谷氨酸是目前世界上产量最大的一种氨基酸,它主要用于食品增鲜剂(味精)的生产。用于生产谷氨酸的谷氨酸棒状杆菌大部分是生物素缺陷型的,生物素限制策略的谷氨酸发酵工艺是目前谷氨酸工业生产应用最广泛的工艺之一。　　本文从宏观代谢、微观代谢和细胞水平研究了生物素对谷氨酸发酵的影响,并跨尺度综合分析了其影响机制。首先分析了不同浓度生物素对谷氨酸棒状杆菌代谢特性的影响,发现较高浓度生物素有利于菌体快速生长,较低浓度生物素有利于菌体活力的保持,较高浓度生物素(10μg/L)比低浓度生物素(5μg/L)情况下的比产酸速率更低。其次,为了了解生物素对谷氨酸棒状杆菌代谢机制的影响,在快速产酸中期补加高浓度生物素,使发酵液中生物素浓度从7μg/L瞬间升至40μg/L。通过比较此调控策略前后细胞内外谷氨酸浓度、过程宏观生理代谢在线参数和细胞膜脂肪酸组分变化的响应速度以及分析代谢流分布的变化,发现添加高浓度生物素5min后胞内谷氨酸浓度就会迅速升高,比代谢分布的响应时间(24min)更快,而细胞膜中脂肪酸组分在5min后也有显著变化(饱和脂肪酸/不饱和脂肪酸下降),说明高浓度生物素会强烈抑制谷氨酸的分泌,生物素可能是通过改变细胞膜脂肪酸比例来影响细胞膜分泌能力的。另外,建立了一种快速测定发酵液中生物素浓度的孔板法,改善了传统摇瓶法在样品数量较多时存在的工作量大和操作繁琐的问题;建立了GC-MS定量测定谷氨酸棒状杆菌细胞膜脂肪酸的方法,该方法准确稳定、重现性良好,达到较高的准确度和精密度。这些测定方法的建立,为进一步开展相关研究奠定了重要基础。