Наиболее перспективен и экономически выгоден микробиологический метод получения аминокислот. Известно, что белковые аминокислоты являются первичными метаболитами. Однако, микробные клетки обычно не производят избытка первичных метаболитов, это было бы расточительно и уменьшало способность к выживанию. Методами направленной мутации, генной инженерии и селекции были получены мутанты с измененными регуляторными свойствами. Эти штаммы оказались способны к сверхпродукции аминокислот. Наиболее распространены микроорганизмы родов Brevibacterium, Micrococcus, Corynebacterium, Arthrobacter. В настоящее время мировое производство L- лизина достигает 600 000 тонн в год.
Продуценты L-лизина — Brevibacterium flavum и Corynebacterium glutamicum превращают более трети сахаров, содержащихся в среде в лизин. Так получается более 75 г лизина на 1 л среды. В клетках микроорганизмов лизин служит конечным продуктом разветвленного метаболического пути биосинтеза, общего для трех аминокислот – лизина, метионина и треонина (рис. В вопр.24.6).
Эффекта накопления в среде всего одной целевой аминокислоты добиваются путем блокирования процессов, ведущих к синтезу побочных аминокислот, возникающих в связи с разветвлением метаболического пути.
Использование ауксотрофных микроорганизмов (мутантов с ограниченной способностью к образованию конечных продуктов) требует специального состава питательных сред, которые подбираются индивидуально для каждого штамма. На стадии ферментации очень важно осуществлять контроль основных параметров культивирования (температура среды, концентрация кислорода, длительность ферментации, доза и возраст посевного материала), так как от этого зависит выход лизина. Подробнее о технологии производства лизина см. 24.6.