发酵过程优化与控赖氨酸发酵过程优化

1、 一、发酵法生产赖氨酸技术的发展一、发酵法生产赖氨酸技术的发展 1、赖氨酸的生产方法、赖氨酸的生产方法 水解法水解法(已淘汰已淘汰)、合成法、酶法和直接发酵法。、合成法、酶法和直接发酵法。 合成法：合成法：以以己内酰胺、二氢吡喃、环己酮、呱啶己内酰胺、二氢吡喃、环己酮、呱啶为原料合为原料合成成L-赖氨酸已有报道，但还没有大规模的生产报道，主要是合赖氨酸已有报道，但还没有大规模的生产报道，主要是合成法制成的中间体成法制成的中间体DL-赖氨酸进一步的分离工艺很复杂。赖氨酸进一步的分离工艺很复杂。 酶法（酶法（3种）：种）：合成合成-苯甲酰苯甲酰-乙酰乙酰-DL-赖氨酸，采用消赖氨酸，采用消旋酶处理

2、制成旋酶处理制成-苯甲酰苯甲酰-L-赖氨酸，经酸水解得产品；合成赖氨酸，经酸水解得产品；合成DL-4-氨基丁基乙内酰脲，采用微生物酶使其转变为氨基丁基乙内酰脲，采用微生物酶使其转变为L-赖氨酸；赖氨酸；由环己烯合成由环己烯合成DL-氨基己内酰胺，采用水解酶和消旋酶共同氨基己内酰胺，采用水解酶和消旋酶共同作用使其变成作用使其变成L-赖氨酸。赖氨酸。 第三种工艺已用于赖氨酸工业化生产。该法发明者富村隆第三种工艺已用于赖氨酸工业化生产。该法发明者富村隆最初找到了可水解最初找到了可水解L-氨基己内酰胺的氨基己内酰胺的罗伦隐球酵母罗伦隐球酵母，然后发现，然后发现了具有了具有DL-氨基己内酰胺消旋酶活性的

3、氨基己内酰胺消旋酶活性的无色杆菌无色杆菌，通过这两种，通过这两种细菌的共同作用，细菌的共同作用， DL-氨基己内酰胺被转化为氨基己内酰胺被转化为L-赖氨酸，且得赖氨酸，且得率高。率高。 发酵法：发酵法：原料来源广泛，且生产的赖氨酸均为原料来源广泛，且生产的赖氨酸均为L-型，在赖型，在赖氨酸的生产中占据了主导地位。生产赖氨酸的主要厂家见表氨酸的生产中占据了主导地位。生产赖氨酸的主要厂家见表4-1，其中其中90%以上的企业采用发酵法生产。以上的企业采用发酵法生产。 2、发酵法生产赖氨酸、发酵法生产赖氨酸 微生物的赖氨酸合成途径在微生物的赖氨酸合成途径在1950年以后逐渐被阐明。年以后逐渐被阐明。

4、对对结肠芽孢杆菌、黄色短杆菌和乳糖发酵短杆菌的赖氨酸结肠芽孢杆菌、黄色短杆菌和乳糖发酵短杆菌的赖氨酸合成途径合成途径解析后发现：赖氨酸的合成与其它氨基酸不同，存在解析后发现：赖氨酸的合成与其它氨基酸不同，存在两条途径即：二氨基二酸途径和两条途径即：二氨基二酸途径和-氨基乙二酸途径，前者存在氨基乙二酸途径，前者存在于细菌、绿藻、原生质、高等植物中，后者存在于酵母菌、霉于细菌、绿藻、原生质、高等植物中，后者存在于酵母菌、霉菌中。菌中。 1957年，日本开始采用野生菌株发酵生产谷氨酸，年，日本开始采用野生菌株发酵生产谷氨酸，1960年年用谷氨酸棒杆菌的高丝氨酸缺陷型变异株生产赖氨酸。用谷氨酸棒杆菌的

5、高丝氨酸缺陷型变异株生产赖氨酸。 20世纪世纪60年代中期，我国开始赖氨酸发酵菌株和工艺条件年代中期，我国开始赖氨酸发酵菌株和工艺条件研究。研究。1974年中科院微生物所诱变北京棒杆菌年中科院微生物所诱变北京棒杆菌AS 1.229得到营得到营养缺陷型变异株养缺陷型变异株AS 1.563，产酸，产酸17.9g/L，进一步诱变得到，进一步诱变得到AECr变异株，产酸变异株，产酸50g/L。 70年代后期，上海、黑龙江、广西和江苏等地积极开年代后期，上海、黑龙江、广西和江苏等地积极开展赖氨酸菌种筛选工作。如上海天厨味精厂得到展赖氨酸菌种筛选工作。如上海天厨味精厂得到AECr和和高丝氨酸缺陷双突变株，

