用率低，因此开展菌种选育工作一直味精工业发展史上的重点内容[14]。
1.1传统诱变育种技术微生物细胞内各种代谢产物的积累，都是受到菌体自我调节机制的影响。
正常情况下，菌种不会过量合成某种代谢产物，当通过育种手段解除其自我调节机制时，某种产物就会过量积累。
随着谷氨酸棒杆菌各代谢途径及其调节机制的深入了解，使得通过代谢控制发酵原理进行育种更加理性化。
通过诱变育种对菌种进行定向筛选，可达到解除微生物细胞内的自我调节机制，达到过量积累目的产物的目的。
常见的方法包括选育具有结构类似物抗性、营养缺陷型、目的产物分解能力缺陷型等遗传标记的突变株。
诱变育种简单易行，耗资少，并且效果明显，所以得到广泛应用。
通过诱变育种能够扩大原料利用范围，提高菌株的生产能力，简化生产工艺和提取工艺[15]。
近四十年来，国内外很多高校、科研机构和生产厂家纷纷应用自然选育、诱变育种和杂交育种技术对谷氨酸产生菌进行有目的定向改造，已有很多成功的例子。
1983年，Kyowa-Hakko公司利用紫外线、X射线和化学诱变剂对北京棒杆菌和乳糖发酵短杆菌进行诱变处理，获得的突变菌株能够抵抗100μg/mL寡霉素。
1985年，张克旭等以ASl·299为出发菌株，经紫外线、通电、硫酸二乙酯及LiCl等复合诱变，筛选出菌株WHT-1，突破了当时我国谷氨酸生产的10%大关[16]。
1986年，郑善良等采用NTG对菌株FM820-7菌株进行诱变处理，并筛得菌株FM84-415。
该菌株产酸高达119.2g/L，转化率达到59.5%，并且该菌株能耐高糖[17]。
1993年，云逢霖与周婉冰利用用紫外线、亚硝基胍诱变以及原生质体等诱变方法对菌株T6-13进行处理，经过多次筛选，育得S9114菌株。
该菌株能抗高糖(25%-30%)、抗高浓度谷氨酸(20%)，并且不分解利用谷氨酸[18]。
1995年，毛富根等以T6-13为出发菌株，采用激光对其进行辐射诱变，筛选得菌株Lsl68。
该菌株具有遗传稳定性较好、能耐高糖等优点[19]。
1997年，王岁楼等采用Co-γ射线、紫外线和硫酸二乙酯等诱变育种技术对菌株T6-13进行复合处理，并经耐高温驯化，获得突变株Tz310，该菌具有琥珀酸和生物素双重营养缺陷，并且该菌能耐高温[20]。
1.2原生质体融合育种技术国内采用基因工程技术进行菌种改造起步较晚，有关这方面的工作还不够完善。
近年来，一些科研工作者致力于通过原生质体育种技术提高菌株的产酸水平[21]，已有一些成功的例子。
1991年，张克旭、陈宁等对钝齿棒杆菌B9和天津短杆菌TG-866进行原生质体融合育种，成功获得融合子F263和F288，皆具有双亲遗传性状(细胞个体大、产酸高)[22]。
1992年，张蓓等以具有遗传标记寡霉素抗性(Om r)的菌株TN63和具有氟乙酸抗性(FEA r)标记的TN115为亲株，经原生质体融合，育得了具有双亲遗传标记的融合子FTN9108 [23]。
2003年，陈宁以天津短杆菌TG961和温敏型菌株TMG0106为亲株，采用原生质体融合育种技术，筛选出产酸较高的温敏型菌株CN1021 [24]。
1.3基因工程育种技术近年来，基因工程技术迅猛发展，在菌种选育方面得到广泛应用。
尽管近年来人们尝试了通过基因工程手段改造菌种[21]，但由于工业发酵生产规模较大，需菌量多，随菌种的逐级扩大培养极易引起质粒失活甚至丢失，从而使重组基因难以表达，因此通过分子手段进行菌种选育难度依然较大。
2L-谷氨酸的生产工艺提高L-谷氨酸的产酸水平，一是要有优良的菌种，二是要有与之相适应的发酵工艺。
性能良好的菌种是发酵的根本和前提，是决定产酸水平的内因。
而发酵工艺的研究就是找到适合该菌种的最佳外部环境条件，使其良好的发酵性能得到充分的发挥。
这些外部环境条件主要包括种子培养基及培养条件、发酵培养基及发酵条件。
2.1 种子培养基种子培养的目的是为了获得大量繁殖并且活力强的菌体，提高菌体的比生长速率，使菌体尽快的适应外部环境，缩短发酵培养的延滞期，所以种子培养基要求含有丰富的氮源，足够的生物素，少量的碳源，以利于菌体生长。
幼龄菌对温度变化敏感，应避免温度过高和波动过大。
pH值控制不易过低，否则菌种容易衰老。
培养时间不易过长，以7-8h为好。
2.2 发酵培养基与种子培养基不同，发酵培养基不仅为菌体生长繁殖提供营养物质，而且还要合成大量的目的产物。
