5月10日，由中国生物发酵产业协会举办、安琪酵母股份有限公司承办的“第二届新型有机氮源应用与发展趋势研讨会”在广西柳州隆重召开。在会上，华东理工大学储炬教授在会上做了题为“工业发酵生产中培养基优化与发酵调控”的主题报告。
工业发酵发酵过程的调控往往是一个复杂的多因素问题，直接影响到发酵效价及目的产物的生产，是工业发酵中最核心的问题之一。储炬教授选取培养基中容易引起波动的有机氮源为讨论点，向我们阐释了氮源在工业发酵中的调控作用。
微生物培养基主要是由水、碳源、氮源、无机盐及其它成分组成。氮源主要用于构建菌体细胞物质（氨基酸、蛋白质和核酸等）和含氮代谢物，可分为有机氮源和无机氮源。有机氮源除含有丰富的蛋白质、多肽和游离氨基酸外，还含有少量糖类、脂肪、无机盐、维生素及某些生长因子。大部分有机氮源是农副产品的副产物，由于原料来源和加工条件的不同，成分上存在一定的波动。
氮源在工业发酵调控中的作用主要体现在以下几个方面：
1、促进生长，调节初级代谢及次级代谢的通量。氮源通过提供中间代谢物（前体），如核苷酸、氨基酸、糖、乙酰CoA等，生成核酸、蛋白质、多糖、脂质等物质，直接用于微生物的生长；或者由前体物质作用于次级代谢物的合成途径。
2、控制合适水平，启动次级代谢产物形成。储教授提出了几种假想机制：比生长速率下降、限制性养分的耗竭、几种调节因子的联合作用（cAMP，碳源，氮源，或磷源的同化速率）、严谨响应、微生物信号因子。
3、控制生长速率，影响菌型形成，从而影响发酵液流变特性；
4、影响供氧水平，增加功率消耗。
因此，根据不同菌种对不同氮源的利用度、利用速率不同，针对具体的发酵产品或行业，应选择不同的氮源或氮源组合。
储教授介绍了几种基于氮源调控的发酵产品案例：
1、红霉素发酵过程氮调控与生理强化：氮源浓度对红霉素的合成产生影响，实验中采用黄豆饼粉、玉米浆进行浓度梯度实验，结果表明，迟效氮源黄豆饼粉的增加，并不利于产素能力提高；而玉米浆的浓度增加，放罐时红霉素效价显著提高，分析发现，在红霉素合成期（60-160h），玉米浆浓度的增加，红霉素合成单元丙酰辅酶A前体来源的主要氨基酸（苏氨酸、丙氨酸、缬氨酸）的含量明显低于对照组，合成效率提高。在此基础上，结合重要复合营养因子硫酸锌、柠檬酸、苏氨酸，以OUR为调控因子研究生产放大过程的生理特性。建立了以氮调控为主要手段，基于氮调控的红霉素优化策略。
2、头孢菌素C发酵中的氮源调控：通过中心组合实验统计回归分析，分别以种子菌浓和发酵单位为响应值，得到最佳氮源为玉米浆，显著于原实验配方中的金枪鱼膏，优化后的配方能有效缩短种子培养时间。发酵阶段，合理利用氮源组合，改善了发酵液流变特性，提高节孢子的数量，提高了CPC的合成。
3、红霉素发酵中氮源替代案例：以发酵效价和A组分为评价标准，与对照组（使用玉米浆作为氮源）相比，1%的酵母粉替代效果最好，效价和A组分均提高13.5%。但继续提高酵母粉的替代比例，效价和组分A会随之下降。
在讨论多个氮源调控的发酵案例过程中，储教授引导我们再次加深了氮源利用的规律性认识：
1、和碳源利用相同，微生物先利用速效氮源再利用迟效性氮源；
2、氮源的代谢规律是，随着菌体生长，氮源被利用，氨基氮下降，到中期下降缓慢，有一段时间维持在一定水平，到发酵后期，由于菌体衰老自溶，放出氨基氮，该指标上升；
3、考察氮源的影响一般从两个方面去分析：氮源的种类和氨基氮水平；
4、氮源补加的目的：补充氮源、控制氨基氮水平及控制发酵过程pH。
在考察氮源利用的设备及应用方面，建立工业氮源考察的研究平台是关键。氮源的利用是一个综合的过程，需要通过合适的多尺度装置培养，在线观察氮源的利用速度和利用率。以实现不同氮源的合理搭配使用，及发酵全过程氮源的合理利用速率。
而选择合适的氮源，可以控制代谢强度，同时控制合适菌型，改善流变特性，从而实现低功耗下的对微生物生长、产物合成的最优控制。因此，使用成分清楚、质量稳定的氮源将有利于实现高效工业发酵控制和优化。
