聶玉朋，徐 慧，姚明靜，朱坤福，李澤潤(rùn)，孫 萍，王珊珊，祝 蕾，田延軍*

（1.齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）山東省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250353；2.山東朱氏藥業(yè)集團(tuán)有限公司，山東 菏澤 274300）

L-丙氨酸又叫L-α-氨基丙酸，是組成人體蛋白質(zhì)的20多種氨基酸之一，也是人體血液中含量最高的氨基酸。L-丙氨酸分子式為CH3CH（NH2）COOH，分子質(zhì)量89.09，密度為1.432 g/cm3，熔點(diǎn)為297 ℃，外觀為無色至白色結(jié)晶粉末，溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚和丙酮，無臭無毒，具有鮮味和甜味，其中甜味是蔗糖甜味的1.2倍。

1 L-丙氨酸的應(yīng)用

1.1 食品領(lǐng)域的應(yīng)用

1.1.1 調(diào)味品和腌制品

我國(guó)批準(zhǔn)許可使用的增味劑有谷氨酸鈉、5'-鳥苷酸二鈉、5'-肌苷酸二鈉、5'-呈味核苷酸二鈉、琥珀酸二鈉、糖精鈉、辣椒油樹脂、L-丙氨酸和甘氨酸[1]。谷氨酸鈉是應(yīng)用最多的一種食品增味劑，可用于復(fù)配其他鮮味劑，谷氨酸鈉攝入過多會(huì)抑制人體各種神經(jīng)功能，其中含有的鈉離子還會(huì)引起高血壓等疾病，對(duì)人體不利。琥珀酸二鈉、5'-呈味核苷酸二鈉、5'-肌苷酸二鈉、5'-鳥苷酸二鈉中也均含有鈉離子，攝入過多容易引起動(dòng)脈粥樣硬化、高血壓等疾病[2]。相比之下，L-丙氨酸不含鈉離子、食用更安全，對(duì)于食品的增味效果顯著，優(yōu)勢(shì)明顯。

L-丙氨酸加入醬油中具有提高鮮味、緩和咸味的作用。在魚露中添加適量L-丙氨酸能夠起到增甜、提鮮及減緩腥臭氣味的作用[3]。在食鹽和雞精中加入L-丙氨酸既可以增加呈味性，還能減少人體過多鈉離子的攝入。

除了鮮味，L-丙氨酸還具有甜味，甜味是蔗糖的1.2倍，常被用于甜味劑的復(fù)配。L-丙氨酸用于復(fù)配甜味劑，能提高甜度、柔和甜味，減少人工合成甜味劑的使用，符合現(xiàn)代“低糖”的飲食習(xí)慣，可用于制作適合糖尿病病人食用的食品。L-丙氨酸可取代L-苯丙氨酸與天門冬氨酸合成新的二肽甜味劑阿力甜，比阿斯巴甜的甜度高約10倍，其甜味特性類似于蔗糖，沒有其他強(qiáng)力甜味劑通常帶有的后苦味或金屬后味[4]。

在腌漬蔬菜中添加L-丙氨酸具有緩沖咸味、增甜提鮮的效果，L-丙氨酸能夠增加腌漬蔬菜揮發(fā)性香氣中的化合物種類，并能弱化含硫化合物中所具有的不愉快氣味[5]。

1.1.2 酒和飲料

L-丙氨酸用于酒的合成，可以增加酒的甜味，使酒味更加濃香醇厚。在啤酒和發(fā)泡酒中添加，可以防止氨基酸褐變，減輕褐變對(duì)酒風(fēng)味的影響。還可以促進(jìn)酒精代謝，具有減輕酒精對(duì)肝臟損傷的解毒作用，被廣泛應(yīng)用于低度酒的生產(chǎn)[6]。

L-丙氨酸具有緩和酸味的作用，可以調(diào)節(jié)酸奶等發(fā)酵性食品因發(fā)酵過剩產(chǎn)生的酸味。在一些飲料中添加L-丙氨酸，緩和酸味、補(bǔ)充氨基酸的同時(shí)還能增加飲料的甜味，提高味道的持久性。

