核苷酸發酵微生物
正文
能發酵生產核苷酸的微生物。1959年國中明發現由酵母的 RNA（核糖核酸）分解而成的5′鳥苷酸(GMP)和5′肌苷酸(IMP)的呈味作用，只用少量核苷酸與谷氨酸混合，即可提高味素的鮮度數十倍。目前用微生物生產的核苷酸及其衍生物有60多種。自然界的微生物都有合成核苷酸的能力。在正常情況下,當微生物生成的核苷酸量達到一定程度時,微生物體內的一套反饋系統能抑制核苷酸繼續合成，使核苷酸的合成與分解處於平衡狀態。為了生產核苷酸物質，就必須解除微生物體內的平衡狀態，使核苷酸在培養液中不斷地蓄積。
解除反饋抑制有用硫酸二乙脂、亞硝基胍對野生菌株進行處理的化學誘變法和用紫外光、快中子進行處理的物理誘變法。例如，由產氨短桿菌ATCC6872誘變出來的各種突變株，經直接發酵或前體轉化，提高了肌苷酸、腺苷酸(AMP)、鳥苷酸、黃苷酸(XMP)以及肌苷(IR)和6-氮雜尿嘧啶核苷等的產量。
肌苷酸發酵微生物 1961年發現枯草桿菌可以在培養液中蓄積少量肌苷酸。在生產中套用的菌種都是產氨短桿菌的變異株。由產氨短桿菌ATCC6872紫外光照射得到的KY1302菌株,可生成肌苷酸11.2～12.8克／升。產氨短桿菌NO.15003在有乳酸清添加時，可生成肌苷酸25.4克／升。可以由酵母或細菌提取RNA,然後依靠橘青黴或金色鏈黴菌的 5′磷酸二脂酶和脫氨酶的作用製成肌苷酸，也可以用微生物發酵糖質原料製成肌苷，再以化學方法或微生物的核苷酸磷酸化酶催化肌苷和無機磷酸進行反應，生成肌苷酸。
肌苷發酵微生物 枯草桿菌、短小芽孢桿菌、產氨短桿菌的很多腺嘌呤缺陷型突變株都是優良的肌苷生產菌。腺嘌呤的濃度是肌苷發酵的關鍵，一般在培養基中需維持低水平的腺嘌呤才能保證肌苷的產生。不溶性的磷酸鹽對肌苷的產生有促進作用。
枯草桿菌NO.102經紫外光誘變和 DNA（脫氧核糖核酸）轉化法,得到的腺嘌呤、黃嘌呤雙缺陷型並對8氮雜鳥嘌呤有抗性的變異株，可發酵糖質原料生成肌苷22.3克/升,如向培養基添加黃嘌呤,肌苷產率可達33.1克/升。一株產肌苷能力最強的菌株是由產氨短桿菌經亞硝基胍誘變得到的抗6-巰基鳥嘌呤的變異株，蓄積肌苷的能力高達52.4克/升。
鳥苷酸發酵微生物 鳥苷酸的助鮮作用比肌苷酸更強。直接發酵糖質原料或利用鳥嘌呤作前體都能得到鳥苷酸。發酵生成鳥苷酸的微生物有谷氨酸棒桿菌、產氨短桿菌的多種變異株。但因直接發酵糖質原料生產 GMP的產量只有2克/升左右,還不能用於工業生產,產氨短桿菌ATCC6872雖然在前體鳥嘌呤添加時,可生成15.3克/升GMP，也因前體物昂貴尚無法投產。GMP工業生產多用發酵法先製成鳥苷，然後通過微生物或化學磷酸化作用轉變為 GMP。生產鳥苷採用的菌種有枯草桿菌、短小芽孢桿菌、產氨短桿菌的多種變異株，它們的特點是生成必需嘌呤鹼基並對嘌呤結構類似物具有抗性，各菌株的鳥苷生成量達10克/升左右。
生產GMP的另一種方法,是首先發酵糖質原料生成黃苷酸，然後再用另一種菌將黃苷酸轉化為GMP,也可將兩種菌混合培養製成 GMP。谷氨酸小球菌和產氨短桿菌的變異株都可積累黃苷酸。把黃苷酸轉化為 GMP的菌株多採用產氨短桿菌的變異株。如果將黃苷酸產生菌和把黃苷酸轉化為GMP的菌混合培養時,前者與後者恰當的比例為10:1，GMP生成量達9.67克/升。
生產GMP的第3種方法是:先以發酵法生產AICAR（5-氨基-4-甲醯胺咪唑-核糖），再以AICAR為原料,化學合成為GMP。
其他核苷酸生產菌 環腺苷酸(cAMP)能抑制癌細胞的增生,並對冠心病、牛皮癬有緩解作用。1944年發現液化短桿菌和大腸桿菌的培養液內有cAMP，後來又分離到一株棒桿菌和一株小球菌，將它們在含有腺嘌呤、次黃嘌呤的培養基中培養，cAMP的生成量比液化短桿菌和大腸桿菌高出3～4倍。生產cAMP的碳源可以是葡萄糖、果糖、麥芽糖、甘露糖，也可以是正烷烴。在12碳和14碳的烷烴中培養玫瑰色石蠟節桿菌和溶蠟小球菌時，cAMP的生成量分別為1.4克/升和3克/升。此外，還可以用藤黃八疊球菌發酵生產黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD);用產氨短桿菌、芽孢桿菌、小球菌生產輔酶A;用谷氨酸棒桿菌和產氨短桿菌發酵生產乳清酸和煙醯胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)──輔酶I等。
參考書目
中國科學院微生物研究所編：《核苷酸物質的生產和套用》，科學出版社，北京，1971。
