土壤源Stenotrophomonas sp.菌株CG2的谷氨酸生产能力研究及其生物合成优化

本研究针对食品与医药行业对谷氨酸（L-glutamic acid）的迫切需求，从土壤样本中筛选出高产菌株Stenotrophomonas sp. CG2，通过Plackett–Burman设计优化发酵参数（pH 7.0、30°C、200 rpm、84 h），使产量提升至3.76 ± 0.65 g/L，并利用离子交换树脂纯化（回收率53.48%）。该研究首次系统探索了Stenotrophomonas spp.的谷氨酸生物合成潜力，为利用食品/农业废弃物实现可持续生产提供了新思路。

　　

研究背景与意义
谷氨酸作为食品增味剂和医药前体，全球年需求量超过300万吨，但传统生产依赖谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum），菌种多样性受限。随着人口增长，开发新型微生物资源成为迫切需求。土壤作为微生物“宝库”，其未开发潜力可能隐藏着高效生产者。土耳其中小企业发展组织（KOSGEB）资助的研究团队从262株土壤分离菌中，首次发现Stenotrophomonas sp. CG2的谷氨酸高产特性，为生物制造提供了新选择。

关键技术方法
研究采用多阶段策略：1）从不同地域土壤样本中分离菌株，通过16S rRNA测序鉴定；2）Plackett–Burman实验设计优化pH、温度等参数；3）离子交换树脂纯化结合FT-IR（傅里叶变换红外光谱）、LC-MS/MS（液相色谱-串联质谱）验证产物；4）对比未优化TSB培养基（2.72 g/L）评估增产效果。

研究结果

Selection and validation of glutamic acid-producing isolates
从5种培养基分离的262株菌中，CG2在TSB中表现最优。16S rRNA分析确认其属于Stenotrophomonas属，该属此前未被报道具有显著谷氨酸产能。

Materials and Experimental Workflow
建立“分离-发酵-纯化-表征”全流程，发现葡萄糖为最佳碳源，pH 7.0和30°C显著影响产量。

CONCLUSION
优化后产量达3.76 g/L，较初始提升38%。回收率53.48%表明纯化工艺需改进，但FT-IR与LC-MS/MS数据证实产物为高纯度L-谷氨酸。

讨论与展望
研究首次揭示Stenotrophomonas spp.的谷氨酸合成通路可能涉及不同于C. glutamicum的代谢机制。尽管回收效率中等，但菌株对廉价底物的适应性（如农业废弃物）极具产业化潜力。作者Ertan ERM?S团队指出，未来需通过基因工程进一步强化CG2的合成效率，并探索其与其他工业菌株的共培养策略。论文发表于《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》，为微生物制造领域提供了新的物种资源和工艺参考。