1.1.3 防腐劑

L-丙氨酸與乙酸鈉、富馬酸等二元羧酸以及氧化性酸的混合物是保存面條的上佳防腐劑，可以起到防腐保鮮的作用。其與辣椒油、山梨酸鉀等的混合物能有效的抑制酵母菌、大腸桿菌、黑曲霉等有害菌，可用于水產(chǎn)品、面條、腌制品、海產(chǎn)品、豆制品、畜產(chǎn)品以及飼料、化妝品、藥品的保鮮[7]。

1.2 醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用

L-丙氨酸在醫(yī)藥領(lǐng)域可用于制備組織培養(yǎng)基、生化試劑，同時(shí)可作為藥物成分生產(chǎn)依那普利、索非布韋等藥品，用于治療高血壓、肝病等疾病，在測(cè)定肝功能方面也有所應(yīng)用。

L-丙氨酸可用作氨基酸輸液，是治療肝病的復(fù)合氨基酸注射液“氨基酸注射液-800”的主要成分，可用于治療肝功能不全引起的氨基酸代謝紊亂，促使肝昏迷病人蘇醒[8]。其用在解酒護(hù)肝的藥物中，可以有效減輕酒精對(duì)肝臟的損害作用，是天然、健康的護(hù)肝配方成分[9]。

L-丙氨酸是營(yíng)養(yǎng)劑補(bǔ)糖氨基酸的成分之一，也是合成維生素B6、丙谷二肽、安脲通等藥品的原料，同時(shí)也是抗菌藥氧氟沙星[10]、高血壓治療藥依那普利、新型丙肝治療藥索非布韋、新型多發(fā)性硬化癥治療藥醋酸格拉替雷等藥品的重要生產(chǎn)原料。甄俊峰[11]首次發(fā)現(xiàn)L-丙氨酸能夠通過促進(jìn)三羧酸循環(huán)，增加胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生，從而促進(jìn)氟喹諾酮類藥物對(duì)分枝桿菌持留菌的殺傷。

L-丙氨酸可激活肝臟腺苷酸活化蛋白激酶并調(diào)節(jié)全身葡萄糖代謝[12]。L-丙氨酸可刺激體外胰島素的分泌[13]，其制成的丙氨酸營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑可以幫助糖尿病患者維持健康的血糖水平。L-丙氨酸還具有減肥的功效，能改善肥胖患者的血糖控制和脂質(zhì)代謝[14]。

L-丙氨酸在蛋白質(zhì)的分解代謝和碳水化合物的合成中起中介作用，與乳酸鹽一起能夠通過肝臟中的糖異生從肌肉蛋白中產(chǎn)生葡萄糖，在肌肉蛋白質(zhì)代謝中起著核心作用[15]。L-丙氨酸可用于治療成人糖原累積病二型，可減少糖原累積病二型患者的蛋白質(zhì)降解，是一種簡(jiǎn)單且相對(duì)便宜的療法[16]。高濃度的L-丙氨酸培養(yǎng)基可以選擇性消除人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，用高濃度的L-丙氨酸進(jìn)行治療有助于消除干細(xì)胞治療中的致瘤性殘留人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞[17]。

1.3 日化領(lǐng)域的應(yīng)用

L-丙氨酸可用于合成綠色環(huán)保的溫和氨基酸表面活性劑[18]。相較于傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)表面活性劑，其合成的表面活性劑不僅能夠達(dá)到相同的效果，而且去污、乳化和滲透能力強(qiáng)，不會(huì)污染環(huán)境，還具有優(yōu)良的爽膚和保濕能力，對(duì)人體健康，可適用于嬰幼兒和敏感性的皮膚。

