发酵制品：浅谈生物素对谷氨酸发酵的影响

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概述

生物素(Biotin)又称维生素 B7、维生素 H，作为羧化、脱羧和脱氢反应酶系的辅助因子，参与机体三大营养物质的代谢，是动物机体不可缺少的重要的营养物质。在谷氨酸发酵生产中，生物素用量的控制直接影响着生产菌细胞的生长、增殖、代谢和细胞壁、细胞膜的渗透性和产酸率的高低。所以严格控制生物素的用量是搞好谷氨酸发酵的重要关键。谷氨酸作为一种重要氨基酸被广泛应用于食品、饲料、药品和化妆品等领域，是世界上产量最大的氨基酸。

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生物素的生理功能

生物素是机体许多酶的辅助因子，动物体内多为乙酰辅酶 A 羧化酶、丙酮酸羧化酶、丙酰辅酶A羧化酶、β-甲基丁烯辅酶 A羧化酶等。生物素在机体中的功能主要有:

2.1. 参与机体的碳水化合物代谢

在碳水化合物代谢中，生物素催化脱羧和羧化反应，参与糖代谢和糖原异生，维持血糖稳定。生物素作为丙酮酸羧化酶的辅酶，催化丙酮酸羧化生成草酰乙酸,并促使草酰琥珀酸转化为a-酮戊二酸、苹果酸转化为丙酮酸、琥珀酸与丙酮酸互变。

2.2. 参与机体的脂类代谢

生物素作为乙酰辅酶A羧化酶的辅酶参与脂肪酸合成，还作为丙酰辅酶A羧化酶的辅酶参与奇数碳脂肪酸β-氧化。此外生物素与乙酰胆碱的合成和胆固醇的代谢也有关联。

2.3. 参与机体的蛋白质和核酸代谢

生物素在蛋白质合成、氨基酸脱氨、嘌呤合成及亮氨酸和色氨酸的代谢中作用重大，是多种氨基酸转移脱羧必需的物质。

2.4. 参与其他物质代谢

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生物素对谷氨酸生产的影响

3.1. 谷氨酸的生物合成途径

3.2. 生物素对氮代谢的影响

3.3. 生物素对谷氨酸生物合成途径调节机制的影响

在生物素丰富的情况下，谷氨酸菌的细胞膜合成完整，谷氨酸不能从膜内渗透到膜外，胞内的谷氨酸积累到一定程度，对谷氨酸脱氢酶进行反馈控制，从而停止谷氨酸的生物合成。在生物素限量的情况下，由于细胞膜合成不完整，谷氨酸能够从胞内渗透到胞外，使胞内谷氨酸的含量降低，谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的反馈控制失调，谷氨酸不断地被优先合成。

3.4. 生物素对谷氨酸生产菌细胞膜通透性的影响

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生物素用量设计

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结语

目前国内大部分谷氨酸生产菌为生物素缺陷型。采用生物素亚适量工艺，生物素为其重要的生长因子，其用量的控制直接影响着生产菌细胞的生长增殖代谢和细胞壁细胞膜的渗透性和产酸率的高低，所以严格控制生物素的用量是搞好谷氨酸发酵的重要关键。但目前生物素检测方法还有一定的局限性，还不能及时准确将发酵过程中各种原料的生物素含量检测出来，所以目前进一步研究和开发灵敏度更高、方法更简单 应用范围更广的分析方法，是今后生物素分析研究工作的一个首要任务。