Chimica e biotecnologie della fermentazione - acido glutammico

Acido glutammico

Applicazioni e produzioni

Acido glutammico

Formula di struttura: acido 2(S)-ammino-1,5-pentandioico

Formula molecolare: C₅H₉NO₄

Utilizzo e produzione

L'acido glutammico viene impiegato come sapidante per esaltare il sapore dei prodotti alimentari. Per la sua produzione è impiegato il batterio Corynebacterium glutamnicum. Viene sintetizzato da microrganismi a partire dall'acido α-chetoglutarico, secondo una reazione catalizzata dall'enzima glutammato deidrogenasi.

Biosintesi dell'acido glutammico

La secrezione dell'acido glutammico dipende dalla permeabilità cellulare; un incremento della permeabilità può essere ottenuto in diversi modi:

• Per deficienza di biotina del terreno
• Per deficienza di acido oleico
• Per deficienza di glicerolo
• Per aggiunta di acidi grassi saturi
• Per aggiunta di penicillina

Un terreno povero di biotina causa un'alterazione della biosintesi della membrana, dovuta a una ridotta sintesi dei fosfolipidi, ed un conseguente rapporto errato fra acidi grassi saturi e insaturi; in queste condizioni l'acido glutammico è secreto all'esterno. L'uso di penicillina in fase logaritmica di sviluppo promuove la secrezione. In genere viene aggiunta in terreni ricchi di biotina 8-12 ore dopo l'inoculo.

Il processo industriale

Le condizioni ambientali di crescita influenzano molto la produzione di acido glutammico e necessitano di un accurato controllo come nel caso delle condizioni di aereofilia. Pertanto queste devono essere opportunamente ottimizzate per favorire il flusso metabolico per la produzione di un aminoacido. Per ottenere alte concentrazioni d'acido glutammico vengono preferibilmente utilizzati processi alimentati in fed-batch con un accurato controllo della concentrazione d'ossigeno disciolto. Dopo la fase di pre-coltivazione, l'inizio della secrezione di gluttammato è controllata con l'aggiunta di surfattanti come il tween 40.

Processo fermentativo

Si prepara l'inoculo coltivando il microrganismo a 30°C per 18 ore in agitatore in un substrato continuo. Il tutto viene incubato a 30°C aggiungendo all'inizio della fermentazione 0.65/l d'acido oleico, dopo durante tutto il processo, ammoniaca o una soluzione di urea per mantenere il PH a valori di 7.5.

Recupero

Alla fine della fermentazione si separa la biomassa dal brodo culturale mediante centrifugazione o filtrazione. Il brodo chiarificato viene...