L-丙氨酸可用于生產(chǎn)新型螯合劑甲基甘氨酸二乙酸（methyl glycine diacetic acid，MGDA），MGDA可替代新型高性能環(huán)保洗滌劑中的含磷螯合劑，可以在水中自然降解，避免了傳統(tǒng)磷酸鹽對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，避免對(duì)人體和環(huán)境造成危害[19]。L-丙氨酸可用于合成聚酯酰胺，這是一種新的可生物降解的聚合物，可用于生產(chǎn)具有定制性能的各種材料[20]。L-丙氨酸可作為催化劑催化羥醛縮合反應(yīng)，催化劑可重復(fù)利用5次以上，產(chǎn)物收率為70%～84%[21]。

1.4 飼料中的應(yīng)用

L-丙氨酸是畜禽飼料的主要營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充成分，能提高飼料蛋白質(zhì)的生物學(xué)價(jià)值，促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，預(yù)防疾病，還能防止飼料氧化變質(zhì)，延長(zhǎng)飼料保鮮期，在國(guó)外已普遍采用[8]。在飼料中添加L-丙氨酸，還可以促進(jìn)幼畜的內(nèi)臟氮循環(huán)，增強(qiáng)幼畜的免疫力。

2 L-丙氨酸的生產(chǎn)方法

目前，L-丙氨酸的生產(chǎn)方法主要有化學(xué)合成法、提取法、酶轉(zhuǎn)化法和發(fā)酵法。化學(xué)合成法生產(chǎn)的L-丙氨酸質(zhì)量較差，生產(chǎn)過程易造成環(huán)境污染；水解提取法生產(chǎn)過程較復(fù)雜，不適宜規(guī)?；凸I(yè)化生產(chǎn)；酶轉(zhuǎn)化法是目前工業(yè)上常用的生產(chǎn)方法，但所用原料天冬氨酸價(jià)格昂貴，生產(chǎn)成本較高；發(fā)酵法所用原料葡萄糖價(jià)格低廉，生產(chǎn)成本低，具有廣闊的研究前景。

2.1 化學(xué)合成法

丙酸氯化法是化學(xué)合成L-丙氨酸的常見思路[22]。丙酸氯化法原料是丙酸和液氯，用質(zhì)量為3%的赤磷作為催化劑，在105 ℃條件下進(jìn)行氯化反應(yīng)，得到DL-氯代丙酸。然后進(jìn)行氨化反應(yīng)，以DL-氯代丙酸和氨水為原料，烏洛托品作為催化劑，在60 ℃條件下進(jìn)行氨化反應(yīng)，得到DL-丙氨酸，拆分DL-丙氨酸，在甲醇溶液中進(jìn)行結(jié)晶、離心、干燥后，最終得到合格的L-丙氨酸產(chǎn)品。丙酸氯化法生產(chǎn)L-丙氨酸成本高，合成的產(chǎn)品質(zhì)量差，還會(huì)造成環(huán)境污染，目前已基本被淘汰。

2.2 提取法

提取法是通過酸水解或酶解玉米蛋白、絹絲或者明膠等L-丙氨酸含量高的物質(zhì)，然后分離和手性拆分后得到L-丙氨酸。這種方法成本比較高，不適合規(guī)?；凸I(yè)化生產(chǎn)[23]。

2.3 酶轉(zhuǎn)化法

酶轉(zhuǎn)化法分為游離整體細(xì)胞法和固定化細(xì)胞法，酶轉(zhuǎn)化法原料是L-天冬氨酸，經(jīng)過富有L-天冬氨酸-β-脫羧酶活力的微生物細(xì)胞催化后得到L-丙氨酸，L-天冬氨酸可通過固定化大腸桿菌（Escherichia coli）高效催化富馬酸銨制得。酶的活性對(duì)L-丙氨酸的生產(chǎn)至關(guān)重要，酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)L-丙氨酸的研究多從挑選合適的產(chǎn)酶菌株展開。

