有机氮源助力,促微生物生长
凡是能提供微生物生长繁殖所需氮元素的营养源,称为氮源,主要参与微生物的蛋白质、氨基酸、核酸等含氮代谢物的合成,是微生物生长代谢不可或缺的成分。氮源可分为有机氮源(微生物源、植物源、动物源)和无机氮源(铵盐、氨水等)两大类,有机氮源在培养基组成中往往是N元素、微量元素、抗逆因子代谢调控因子等营养的重要来源,影响菌体生长、代谢产物合成以及高渗透压等复杂应用场景下细胞活力的维持。常见的有机氮源有黄豆饼粉、酵母粉、蛋白胨、酵母浸粉等,它们根据蛋白水解程度不同有迟效和速效之分,同时不同有机氮源营养结构的差异性对不同发酵领域菌株的促生长能力也有差异。
图1.安琪微生物营养有机氮源产品体系
蛋白胨是将动物蛋白(酪蛋白、肉类)、植物蛋白(豆类)与微生物蛋白(酵母)用酸或蛋白酶水解后干燥而成的粉状产品。安琪研发团队发现不同来源的蛋白胨在同种菌株促生长能力方面或存在着明显差异。比如在大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌中,应用不同蛋白胨对这些菌株生长方面影响不同(如图2)。
图2.不同蛋白胨对3种标准菌株的促生长能力差异
图2的研究表明酵母蛋白胨和大豆蛋白胨对3种标准菌株的生长促进作用均优于3种动物来源的蛋白胨。
另外,酵母浸粉也是微生物发酵中常用到的一种有机氮源,它与蛋白胨区别在于水解程度更高,肽段分子量更集中在400Da以下,微生物利用起来更为速效。安琪研发团队在益生菌生长方面同样做了大量研究,比如在较难培养的嗜酸乳杆菌对不同酵母浸粉应用测试中(图3),酵母浸粉FM502较标准款酵母浸粉菌株OD提高了6.7倍左右,有效地促进了嗜酸乳杆菌生长。
图3.不同酵母浸出物应用于嗜酸乳杆菌生长情况
同样地,安琪研发团队在FM502基础上改进后的产品FM503改变了嗜酸乳杆菌的菌体生长形态(菌体形态更短),从冻干结果上看,菌体短小的嗜酸乳杆菌冻干存活率明显高于菌体较长的菌体,FM503较其它酵母浸出物既提高了菌株生长能力,也改变了菌体形态提高了冻干存活率。
图4.酵母浸出物(FM503)对菌体形态与稳定性影响
在生物发酵技术不断发展的各个历史时期,氮源一直扮演着重要角色,而有机氮源是当代工业生物发酵中尤为重要的一环。选择合适的有机氮源能有效促进微生物生长代谢,安琪基于开创并深耕有机氮源市场几十年的成功实践,依托标准化的生产管理体系、规范化的质量管理体系、完善的分析检测平台,具有实现来源有机氮源的标准化、量化、个性化以及多元融合化柔性智造和应用能力。未来,安琪必将为广大发酵用户提供更多元、更高效的有机氮源产品,助力微生物发酵行业。
为进一步推动新型有机氮源的科学应用,促进生物发酵产业安全、高效、清洁、稳定生产,中国生物发酵产业协会决定,支持安琪酵母于2023年4月20-22日在湖北省宜昌市举办主题为“多元复合、精准设计”的第八届新型有机氮源应用与发展趋势研讨会。届时,由北京化工大学校长谭天伟院士领衔的20名行业资深专家将围绕有机氮源“多元复合、精准设计”主题,以大会主论坛报告、合成生物学和培养基分论坛报告,深入探讨通过对新型有机氮源多元开发、创新智造、精准设计,从促生长、调代谢等角度,推动发酵产业提质增效、绿色环保,助力生物发酵产业更高质量发展。
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