核苷酸发酵微生物

细履平沙

核苷酸发酵微生物  microorganisms of nucleotide fermentation

能发酵生产核苷酸的微生物。1959年国中明发现由酵母的 RNA（核糖核酸）分解而成的5′鸟苷酸(GMP)和5′肌苷酸(IMP)的呈味作用，只用少量核苷酸与谷氨酸混合，即可提高味精的鲜度数十倍。目前用微生物生产的核苷酸及其衍生物有60多种。

自然界的微生物都有合成核苷酸的能力。在正常情况下,当微生物生成的核苷酸量达到一定程度时,微生物体内的一套反馈系统能抑制核苷酸继续合成，使核苷酸的合成与分解处于平衡状态。为了生产核苷酸物质，就必须解除微生物体内的平衡状态，使核苷酸在培养液中不断地蓄积。

解除反馈抑制有用硫酸二乙脂、亚硝基胍对野生菌株进行处理的化学诱变法和用紫外光、快中子进行处理的物理诱变法。例如，由产氨短杆菌ATCC6872诱变出来的各种突变株，经直接发酵或前体转化，提高了肌苷酸、腺苷酸(AMP)、鸟苷酸、黄苷酸(XMP)以及肌苷(IR)和6-氮杂尿嘧啶核苷等的产量。

肌苷酸发酵微生物
1961年发现枯草杆菌可以在培养液中蓄积少量肌苷酸。在生产中应用的菌种都是产氨短杆菌的变异株。由产氨短杆菌ATCC6872紫外光照射得到的KY1302菌株,可生成肌苷酸11.2～12.8克／升。产氨短杆菌NO.15003在有乳酸清添加时，可生成肌苷酸25.4克／升。可以由酵母或细菌提取RNA,然后依靠橘青霉或金色链霉菌的 5′磷酸二脂酶和脱氨酶的作用制成肌苷酸，也可以用微生物发酵糖质原料制成肌苷，再以化学方法或微生物的核苷酸磷酸化酶催化肌苷和无机磷酸进行反应，生成肌苷酸。  
肌苷发酵微生物
枯草杆菌、短小芽孢杆菌、产氨短杆菌的很多腺嘌呤缺陷型突变株都是优良的肌苷生产菌。腺嘌呤的浓度是肌苷发酵的关键，一般在培养基中需维持低水平的腺嘌呤才能保证肌苷的产生。不溶性的磷酸盐对肌苷的产生有促进作用。
枯草杆菌NO.102经紫外光诱变和DNA（脱氧核糖核酸）转化法,得到的腺嘌呤、黄嘌呤双缺陷型并对8氮杂鸟嘌呤有抗性的变异株，可发酵糖质原料生成肌苷22.3克/升,如向培养基添加黄嘌呤,肌苷产率可达33.1克/升。一株产肌苷能力最强的菌株是由产氨短杆菌经亚硝基胍诱变得到的抗6-巯基鸟嘌呤的变异株，蓄积肌苷的能力高达52.4克/升。
鸟苷酸发酵微生物
鸟苷酸的助鲜作用比肌苷酸更强。直接发酵糖质原料或利用鸟嘌呤作前体都能得到鸟苷酸。发酵生成鸟苷酸的微生物有谷氨酸棒杆菌、产氨短杆菌的多种变异株。但因直接发酵糖质原料生产 GMP的产量只有2克/升左右,还不能用于工业生产,产氨短杆菌ATCC6872虽然在前体鸟嘌呤添加时,可生成15.3克/升GMP，也因前体物昂贵尚无法投产。GMP工业生产多用发酵法先制成鸟苷，然后通过微生物或化学磷酸化作用转变为GMP。生产鸟苷采用的菌种有枯草杆菌、短小芽孢杆菌、产氨短杆菌的多种变异株，它们的特点是生成必需嘌呤碱基并对嘌呤结构类似物具有抗性，各菌株的鸟苷生成量达10克/升左右。  
生产GMP的另一种方法,是首先发酵糖质原料生成黄苷酸，然后再用另一种菌将黄苷酸转化为GMP,也可将两种菌混合培养制成 GMP。谷氨酸小球菌和产氨短杆菌的变异株都可积累黄苷酸。把黄苷酸转化为 GMP的菌株多采用产氨短杆菌的变异株。如果将黄苷酸产生菌和把黄苷酸转化为GMP的菌混合培养时,前者与后者恰当的比例为10:1，GMP生成量达9.67克/升。  
生产GMP的第3种方法是:先以发酵法生产AICAR（5-氨基-4-甲酰胺咪唑-核糖），再以AICAR为原料,化学合成为GMP。
其他核苷酸生产菌
环腺苷酸(cAMP)能抑制癌细胞的增生,并对冠心病、牛皮癣有缓解作用。1944年发现液化短杆菌和大肠杆菌的培养液内有cAMP，后来又分离到一株棒杆菌和一株小球菌，将它们在含有腺嘌呤、次黄嘌呤的培养基中培养，cAMP的生成量比液化短杆菌和大肠杆菌高出3～4倍。生产cAMP的碳源可以是葡萄糖、果糖、麦芽糖、甘露糖，也可以是正烷烃。在12碳和14碳的烷烃中培养玫瑰色石蜡节杆菌和溶蜡小球菌时，cAMP的生成量分别为1.4克/升和3克/升。此外，还可以用藤黄八叠球菌发酵生产黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD);用产氨短杆菌、芽孢杆菌、小球菌生产辅酶A;用谷氨酸棒杆菌和产氨短杆菌发酵生产乳清酸和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)──辅酶I等。