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氨茶堿與環磷酸腺苷發酵生產
分類：
產品技術
作者：
李志剛
來源：
知網
發布時間：
2025-09-17
環磷酸腺苷(cAMP)是生物體內的第二信使，對細胞糖代謝、脂代謝以及蛋白質代謝等具有重要的調節作用。cAMP作為藥物具有提高心肌細胞收縮力、抗損傷以及提高機體抗病毒、免疫力的作用，主要用于心血管疾病的治療; 作為飼料添加劑廣泛用于畜禽產品的生產中，具有重要的應用價值。
利用微生物發酵生產cAMP的方法，具有成本低、反應條件溫和以及環境友好等優點，受到越來越多的關注。已報道能夠積累cAMP的微生物主要包括Arthrobacter(節桿菌屬)、Corynebacterium (棒狀桿菌屬)、Microbacterium(微桿菌屬)和Saccharomyces(酵母菌屬)等，其中研究較多的是節桿菌。微生物能夠積累 cAMP的先決條件是合成速率高于分解速率，即腺苷酸環化酶比磷酸二酯酶活性具有更高的活性。cAMP以ATP為底物在腺苷酸環化酶的催化下直接環化合成，其合成效率與能量代謝具有密切聯系。Niu等通過敲除Arthrobacter sp.CGMCC 3584中磷酸二酯酶編碼基因pde，將cAMP產量提高至8.35g/L，比出發菌株提高31.1%。前期研究發現，節桿菌Arthrobacter sp.CCTCC 2013431培養后期(50-72h)產物合成速率明顯下降，積累量很少，一方面是由于腺苷酸環化酶活性降低，一方面是能量代謝水平較低。為提高產物積累，進行了添加輔助能量物質的研究，強化能量代謝后產物積累量得到提升，但發酵后期產物積累量不但沒有提高反而有一定程度的減少。這可能是發酵后期腺苷酸環化酶活性降低，使產物合成速率與分解速率差值減小，甚至合成速率低于分解速率導致的。因此，在發酵后期提高腺苷酸環化酶活性或抑制磷酸二酯酶活性，有利于cAMP持續快速積累。
氨茶堿是臨床上常用的一種抑制磷酸二酯酶活性、提高cAMP水平的藥物，可以松弛平滑肌，主要用于支氣管哮喘、阻塞性肺氣腫等疾病的治療。朱曉宏等將氨茶堿用于環磷酸腺苷發酵中，一定程度上提高了產物產量，但僅限于搖瓶和條件優化，并未對作用機制及過程變化規律進行研究。針對 cAMP 發酵后期積累量低下的問題，通過添加氨茶堿抑制磷酸二酯酶活性提高產物產量，對關鍵酶活性和能量代謝水平進行研究，提出氨茶堿與檸檬酸鹽協同作用促進 cAMP 生物合成的發酵工藝，為進一步提高產物積累提供參考。
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