20世紀(jì)90年代，徐虹等[24]通過誘變篩選獲得一株產(chǎn)L-天冬氨酸-β-脫羧酶的高活性菌株P(guān)seudomonasNX-1，并對(duì)該菌株產(chǎn)酶條件進(jìn)行了優(yōu)化。使用該菌株進(jìn)行搖瓶實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過4～5 d的轉(zhuǎn)化，每升培養(yǎng)液大約可以轉(zhuǎn)化1 400 gL-天冬氨酸，轉(zhuǎn)化產(chǎn)物中L-丙氨酸的含量為90%以上，摩爾轉(zhuǎn)化率接近100%。進(jìn)一步通過800 L的發(fā)酵罐進(jìn)行菌種擴(kuò)大培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，每升培養(yǎng)液可以轉(zhuǎn)化L-天冬氨酸2 kg，最高可達(dá)2.5 kg，得到1.2 kgL-丙氨酸干品，提取平均收率為90%[25]。使用PseudomonasNX-1菌株生產(chǎn)L-丙氨酸，產(chǎn)物濃度高，反應(yīng)結(jié)束后已經(jīng)有大量L-丙氨酸結(jié)晶析出，且酶反應(yīng)具有專一性，幾乎無其他氨基酸生產(chǎn)，有利于后續(xù)產(chǎn)品的提取，大大降低了分離提取的成本。

2016年，徐友強(qiáng)等[26]在一株能生產(chǎn)L-天冬氨酸酶的大腸桿菌CICC 11022S中導(dǎo)入了來源于睪丸酮叢毛單胞菌的L-天冬氨酸-β-脫羧酶基因，可高效轉(zhuǎn)化富馬酸生產(chǎn)L-丙氨酸。研究結(jié)果顯示，以富馬酸為底物，經(jīng)過9 h的轉(zhuǎn)化，L-丙氨酸產(chǎn)量為112.7 g/L，生產(chǎn)速率為12.5 g/（L·h），轉(zhuǎn)化率為93.8%。富馬酸價(jià)格大約是L-天冬氨酸的40%，通過構(gòu)建雙酶耦合表達(dá)的基因重組菌株，轉(zhuǎn)化富馬酸生產(chǎn)L-丙氨酸，降低了生產(chǎn)原料成本。

2020年，張奇等[27]研究出了一種混菌二次發(fā)酵技術(shù)用于L-丙氨酸的生產(chǎn)。該方法以大腸桿菌和睪丸酮叢毛單胞菌為出發(fā)菌株，可同時(shí)表達(dá)L-天冬氨酸酶和L-天冬氨酸-β-脫羧酶，轉(zhuǎn)化富馬酸生產(chǎn)L-丙氨酸，摩爾轉(zhuǎn)化率達(dá)98.6%。徐友強(qiáng)等[26]構(gòu)建的雙酶耦合表達(dá)的基因重組菌株，轉(zhuǎn)化富馬酸生產(chǎn)L-丙氨酸的摩爾轉(zhuǎn)化率為93.8%。相比之下，混菌二次發(fā)酵技術(shù)的生產(chǎn)率更高。混菌二次發(fā)酵技術(shù)可以充分的利用培養(yǎng)基和設(shè)備，在同一發(fā)酵罐中經(jīng)過同一工藝過程實(shí)現(xiàn)發(fā)酵，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。混菌二次發(fā)酵技術(shù)的產(chǎn)生為工業(yè)化生產(chǎn)L-丙氨酸提供了新思路。

隨著固定化技術(shù)的發(fā)展，人們開始研究固定化法生產(chǎn)L-丙氨酸，固定化法的最大優(yōu)勢(shì)在于連續(xù)化生產(chǎn)。

1996年，呂煒鋒等[28]對(duì)產(chǎn)酶的菌株進(jìn)行了固定化，通過固定化進(jìn)行L-丙氨酸的生產(chǎn)研究。研究結(jié)果表明，1 kg的固定化細(xì)胞能夠轉(zhuǎn)化2 kg的底物，轉(zhuǎn)化率在98%以上，產(chǎn)物收率＞85%，固定化細(xì)胞的酶活半衰期在80 d以上，產(chǎn)品的純度在98.5%以上。這種生產(chǎn)方法連續(xù)化生產(chǎn)程度較高，有很大的工業(yè)化潛力。