在一定的范围内，目的产物浓度与菌体浓度成正比，所以要求发酵培养基要利于菌体的生长繁殖。
同时发酵的根本目的是合成目的产物，所有又要有利于代谢产物的积累。
发酵培养基组分主要包括碳源、氮源、无机盐、微量元素等。
发酵培养基除了提供菌体生长所必需的氮源外，还要具有提供目的产物碳架所需的大量的碳，所以发酵培养基中的碳源物质明显高于种子培养基。
发酵培养基中提供氮源和生物素的营养成分是玉米浆。
对于生物素缺陷型菌来说，为了控制菌体较好的转型，必须控制生物素亚适量。
无机盐成分主要包括钾盐、镁盐和磷酸盐，微量元素包括Mn和Fe等。
2.3 温度在影响细菌生长和产酸的因素中，温度起着重要作用。
为了使微生物生长最快和产酸率最高，必须根据菌种的特性选择和控制最适的温度。
如果温度控制过低，菌体生长慢，酶活低，不利于菌体生长和产酸。
若温度控制过高，虽能提高酶反应速率，但易引起菌种衰老，影响最终产酸。
对谷氨酸发酵来说，谷氨酸脱氢酶最适反应温度较高[51]，菌体生长最适温度低于产酸最适温度，所以应采取分阶段温控方式。
谷氨酸产生菌的最适生长温度为30-34℃,产生谷氨酸的最适温度为35-37℃。
在谷氨酸发酵前期长菌阶段和种子培养时应满足菌体生长最适温度，若温度过高，菌体容易衰老。
在产酸期，为了提高谷氨酸的合成速率，必须提高培养温度。
2.4 pHpH对微生物的生长和代谢产物的形成都有很大影响，主要通过影响酶的活性来影响微生物发酵。
谷氨酸发酵在正常情况下，为了保证足够的氮源，满足谷氨酸合成的需要，发酵前期控制pH值7.5左右，发酵中期pH7.2左右，发酵后期pH7.0左右。
在将近放罐时，为了后工序提取谷氨酸，pH6.5-6.8为好。
pH值的控制主要通过流加液氨或氨水。
2.5 供氧产谷氨酸菌是好养菌，氧对菌的生长及谷氨酸的积累有很大的影响，每消耗100g葡萄糖需耗氧41.1g，供氧量是否合适决定整个发酵的成败[49]。
氧气难溶于水，培养基中的溶解氧仅够菌体消耗14s，如果菌体长期处于缺氧状态，将会对菌体造成极大的伤害[46]；同时溶氧水平控制过高将会发生高氧抑制反应，发酵后期菌体易衰老。
在产酸期若溶氧水平控制过低，TCA循环跟不上糖酵解的速度，就会造成乳酸、乙酸等副产物的积累；如果溶氧水平控制过高，菌体生长受到高氧抑制，导致发酵后期菌体TCA循环高效运转，NADPH进入氧化途径，导致产酸低，对发酵也不利[50]。
谷氨酸生产对氧的需求量较高，应控制在30%以上。
2.6 L-谷氨酸补料分批发酵补料分批发酵，又称半连续发酵，是指在分批发酵过程中，间歇或连续地补加一种或多种成分的培养方法，它是分批发酵和连续发酵之间的一种过渡方式。
补料分批发酵可以解除底物抑制、产物反馈抑制和分解代谢物的阻遏，可以避免在分批发酵中因一次投料过多而产生的负面影响，从而有利于菌体生长和产酸[47]。
为了减少高初糖对菌体生长和产酸的抑制作用，初糖要控制在较低的水平，发酵后期通过流加高浓度糖，使糖浓度维持在10-20g/L。
3味精的提取工艺分析味精现有生产工艺过程可知，谷氨酸提取技术工艺路线的差异不仅决定了谷氨酸的收率和质量，同时也决定了硫酸、液氨等辅助材料的消耗水平；其次，味精工业的主要污染物——高浓度废水集中产生于谷氨酸提取工序。
因而，谷氨酸提取技术已不是一个单纯的产品初步分离工序，它在很大程度上决定着整个味精产业的制造成本、环境障碍和产品质量，最终制约着整个产业的可持续发展。
3.1等电离交工艺流程等电离交工艺如图1所示。
发酵液经冷冻等电后分离得到谷氨酸，残留在等电母液中的谷氨酸通过阳离子交换树脂吸附，再洗脱后回等电结晶扣1。
工艺提取收率高达94％-95％。
缺点是物耗高，提取1t谷氨酸消耗液氨120 kg、硫酸850 kg；成品味精中SO42-；一含量易超标；高浓度废水离交尾液排放量较发酵液体积增加60％左右，化学需氧量高达80 000 n/L以上，还额外产生30-40t化学需氧量为3 000～4 000 mg/L的中浓度树脂洗涤水。
发酵液等电结晶谷氨酸离子交换硫酸洗脱液图1 等电离交工艺流程3.2 浓缩等电工艺流程浓缩等电工艺源自日本昧之素公司糖蜜发酵谷氨酸的提取技术，国内最早由河南莲花味精集团将其嫁接于淀粉糖原料发酵工艺上(图2)，该工艺没有采用“离交技术”，优点是硫酸、液氨消耗低，排放高浓度废水总量仅占发酵液体积的50％左右。
