７０ 微生物学杂志 ２０１２年１月第３２卷第１期ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＭＩＣＲＯＢＩＯＬＯＧＹ Ｊａｎ．２０１２ Ｖｏ１．３２ Ｎｏ．１ －精氨酸合成及高产菌选育与发酵研究进展 于向鹏，刘 静，刘 洁，金海如‘ （浙江师范大学化学与生命科学学院，浙江金华３２１００４） 摘要精氨酸是合成蛋白质的重要原料，是一些代谢途径的中间代谢物。它在人和动物体内具有重要的生 理生化功能，在食品与医药工业应用十分广泛。对精氨酸高产菌株选育、发酵工艺优化、真核生物中的合成途 径、代谢调控机制等方面最新研究进展做了综述。 关键词精氨酸；合成途径；调控机制；菌种选育；发酵生产 中图分类号Ｑ８１５ 文献标识码Ａ 文章编号１００５—７０２１（２０１２）０１—００７０—０５ Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｌ－Ａｒｇｉｎｉｎｅ Ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｈｉｇｈ－Ｙｉｅｌｄｉｎｇ Ｓｔｒａｉｎ Ｂｒｅｅｄｉｎｇ ａｎｄ Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ＹＵ Ｘｉａｎｇ－ｐｅｎｇ，ＬＩＵ Ｊｉｎｇ，ＬＩＵ Ｊｉｅ，ＪＩＮ Ｈａｉ—ｒｕ （Ｃｏｌ１．ｏｆＣｈｅｍ．＆Ｌｉｆｅ Ｓｃｉ．，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉ．，Ｊｉｎｈｕａ ３２１００４） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｌ・ａｒｇｉｎｉｎｅ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｉｎ ｓｏｍｅ ｍｅｔａ— ｂｏｌｉｃ ｐａｔｈｗａｙｓ．Ｉｔ ｐｏｓｓｅｓｓｅｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｉｎ ｈｕｍａｎ ａｎｄ ａｎｉｍａｌ ｂｏｄｉｅｓ．Ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ ａｎｄ ｆｏｏｄ ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ．Ｔｈｅ ｂｒｅｅｄｉｎｇ ｏｆ Ｌ—ａｒｇｉｎｉｎｅ ｈｉｇｈ—ｙｉｅｌｄｉｎｇ ｓｔｒａｉｎ，ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ａｒｇｉｎｉｎｅ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｐａｔｈｗａｙ ｏｆ ｅｕｋａｒｙｏｔｉｃ ｏｒｇａｎｉｓｍｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｕｐｄａｔｅ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｌ・Ａｒｇｉｎｉｎｅ；ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｐａｔｈｗａｙ；ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｓｔｒａｉｎ ｂｒｅｅｄｉｎｇ；ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｖｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ １９２９年广田氏研究鱼精蛋白发现其含大量 精氨酸，约占总氨基酸的８０％，因此命名为精氨 酸（ａｒｇｉｎｉｎｅ，Ａｒｇ），精氨酸最初是在羽扇豆苗提取 物中得到的…。精氨酸是一种人体半必需的碱性 氨基酸，具有特殊的生理生化功能，被广泛应用于 食品及医药工业中 。精氨酸不仅对氨中毒性肝 昏迷、病毒性肝炎的治疗效果显著 ，还通过精氨 酸—一氧化氮通路所产生的一氧化氮，调节一系列 免疫过程，对肌体起着全方位的保护作用 。创 伤后肌体补充适当的外源 一精氨酸，可以促进伤 口愈合，提高免疫水平 。此外，研究表明 －精氨 酸在男性生殖功能中起到作用 ，也有抗粥样动 脉硬化、调节血压的功能 。在生化方面，精氨 酸是尿素循环及合成聚胺、肌酸的代谢中间物，也 是合成胞浆蛋白与核蛋白的前体。目前精氨酸最 高产量为９６ ｇ／Ｌ 。国内菌株产酸水平和遗传稳 定性依然处于劣势，且使用菌种单一，易被噬菌体 污染。在重点综述真菌合成精氨酸研究进展基础 上，对精氨酸发酵前景做了探讨，并根据实际情况 提出了新的建议，为筛选高产精氨酸菌株提供新 的解决途径。 １ 精氨酸高产菌选育及发酵研究 进展 １．１ 高产精氨酸菌株选育进展 自然界中产精氨酸的正常菌株代谢会维持在 一个平衡的稳定状态，故菌株精氨酸产量低，不利 作者简介：于向鹏 男，硕士研究生。研究方向为微生物资源发掘与利用。Ｅ・ｍａｉｌ：ｙｕｘｐ＿９３３＠１６３．ｃｏｍ 通讯作者。男，教授，硕导。研究方向为微生物资源发掘与利用。Ｅ—ｍａｉｌ：ｈｒｊｉｎ＠ｚｊｎｕ．ｃａ 收稿日期：２０１１－１１－０３；修回日期：