6、产酸高丝氨酸缺陷双突变株，产酸3637g/L；中科院微生物所；中科院微生物所和常州味精厂合作筛选得到产酸和常州味精厂合作筛选得到产酸4853g/L的钝齿棒杆菌，的钝齿棒杆菌，通过发酵中试技术鉴定。上海工业微生物研究所从黄色短通过发酵中试技术鉴定。上海工业微生物研究所从黄色短杆菌杆菌2030出发经诱变筛选得到抗性和营养缺陷型双突变株，出发经诱变筛选得到抗性和营养缺陷型双突变株，其中的其中的FH-128菌株在菌株在16L小罐发酵小罐发酵70h产酸产酸130g/L以上，以上，5m3罐中试发酵罐中试发酵6569h，产酸，产酸92.295g/L，转化率为，转化率为40.2%左右，达到国际先进水平，但至今

7、未有工业化报道。左右，达到国际先进水平，但至今未有工业化报道。 广西南宁赖氨酸厂于广西南宁赖氨酸厂于80年代投产后，与广西生物化工年代投产后，与广西生物化工研究所协作一直进行赖氨酸生产菌改良和发酵工艺改进，研究所协作一直进行赖氨酸生产菌改良和发酵工艺改进，得到分别以糖蜜和淀粉糖为原料的高产菌株，以淀粉糖为得到分别以糖蜜和淀粉糖为原料的高产菌株，以淀粉糖为原料原料30L罐发酵产酸罐发酵产酸120130g/L左右，该厂还获得了可耐高左右，该厂还获得了可耐高温生产菌，温生产菌，37下发酵，赖氨酸产量基本不受影响。下发酵，赖氨酸产量基本不受影响。 江南大学江南大学20世纪世纪80年代从谷氨酸产酸菌年代

8、从谷氨酸产酸菌AS 1.495诱变赖诱变赖氨酸产酸菌氨酸产酸菌F11-519，产酸，产酸57.4g/L。再经原生质体融合和化。再经原生质体融合和化学、物理诱变等手段得到多重变异株学、物理诱变等手段得到多重变异株FB21，摇瓶产酸，摇瓶产酸70g/L，为当时的国内领先水平，但未进行发酵中试和工业化。为当时的国内领先水平，但未进行发酵中试和工业化。 综上所述，国内赖氨酸研究起步较早，但高产菌实现工业综上所述，国内赖氨酸研究起步较早，但高产菌实现工业化比例低；另外，研究多局限于菌种改良和优化发酵的环境条化比例低；另外，研究多局限于菌种改良和优化发酵的环境条件，对各种培养条件下的优化控制研究不多，或与

9、实际生产脱件，对各种培养条件下的优化控制研究不多，或与实际生产脱节。节。 3、我国赖氨酸发酵工业现状、我国赖氨酸发酵工业现状 20世纪世纪80年代初，国内开始进行赖氨酸发酵中试，并兴建年代初，国内开始进行赖氨酸发酵中试，并兴建赖氨酸发酵厂，特点是产酸水平和转化率低、规模小。赖氨酸发酵厂，特点是产酸水平和转化率低、规模小。“七五七五”期间，国家在期间，国家在广西南宁、福建泉州、湖北武汉及吉林九站广西南宁、福建泉州、湖北武汉及吉林九站建了建了4套年产套年产1kt赖氨酸生产装置。后两家已经改产或停产，福建泉州赖氨酸生产装置。后两家已经改产或停产，福建泉州赖氨酸厂赖氨酸厂1989年与正大集团合资后改名

10、为年与正大集团合资后改名为“泉州大泉赖氨酸有泉州大泉赖氨酸有限公司限公司”，生产能力，生产能力5kt/a左右，使用国外菌种和技术。广西南左右，使用国外菌种和技术。广西南宁赖氨酸厂具有宁赖氨酸厂具有6kt/a生产能力。此外，还有四川川化味之素公生产能力。此外，还有四川川化味之素公司具有司具有6kt/a生产能力，使用日本菌种和技术。生产能力，使用日本菌种和技术。 以上三家企业为我国最主要的赖氨酸生产厂家，其总生产以上三家企业为我国最主要的赖氨酸生产厂家，其总生产能力也不过略高于能力也不过略高于1.5万万t/a，而仅美国，而仅美国ADM公司年产赖氨酸就达公司年产赖氨酸就达12万万t/a。广西南宁赖氨