2005年，陸健等[29]選用家蠶絲素作為固定化細(xì)胞的載體，用于生產(chǎn)L-丙氨酸。該研究用戊二醛交聯(lián)固定由家蠶絲素制成的絲素溶液，制成固定化細(xì)胞絲素凝膠，利用工程菌生產(chǎn)L-丙氨酸。通過對(duì)固定化酶活性影響因素的研究，確定了使用該載體生產(chǎn)L-丙氨酸的最優(yōu)條件。研究結(jié)果顯示，通過對(duì)底物流速的控制，可使底物轉(zhuǎn)化率大于96%，產(chǎn)量最高為3.42 g/h，轉(zhuǎn)化原活力在經(jīng)過一個(gè)月的連續(xù)使用后還保持在92%以上。

游離細(xì)胞法生產(chǎn)L-丙氨酸相較于固定化細(xì)胞法生產(chǎn)成本底，生產(chǎn)步驟較簡(jiǎn)單，而且L-天冬氨酸的摩爾轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品質(zhì)量更容易控制。酶法催化生產(chǎn)L-丙氨酸提取工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投資小，且沒有化學(xué)合成法的高污染、低產(chǎn)率等問題，是目前工業(yè)化生產(chǎn)L-丙氨酸的主要方法。但酶法工業(yè)化生產(chǎn)L-丙氨酸所用原料L-天冬氨酸的成本比較高，是需要解決的一大問題。

2.4 發(fā)酵法

L-丙氨酸的生產(chǎn)經(jīng)歷了蛋白水解提取法、化學(xué)合成法、發(fā)酵法和酶轉(zhuǎn)化法等幾個(gè)階段，隨著生物工程技術(shù)和基因工程技術(shù)的發(fā)展，越來越多的氨基酸產(chǎn)品可以用發(fā)酵法生產(chǎn)。發(fā)酵法的生產(chǎn)成本較酶法要低，生產(chǎn)的氨基酸對(duì)映體純度較高，減少了后續(xù)的純化步驟，且發(fā)酵過程條件溫和，可以防止產(chǎn)品進(jìn)一步降解[30]。

2.4.1 發(fā)酵菌株的構(gòu)建

1978年，CHICO E等[31]研究發(fā)現(xiàn)了低氧條件下釀酒酵母糖酵解的終產(chǎn)物是L-丙氨酸。

2010年，JOJIMA T等[32]以谷氨酸棒狀桿菌為原始菌株，刪除了乳酸、琥珀酸等有機(jī)酸的合成基因和丙氨酸消旋酶（alr）基因，插入了丙氨酸脫氫酶（alad）基因和甘油醛3-磷酸脫氫酶（gapa）基因，構(gòu)建了一株L-丙氨酸高產(chǎn)菌株。利用該菌株生產(chǎn)的L-丙氨酸光學(xué)純度＞99.5%，該菌株在無機(jī)鹽培養(yǎng)基中培養(yǎng)32 h后產(chǎn)生98 g/L的L-丙氨酸。這一研究結(jié)果顯示出缺氧條件下發(fā)酵生產(chǎn)L-丙氨酸的前景。

2016年，ZHOU L等[33]構(gòu)建了一株利用溫度調(diào)節(jié)基因開關(guān)調(diào)控大腸桿菌生產(chǎn)L-丙氨酸的菌株B0016-060BC。該菌株可利用溫度調(diào)節(jié)基因（λpR-pL）開關(guān)來動(dòng)態(tài)的控制源自嗜熱脂肪地芽孢桿菌的alad基因在大腸桿菌B0016-060BC染色體上的表達(dá)，從而高效的控制菌體的生長(zhǎng)和L-丙氨酸的產(chǎn)生，提高L-丙氨酸的產(chǎn)量。優(yōu)化條件后的發(fā)酵實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：以葡萄糖為唯一碳源時(shí)，L-丙氨酸效價(jià)達(dá)到120.8 g/L，產(chǎn)率為4.18 g/（L·h）。這個(gè)研究解決了產(chǎn)物L(fēng)-丙氨酸的積累抑制大腸桿菌生長(zhǎng)速率的問題，在需氧細(xì)胞生長(zhǎng)階段關(guān)閉L-丙氨酸的產(chǎn)生，可以防止L-丙氨酸對(duì)大腸桿菌生長(zhǎng)的抑制作用，并實(shí)現(xiàn)高生長(zhǎng)率和生物量積累，之后開啟高效alad基因表達(dá)的遺傳開關(guān)，促進(jìn)生產(chǎn)階段L-丙氨酸的形成。