氨基酸工艺学
氨基酸工艺学是研究氨基酸的生产和应用的一门学科。氨基酸是构成蛋白质的基本组成单元，对人体的生理功能起着重要的作用，同时也被广泛应用于食品、医药、化妆品等领域。氨基酸工艺学的研究旨在提高氨基酸的生产效率和质量，以满足不同领域对氨基酸的需求。
氨基酸的生产工艺主要包括发酵法和合成法。发酵法是指利用微生物如大肠杆菌、酵母等在发酵过程中生产氨基酸。这种方法具有成本低、环境友好等优点，因此被广泛应用于工业生产。合成法则是通过化学合成的方法来生产氨基酸。这种方法虽然成本较高，但可以生产更高纯度的氨基酸。
氨基酸工艺学的研究不仅关注氨基酸的生产方法，还关注产品的提纯、分离和应用。提纯和分离的方法包括离子交换、层析、蒸馏等。这些方法可以有效去除产物中的杂质，提高产物的纯度和质量。应用方面，氨基酸可以用于制备肉制品、保健品、营养品等。此外，氨基酸还可以作为工业原料，用于生产植物肥料、染料等。
氨基酸工艺学的研究对于提高产物质量和减少生产成本具有重要意义。科学家们通过改进发酵条件、筛选优良的菌株、优化工艺流程等方式，不断提高氨基酸的产量和纯度。此外，研究人员还探索新的氨基酸应用领域，拓宽氨基酸产业链，提高氨基酸的经济和社会效益。
在未来，氨基酸工艺学的研究将继续深入发展。随着生物技术和合成化学的不断进步，氨基酸的生产效率和品质将进一步提高。同时，对于氨基酸的应用领域将会不断拓展，为人类的健康和可持续发展做出更大的贡献。氨基酸是生命体内构成蛋白质的基本组成单元，它们不仅在人体内发挥着重要的生理功能，还被广泛应用于食品、医药、化妆品等产业领域。因此，对氨基酸工艺学的研究已经成为当前生物工程和化学工程领域的热点之一。
氨基酸的生产工艺主要有发酵法和合成法两种。发酵法是利用特定的微生物进行发酵生产氨基酸。常用的发酵微生物有大肠杆菌、酵母菌和放线菌等。通过发酵工艺，可以将廉价的原料如糖、淀粉等转化为高价值的氨基酸。相对于合成法，发酵法具有成本低、产品质量好、环境友好等优点，因此得到了广泛应用。
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. 氨基酸工艺学
一、名词解释
氨基酸工艺学：是一门新型发酵的技术科学，以探讨氨基酸发酵工厂的生产技术为主要目的。
氨基酸：生命有机体的重要组成部分，是生命机体营养、生存和发展极为重要的物质，在生命体内物质代谢调节调控、信息传递方面扮演重要的角色。
全价氨基酸：动物性蛋白质中各种必须氨基酸之间的比值与人体构成蛋白质需要的比值基本一致，可以全被人体吸收。
限制氨基酸：各类植物蛋白质中的各种氨基酸比值不很适宜，缺少的氨基酸。
淀粉：白色无定型结晶粉末，存在于各种植物组织中，淀粉颗粒具有一定的形态和层次分明的构造，在显微镜下观察淀粉颗粒是透明的，不同淀粉具有不同的形状和大小。
直链淀粉：由不分支的葡萄糖链构成，葡萄糖分子间以α-1,4糖苷键聚合成，呈链状结构，分子比较小，聚合度在100~6000之间。（遇碘呈蓝色）
支链淀粉：由多个较短的α-1,4糖苷键直链结合而成，聚合度为1000~3000000之间。一种膨胀性物质，置于水中加热时成为胶黏的糊状物，而且只有在加热加压的条件下，才能溶解于水。（呈紫红色）
糊化：淀粉在热水中能吸收水分而膨胀，最后淀粉粒破裂，淀粉.
. 分子溶解于水中形成带有黏性的淀粉糊，这个过程称为糊化。
酸解法：利用无机酸为催化剂，在高温高压下将淀粉水解转化为葡萄糖的方法。
酸酶法：先将淀粉用酸水解成糊精或低聚糖，然后再用糖化酶将其水解成葡萄糖的工艺。
酶酸法：将淀粉乳先用α-淀粉酶液化，过滤除去杂质后，然后用酸水解成葡萄糖的工艺
双酶法：用专一性很强的淀粉酶和糖化酶为催化剂，将淀粉水解成为葡萄糖的工艺。
液化：利用液化酶使淀粉糊化，粘度降低，并水解到糊精和低聚糖的程度。
糖化：用糖化酶将液化产物进一步彻底水解成葡萄糖的过程。
老化：分子间氢键已断裂的糊化淀粉又重新排列成新氢键的过程，也就是一个复结晶的过程。
噬菌体：侵染细菌、放线菌等微生物并使其细胞破裂死亡的一类病毒。
氨基酸提取工艺流程
氨基酸是构成蛋白质的基本化学成分之一，可以通过提取天然蛋白质物质得到。氨基酸是一种重要的营养素，常用于制造肥料、食品、保健品和药品等。
氨基酸的提取工艺流程通常包括以下几个步骤：
1. 蛋白质的预处理
首先，需要将天然蛋白质物质进行预处理，以提高氨基酸提取的效率。这一步可以通过加热、酸碱处理、酶解等方式进行。例如，可以用酶类将蛋白质酶解成小分子肽或氨基酸。
2. 提取
提取是氨基酸制备的关键步骤。常用方法有溶出法、水解法和离子交换法等。其中，水解法是一种常见的方法，即将预处理后的蛋白质物质与酸或酵母菌一起加热，使其水解成小分子肽或氨基酸，再用离心机将其分离。
3. 纯化
提取得到的氨基酸液可能含有一些杂质，需要进行纯化。一般使用离子交换、凝胶过滤或逆渗透等方式进行纯化。
4. 干燥
纯化后的氨基酸需要进行干燥，干燥后可得到氨基酸的粉末或颗粒，以便进行包装和储存，以避免湿度、氧化和细菌感染等问题。
总之，氨基酸的提取工艺流程并不复杂，根据不同的原料质量和需要，可能需要进行适当的调整。氨基酸的提取技术已经得到广泛的应用，有助于提高人们的健康生活和农业生产水平。