11、酸厂是唯一拥有自己的菌种和技术的国。广西南宁赖氨酸厂是唯一拥有自己的菌种和技术的国内赖氨酸生产企业，该厂主要以糖蜜为原料，产酸达到内赖氨酸生产企业，该厂主要以糖蜜为原料，产酸达到80g/L以以上，对糖转化率上，对糖转化率38%左右，在国内属先进水平。但跟日本等国左右，在国内属先进水平。但跟日本等国的赖氨酸生产水平（日本味之素公司发酵法生产赖氨酸盐酸盐的赖氨酸生产水平（日本味之素公司发酵法生产赖氨酸盐酸盐浓度为浓度为120g/L，转化率可达，转化率可达50%）相比有很大差距。）相比有很大差距。 二、赖氨酸发酵研究的目的和主要内容二、赖氨酸发酵研究的目的和主要内容 赖氨酸在我国具有广阔的市场，我国

12、赖氨酸生产技术虽然赖氨酸在我国具有广阔的市场，我国赖氨酸生产技术虽然取得了长足的进步，但与国外先进水平相比（如产酸水平、糖取得了长足的进步，但与国外先进水平相比（如产酸水平、糖酸转化率、提取率、生产规模、电耗、生产成本比值）都存在酸转化率、提取率、生产规模、电耗、生产成本比值）都存在差距。差距。 发酵水平的高低是工厂的命脉，提高发酵水平有两条途发酵水平的高低是工厂的命脉，提高发酵水平有两条途径：一是筛选出优良的菌株；二是得出与目的菌株相匹配的径：一是筛选出优良的菌株；二是得出与目的菌株相匹配的最佳培养条件、控制手段，只有两者紧密结合才能最终实现最佳培养条件、控制手段，只有两者紧密结合才能最终实

13、现发酵的高水平。后者正在占据着越来越重要的地位。例如，发酵的高水平。后者正在占据着越来越重要的地位。例如，味之素公司研究人员曾报道，乳糖发酵短杆菌变异株味之素公司研究人员曾报道，乳糖发酵短杆菌变异株AJ11204在摇瓶条件下在摇瓶条件下48h产赖氨酸为产赖氨酸为4.3%，但在小型发酵罐中，通，但在小型发酵罐中，通过控制培养条件，过控制培养条件，48h产酸水平可提高到产酸水平可提高到7%，类似的结果在，类似的结果在其它发酵产品的研究中也时有报道。其它发酵产品的研究中也时有报道。 我国学者对赖氨酸的研究长期以来都把工作重点放在高我国学者对赖氨酸的研究长期以来都把工作重点放在高产菌株的选育上，有关如

14、何对发酵过程进行优化与控制的研产菌株的选育上，有关如何对发酵过程进行优化与控制的研究较少。究较少。 实际生产需要的一些培养条件、技术指标往往在摇瓶条实际生产需要的一些培养条件、技术指标往往在摇瓶条件下获得，这种低水平的研究方法客观上制约了菌种潜力的件下获得，这种低水平的研究方法客观上制约了菌种潜力的充分发挥，不仅如此，由于在摇瓶条件下无法对目的微生物充分发挥，不仅如此，由于在摇瓶条件下无法对目的微生物生理生化特性、营养供给及操作、发酵设备三者之间建立起生理生化特性、营养供给及操作、发酵设备三者之间建立起有机的联系，当反应器规模发生变化时发酵结果常常不能重有机的联系，当反应器规模发生变化时发酵结

15、果常常不能重复。这是导致生产规模扩大而发酵水平降低的根本原因。复。这是导致生产规模扩大而发酵水平降低的根本原因。 实现发酵过程最优化，使菌种的潜力充分发挥是发酵技实现发酵过程最优化，使菌种的潜力充分发挥是发酵技术的最高境界。鉴于国内赖氨酸高产菌株多集中于黄色短杆术的最高境界。鉴于国内赖氨酸高产菌株多集中于黄色短杆菌，以此为研究菌株，陈坚等以实现流加发酵最优化为研究菌，以此为研究菌株，陈坚等以实现流加发酵最优化为研究目的，在小型反应器上对黄色短杆菌发酵生产赖氨酸的过程目的，在小型反应器上对黄色短杆菌发酵生产赖氨酸的过程进行了定量的解析。具体包括以下内容：进行了定量的解析。具体包括以下内容： 在所