2018年，蔡宇杰等[34]構(gòu)建了雙酶共表達(dá)菌株BLPN/pETDuet-1-pilad-11ldh，可利用乳酸生產(chǎn)L-丙氨酸。該菌株同時(shí)表達(dá)了外源的L-丙氨酸脫氫酶基因和L-乳酸脫氫酶基因，并強(qiáng)化表達(dá)了菌株本身的乳酸轉(zhuǎn)運(yùn)基因和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD）合成基因。該菌株中的L-乳酸脫氫酶以菌體內(nèi)的NAD為輔酶，將L-乳酸脫氫生成L-丙氨酸和還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamideadeninedinucleotide-reduced，NADH），L-丙氨酸脫氫酶將丙酮酸、氨合成L-丙氨酸，NADH則氧化生成NAD，實(shí)現(xiàn)了輔酶NAD的再生，同時(shí)敲除或強(qiáng)化表達(dá)大腸桿菌基因組上的相關(guān)基因促進(jìn)乳酸的轉(zhuǎn)運(yùn)，防止L-丙氨酸的分解。使用該菌株在100 mL反應(yīng)體系中轉(zhuǎn)化24 h，測(cè)得L-丙氨酸質(zhì)量濃度為291 g/L。使用該菌生產(chǎn)L-丙氨酸，底物廉價(jià)，生產(chǎn)過程簡(jiǎn)單且原料易得，具有良好的應(yīng)用前景。

2017年，付剛等[35]以大腸桿菌JH-B2為出發(fā)菌株進(jìn)行了發(fā)酵產(chǎn)L-丙氨酸的工藝優(yōu)化研究。工藝優(yōu)化后，在50 L發(fā)酵罐中進(jìn)行補(bǔ)料發(fā)酵生產(chǎn)L-丙氨酸，產(chǎn)量達(dá)到135.0 g/L。2019年，潘海亮等[36]敲除了大腸桿菌JH-B2的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)酶（ptsg）基因得到了JH-B3菌株。利用該菌株以混合糖為碳源發(fā)酵生產(chǎn)L-丙氨酸，L-丙氨酸的生產(chǎn)強(qiáng)度較菌株JH-B2提高了21.5%。2020年，王燦等[37]在大腸桿菌JH-B3的基礎(chǔ)上敲除能轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖的D-半乳糖/D-葡萄糖結(jié)合蛋白（mglb）基因后得到了ptsg和mglb基因雙缺陷菌株JH-B6，以水稻秸稈水解液作為碳源進(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，得出菌株JH-B6發(fā)酵周期為88 h，較菌株JH-B3縮短了31.3%，糖酸轉(zhuǎn)化率為93.9%，較JH-B3提高了4.9%。利用菌株JH-B6發(fā)酵生產(chǎn)L-丙氨酸，降低了葡萄糖效應(yīng)，提高了L-丙氨酸的生產(chǎn)效率，且水稻秸稈價(jià)格低廉，降低了L-丙氨酸的生產(chǎn)成本，顯示出巨大的工業(yè)化潛力。

2.4.2 發(fā)酵底物的選擇

2016年，周麗等[38]利用大腸桿菌B0016-060BC菌株，研究了以甘油作為唯一碳源對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)L-丙氨酸的影響。利用5 L發(fā)酵罐發(fā)酵后，可合成63.64 g/LL-丙氨酸，整個(gè)發(fā)酵階段體積生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)到1.91g/（L·h），轉(zhuǎn)化率達(dá)到62.89g/100g甘油，僅合成少量的乙酸（1.73 g/L）等副產(chǎn)物。甘油作為生物柴油制造工業(yè)的副產(chǎn)物，價(jià)格低廉，這一研究為工業(yè)化生產(chǎn)L-丙氨酸提供了重要的參考價(jià)值。

2017年，劉棗等[39]選用玉米漿作為氮源，研究其對(duì)大腸桿菌JH-B22發(fā)酵生產(chǎn)L-丙氨酸的影響。通過對(duì)發(fā)酵液中玉米漿的添加量進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)最適添加量下，L-丙氨酸的產(chǎn)量為54.30 g/L。雖然使用玉米漿生產(chǎn)L-丙氨酸的產(chǎn)量比無機(jī)鹽發(fā)酵培養(yǎng)基的56.12 g/L和LB發(fā)酵培養(yǎng)基的56.48 g/L低，但使用玉米漿作氮源價(jià)格低廉，不需要再額外添加酵母粉，可以有效降低生產(chǎn)成本，且玉米漿發(fā)酵培養(yǎng)基配制簡(jiǎn)單，玉米漿中含有無機(jī)鹽組分，不需要再額外添加，是生產(chǎn)L-丙氨酸很好的選擇。

發(fā)酵法生產(chǎn)L-丙氨酸主要從高產(chǎn)菌株的構(gòu)建、發(fā)酵條件的優(yōu)化以及提取方法的選擇等方面展開研究，其中最核心的問題是高產(chǎn)菌株的構(gòu)建，選擇合適的菌種進(jìn)行基因改造，通過刪除與L-丙氨酸爭(zhēng)奪碳源相關(guān)途徑的基因，減少副產(chǎn)物的生成，提高L-丙氨酸的產(chǎn)量。目前，用于基因改造最多的菌種是大腸桿菌，大腸桿菌具有遺傳背景清晰，易于基因工程操作，繁殖迅速，生長(zhǎng)要求低，便宜，安全等優(yōu)勢(shì)，是良好的原始菌株。發(fā)酵法的優(yōu)勢(shì)在于所用的碳源葡萄糖是一種價(jià)格低廉的可再生資源，也有人開始研究利用廉價(jià)木質(zhì)纖維素中的混合糖作為碳源，旨在降低生產(chǎn)成本。

3 展望

L-丙氨酸在食品領(lǐng)域、醫(yī)藥領(lǐng)域和日化領(lǐng)域都有著巨大的應(yīng)用潛力。隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)于食品的安全性要求也隨之提高，食品添加劑也成為現(xiàn)代食品行業(yè)不可或缺的一部分。L-丙氨酸作為一種天然健康無鈉的多功能食品添加劑，擁有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＷ鳛槿梭w20多種氨基酸之一，其在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用也愈加廣泛。

目前對(duì)于L-丙氨酸的工業(yè)化生產(chǎn)，提取法生產(chǎn)成本高，無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，對(duì)環(huán)境也有一定的污染；化學(xué)合成法生產(chǎn)成本高，合成的產(chǎn)品質(zhì)量差、收率低，還會(huì)造成環(huán)境污染；酶法是當(dāng)前工業(yè)化生產(chǎn)L-丙氨酸的主要方法，優(yōu)點(diǎn)是使用的催化劑生物酶活力高、條件溫和，不會(huì)造成污染，且設(shè)備投資小、提取工藝簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本高；發(fā)酵法生產(chǎn)L-丙氨酸成本低，所得L-丙氨酸對(duì)映體純度高，減少了后續(xù)的純化步驟，顯示出了巨大的工業(yè)化生產(chǎn)潛力。因此未來應(yīng)對(duì)發(fā)酵法生產(chǎn)L-丙氨酸的方法進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，促進(jìn)L-丙氨酸的生產(chǎn)和應(yīng)用發(fā)展。