16、提供的出发株基础上，通过常规诱变获得一株赖在所提供的出发株基础上，通过常规诱变获得一株赖氨酸产生菌氨酸产生菌FB42，在摇瓶条件下对可能影响代谢的环境因子，在摇瓶条件下对可能影响代谢的环境因子进行了考察，对发酵条件进行了优化；进行了考察，对发酵条件进行了优化； 以连续培养作为研究手段，考察了微生物的菌体生长、以连续培养作为研究手段，考察了微生物的菌体生长、产物形成及基质消耗特性。通过代谢途径进行定量的质、能产物形成及基质消耗特性。通过代谢途径进行定量的质、能衡算，得出了赖氨酸的理论转化率。进一步比较理论转化率衡算，得出了赖氨酸的理论转化率。进一步比较理论转化率和和FB42真实转化率之间的差异，

17、对真实转化率之间的差异，对FB42的代谢流进行分析，的代谢流进行分析，据此得出对工艺研究有指导的一些理论依据；据此得出对工艺研究有指导的一些理论依据； 在小型反应器中对影响赖氨酸形成的一些重要环境因在小型反应器中对影响赖氨酸形成的一些重要环境因子进行定量的考察，找出目的微生物的生理生化特性、营养子进行定量的考察，找出目的微生物的生理生化特性、营养源供给与反应器特性之间的内在联系，得出最适的操作条件。源供给与反应器特性之间的内在联系，得出最适的操作条件。在此基础上进一步对发酵过程的动力学进行研究，建立起合在此基础上进一步对发酵过程的动力学进行研究，建立起合理的动力学模型，为流加发酵的最优化研究打

18、下基础；理的动力学模型，为流加发酵的最优化研究打下基础； 在动力学研究的基础上对发酵进行最优化操作。包括在动力学研究的基础上对发酵进行最优化操作。包括状态方程的建立、目标泛函的确定、最优化流加方式的求解。状态方程的建立、目标泛函的确定、最优化流加方式的求解。并通过实验对最优化操作进行检验，达到理论和实践的统一。并通过实验对最优化操作进行检验，达到理论和实践的统一。第二节、赖氨酸生产菌第二节、赖氨酸生产菌FB42的获得的获得 一、出发菌株一、出发菌株FB21的遗传特性：的遗传特性：P81 二、二、FB31菌株摇瓶发酵性能的初步研究菌株摇瓶发酵性能的初步研究 FB31是由是由FB21（主要遗传标记

19、为（主要遗传标记为Leu-Thr- AECrAHVr ）的保藏斜面中接出，经复壮、分离、纯化后获得。其主要遗的保藏斜面中接出，经复壮、分离、纯化后获得。其主要遗传标记为传标记为Leu-、AECr、AHVr。 1、种龄的确定、种龄的确定 适宜的种龄应是菌体处于对数生长期的中后期。因为处适宜的种龄应是菌体处于对数生长期的中后期。因为处于对数生长期的菌体接种有利于缩短发酵周期，对数生长期于对数生长期的菌体接种有利于缩短发酵周期，对数生长期末菌体浓度相对较高，更有利于保持高的接种量。末菌体浓度相对较高，更有利于保持高的接种量。 从图从图4-2的生长曲线上可看出，培养进行到的生长曲线上可看出，培养进行到

20、1719h时，时，FB31处于对数生长期末，所以选择种龄为处于对数生长期末，所以选择种龄为1719h。 2、接种量对发酵的影响、接种量对发酵的影响 培养培养1719h的新鲜种子按不同的接种量接入发酵培养基的新鲜种子按不同的接种量接入发酵培养基中，根据表中，根据表4-3的结果，接种量以的结果，接种量以5%为好。为好。 但进一步的实验又表明接种量以但进一步的实验又表明接种量以8%为好（表为好（表4-4）。）。 导致上述结果的根本原因在于缺乏菌体浓度作为衡量标导致上述结果的根本原因在于缺乏菌体浓度作为衡量标准。接种量为准。接种量为5%时，菌体浓度较高（时，菌体浓度较高（OD=0.180.2）;接种量

21、接种量为为8%时，菌体浓度较低（时，菌体浓度较低（OD=0.085）。）。 同样培养时间条件下引起菌体浓度出现差异的可能原因同样培养时间条件下引起菌体浓度出现差异的可能原因包括包括:温差、斜面接种量波动或其它因素。温差、斜面接种量波动或其它因素。 3、初糖浓度对发酵的影响、初糖浓度对发酵的影响 表表4-5的结果表明：初糖浓度的结果表明：初糖浓度13%时发酵的转化率最高，时发酵的转化率最高，进一步提高初糖浓度对发酵不利，当初糖浓度为进一步提高初糖浓度对发酵不利，当初糖浓度为18%时，时，FB31几乎不产酸，说明菌株不具备耐高糖的特性。几乎不产酸，说明菌株不具备耐高糖的特性。 4、发酵培养基的优化

22、、发酵培养基的优化 在固定葡萄糖、磷酸氢二钾、七水合硫酸镁和碳酸钙用在固定葡萄糖、磷酸氢二钾、七水合硫酸镁和碳酸钙用量基础上，对玉米浆、豆饼水解液、硫酸铵等氮源物质通过量基础上，对玉米浆、豆饼水解液、硫酸铵等氮源物质通过正交实验，得出发酵培养基的最适组成为（正交实验，得出发酵培养基的最适组成为（g/L）：）： 葡萄糖葡萄糖130 玉米浆玉米浆 30 豆饼水解液豆饼水解液 10 硫酸铵硫酸铵 40 磷酸氢磷酸氢二钾二钾 1 七水合硫酸镁七水合硫酸镁 0.5 碳酸钙碳酸钙 45 用该培养基发酵用该培养基发酵72h，产酸为，产酸为42g/L，和，和FB21（70g/L）相）相比产酸性能下降很多。结合

23、遗传标记的改变、发酵产酸水平比产酸性能下降很多。结合遗传标记的改变、发酵产酸水平和耐糖能力的降低，表明和耐糖能力的降低，表明FB31发生了回复突变。发生了回复突变。 防止回复突变目前通常采用如下办法：防止回复突变目前通常采用如下办法： 选育遗传性能稳定的菌株。经诱变处理后，在易出选育遗传性能稳定的菌株。经诱变处理后，在易出现回复突变的培养基中反复传代，选出不发生回复突变的现回复突变的培养基中反复传代，选出不发生回复突变的菌株；菌株； 定向赋加生产菌的遗传标记。如选育双缺菌株，增定向赋加生产菌的遗传标记。如选育双缺菌株，增加抗回复突变性能；对于抗性株，尽量选育多重抗性突变加抗回复突变性能；对于抗

24、性株，尽量选育多重抗性突变株；株； 在保藏过程中除选择合理的保藏方法外，对于营养在保藏过程中除选择合理的保藏方法外，对于营养缺陷型菌株要提供足够的营养物，抗性株可添加适量的抗缺陷型菌株要提供足够的营养物，抗性株可添加适量的抗性物质；性物质； 必须定期进行分离、纯化工作，保持其遗传性能的必须定期进行分离、纯化工作，保持其遗传性能的稳定。稳定。三、赖氨酸生产菌三、赖氨酸生产菌FB42的获得的获得 1、黄色短杆菌产赖氨酸的合成途径与调控机制、黄色短杆菌产赖氨酸的合成途径与调控机制 黄色短杆菌产黄色短杆菌产12种氨基酸的合成代谢途径如图种氨基酸的合成代谢途径如图4-3所示。所示。葡萄葡萄糖糖磷酸烯醇式

25、丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶草酰乙酸草酰乙酸-酮戊二酸酮戊二酸天冬氨酸天冬氨酸丙氨酸丙氨酸-酮戊二酸酮戊二酸丙氨酸丙氨酸亮氨酸亮氨酸缬氨酸缬氨酸谷氨酸谷氨酸天冬氨酸半醛天冬氨酸半醛高丝氨酸高丝氨酸苏氨酸苏氨酸蛋氨酸蛋氨酸赖氨酸赖氨酸TCA反馈阻遏反馈阻遏反馈抑制反馈抑制 图图4-3中，氨基酸的代谢途径有中，氨基酸的代谢途径有3条：从葡萄糖经条：从葡萄糖经丙酮酸到丙氨酸、缬氨酸；从葡萄糖经草酰乙酸和丙酮酸到丙氨酸、缬氨酸；从葡萄糖经草酰乙酸和-酮戊二酸到谷氨酸；从葡萄糖经天门冬氨酸、天门冬酮戊二酸到谷氨酸；从葡萄糖经天门冬氨酸、天门冬氨酸半醛到赖氨酸、苏氨酸和蛋氨酸。氨酸半

26、醛到赖氨酸、苏氨酸和蛋氨酸。 第三条代谢途径即赖氨酸合成途径存在着严格的调第三条代谢途径即赖氨酸合成途径存在着严格的调节机制，正常的细胞几乎不积累赖氨酸、苏氨酸和蛋氨节机制，正常的细胞几乎不积累赖氨酸、苏氨酸和蛋氨酸。该调节机制由下面几种调节作用共同完成：酸。该调节机制由下面几种调节作用共同完成： 、谷氨酸优先合成，谷氨酸合成过剩就会抑制谷、谷氨酸优先合成，谷氨酸合成过剩就会抑制谷氨酸脱氢酶（氨酸脱氢酶（GD）的活性，使得生物合成的代谢流转向）的活性，使得生物合成的代谢流转向天门冬氨酸。天门冬氨酸。 天门冬氨酸的过剩也会抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧化天门冬氨酸的过剩也会抑制磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的活

27、性，使得天门冬氨酸不致大量积累。酶的活性，使得天门冬氨酸不致大量积累。 赖氨酸的前体物质天门冬氨酸与乙酰辅酶赖氨酸的前体物质天门冬氨酸与乙酰辅酶A的生成的生成形成平衡合成，乙酰辅酶形成平衡合成，乙酰辅酶A的增加能逆转天门冬氨酸对其的增加能逆转天门冬氨酸对其自身合成的反馈抑制。自身合成的反馈抑制。 天门冬氨酸激酶（天门冬氨酸激酶（AK）受赖氨酸与苏氨酸的协同）受赖氨酸与苏氨酸的协同反馈。反馈。 AK是一个变构酶，催化天门冬氨酸和是一个变构酶，催化天门冬氨酸和ATP形成形成-天天门冬氨酸磷酸，有两个变构位置可以接受末端产物。门冬氨酸磷酸，有两个变构位置可以接受末端产物。AK受赖氨酸与苏氨酸的协同抑

28、制，当只有赖氨酸或苏氨酸与受赖氨酸与苏氨酸的协同抑制，当只有赖氨酸或苏氨酸与变构位置结合时，酶活影响不大，当赖氨酸与苏氨酸同时变构位置结合时，酶活影响不大，当赖氨酸与苏氨酸同时结合到两个变构位置时，酶活受到强烈的抑制。此外，结合到两个变构位置时，酶活受到强烈的抑制。此外，AK是赖氨酸合成途径中唯一的反馈调节点。是赖氨酸合成途径中唯一的反馈调节点。 赖氨酸分支途径的其它酶，如第一个专一性酶赖氨酸分支途径的其它酶，如第一个专一性酶二氢吡二氢吡啶二羧酸合成酶，末端产物如赖氨酸或其它氨基酸单独或组合啶二羧酸合成酶，末端产物如赖氨酸或其它氨基酸单独或组合对该酶无抑制作用，且该酶也不受赖氨酸的反馈阻遏。对

29、该酶无抑制作用，且该酶也不受赖氨酸的反馈阻遏。 赖氨酸亮氨酸的生物合成之间存在着代谢互锁，赖氨酸赖氨酸亮氨酸的生物合成之间存在着代谢互锁，赖氨酸分支途径的初始酶二氢吡啶二羧酸合成酶为亮氨酸所阻遏。分支途径的初始酶二氢吡啶二羧酸合成酶为亮氨酸所阻遏。 蛋氨酸比苏氨酸优先合成，蛋氨酸合成的过剩就会阻遏蛋氨酸比苏氨酸优先合成，蛋氨酸合成的过剩就会阻遏高丝氨酸高丝氨酸-O-转乙酰酶，使得生物合成的代谢流转向苏氨酸。转乙酰酶，使得生物合成的代谢流转向苏氨酸。苏氨酸比赖氨酸优先合成，苏氨酸的过剩会反馈抑制高丝氨酸苏氨酸比赖氨酸优先合成，苏氨酸的过剩会反馈抑制高丝氨酸脱羧酶的活性，使得生物合成转向赖氨酸。脱

30、羧酶的活性，使得生物合成转向赖氨酸。 2、赖氨酸产生菌的育种策略、赖氨酸产生菌的育种策略 根据前面对赖氨酸合成途径及调节机制的分析，赖氨酸发根据前面对赖氨酸合成途径及调节机制的分析，赖氨酸发酵属于代谢控制发酵。酵属于代谢控制发酵。 所谓代谢控制发酵是指微生物在正常代谢调控机制作用下，所谓代谢控制发酵是指微生物在正常代谢调控机制作用下，不会积累人们所需要的目的产物，通过用人工诱变等方法有目不会积累人们所需要的目的产物，通过用人工诱变等方法有目的地破坏其部分代谢调控机制，改变其固有的调节机制，使合的地破坏其部分代谢调控机制，改变其固有的调节机制，使合成产物的途径畅通无阻，最大限度地积累目的产物。成

31、产物的途径畅通无阻，最大限度地积累目的产物。 结合黄色短杆菌的赖氨酸合成途径和代谢调控机制，相应结合黄色短杆菌的赖氨酸合成途径和代谢调控机制，相应的育种策略可归纳如下：的育种策略可归纳如下： 切断代谢支路：选育和应用营养缺陷型菌株，切断丙氨切断代谢支路：选育和应用营养缺陷型菌株，切断丙氨酸、苏氨酸和蛋氨酸的分支途径是积累赖氨酸的有效手段。酸、苏氨酸和蛋氨酸的分支途径是积累赖氨酸的有效手段。 解除反馈抑制：选育抗结构类似物的突变株，可以得到解除反馈抑制：选育抗结构类似物的突变株，可以得到对对AK反馈抑制脱敏的菌株，代谢调节被遗传性地解除，这是反馈抑制脱敏的菌株，代谢调节被遗传性地解除，这是赖氨酸

32、发酵育种的重要手段。特别是选育营养缺陷型兼具结构赖氨酸发酵育种的重要手段。特别是选育营养缺陷型兼具结构类似物抗性的突变株，极有希望获得高产菌株。表类似物抗性的突变株，极有希望获得高产菌株。表4-8列举了列举了一些曾用过的结构类似物，其中以一些曾用过的结构类似物，其中以AEC效果佳、应用广。效果佳、应用广。 增加前体的生物合成：关键酶增加前体的生物合成：关键酶AK的催化反应速度与底物的催化反应速度与底物天门冬氨酸浓度的之间的关系呈天门冬氨酸浓度的之间的关系呈S型，随着底物浓度的增加，型，随着底物浓度的增加，AK与天门冬氨酸的亲和协同性增大。根据变构酶的与天门冬氨酸的亲和协同性增大。根据变构酶的S

33、型动力学特性，型动力学特性，为了提高赖氨酸的产量，应设法增加前体物质天门冬氨酸的浓度，为了提高赖氨酸的产量，应设法增加前体物质天门冬氨酸的浓度，以抵消变构抑制剂的影响。因此可以考虑选育丙氨酸缺陷型，抗以抵消变构抑制剂的影响。因此可以考虑选育丙氨酸缺陷型，抗天门冬氨酸结构类似物的突变株。天门冬氨酸结构类似物的突变株。 解除代谢互锁：赖氨酸与亮氨酸的生物合成之间存在代谢解除代谢互锁：赖氨酸与亮氨酸的生物合成之间存在代谢互锁，因此可以考虑选育亮氨酸缺陷型，抗亮氨酸结构类似物的互锁，因此可以考虑选育亮氨酸缺陷型，抗亮氨酸结构类似物的突变株。突变株。 3、赖氨酸产生菌、赖氨酸产生菌FB42的获得的获得

34、在不含苏氨酸的选择性培养基上得到在不含苏氨酸的选择性培养基上得到50株苏氨酸完全缺陷的株苏氨酸完全缺陷的突变株，在抗性平板上得到突变株，在抗性平板上得到200株株LysHx抗性突变株，经初筛、抗性突变株，经初筛、复筛后得到复筛后得到FB41和和FB42。同出发株。同出发株FB31相比，产酸分别提高相比，产酸分别提高23%和和19%。诱变谱系见图。诱变谱系见图4-4。 4、FB42菌株对菌株对LysHx和和AHV的抗性检验的抗性检验 FB42（Leu-Thr-AECrAHVrLysHxr）是在添加）是在添加AHV和和LysHx的筛选平板上获得的，因此具有对的筛选平板上获得的，因此具有对AHV和和

35、LysHx的抗性，的抗性，在在LysHx为为4mg/L时，时，FB42的相对生长仍为的相对生长仍为80%，而此时，而此时FB31几乎不生长；此外，几乎不生长；此外，FB42对对AHV的抗性也有所增加。的抗性也有所增加。 5、FB41和和FB42的传代实验的传代实验 对对FB41（Leu-Thr-AECrAHVr）和）和FB42进行反复传代，进行反复传代，测定其赖氨酸合成能力。结果（表测定其赖氨酸合成能力。结果（表4-9）表明：）表明： FB42遗传、发遗传、发酵性能稳定，是一株较好的赖氨酸产生菌，因此，进一步对酵性能稳定，是一株较好的赖氨酸产生菌，因此，进一步对影响影响FB42产酸的环境因子和

36、发酵条件进行了研究。产酸的环境因子和发酵条件进行了研究。 四、环境因子对四、环境因子对FB42分泌赖氨酸的影响分泌赖氨酸的影响 1、苏氨酸和亮氨酸对产酸的影响、苏氨酸和亮氨酸对产酸的影响 FB42为亮氨酸缺陷型和苏氨酸需求型，所以发酵过程中必为亮氨酸缺陷型和苏氨酸需求型，所以发酵过程中必须添加苏氨酸和亮氨酸。须添加苏氨酸和亮氨酸。 实验结果表明，当苏氨酸浓度实验结果表明，当苏氨酸浓度150mg/L时，就能满足菌体时，就能满足菌体生长的需求，且实验范围内未发现过高的苏氨酸浓度对菌体生生长的需求，且实验范围内未发现过高的苏氨酸浓度对菌体生长有抑制作用。对产酸而言，苏氨酸浓度有一合适范围长有抑制作用

37、。对产酸而言，苏氨酸浓度有一合适范围（100350mg/L之间），过高对之间），过高对FB42产赖氨酸有抑制作用。产赖氨酸有抑制作用。 FB42和和FB21菌株相比：菌体生长所需的赖氨酸浓度降低菌株相比：菌体生长所需的赖氨酸浓度降低了；苏氨酸对产酸的抑制作用也有所减小。这是因为了；苏氨酸对产酸的抑制作用也有所减小。这是因为:FB42为苏氨酸需求型，其自身可合成少量的苏氨酸，因而比苏氨酸为苏氨酸需求型，其自身可合成少量的苏氨酸，因而比苏氨酸缺陷型的缺陷型的FB21对苏氨酸的需求少；对苏氨酸的需求少；FB42对结构类似物对结构类似物AHV的的抗性较抗性较FB21有所增加，故而苏氨酸对菌体赖氨酸合成

38、的抑制作有所增加，故而苏氨酸对菌体赖氨酸合成的抑制作用得到缓解。用得到缓解。 亮氨酸对菌体生长和产酸的影响相似，即存在合适的生长亮氨酸对菌体生长和产酸的影响相似，即存在合适的生长和产酸浓度（和产酸浓度（400600mg/L），过高会抑制菌体生长和产酸。），过高会抑制菌体生长和产酸。 2、生物素浓度对产酸的影响、生物素浓度对产酸的影响 对于赖氨酸发酵，抑制谷氨酸的分泌可以使得代谢流转向对于赖氨酸发酵，抑制谷氨酸的分泌可以使得代谢流转向赖氨酸的合成。谷氨酸是通过赖氨酸的合成。谷氨酸是通过Glu-Asp运输系统向胞外运输的，运输系统向胞外运输的，该运输系统受细胞膜通透性的影响，细胞膜的通透性则受生物

39、该运输系统受细胞膜通透性的影响，细胞膜的通透性则受生物素影响；而赖氨酸的分泌与素影响；而赖氨酸的分泌与Glu-Asp运输系统无关，因此高生物运输系统无关，因此高生物素浓度将抑制谷氨酸的分泌而应该有利于赖氨酸分泌。通过合素浓度将抑制谷氨酸的分泌而应该有利于赖氨酸分泌。通过合成培养基进行的发酵实验表明，生物素浓度必须大于成培养基进行的发酵实验表明，生物素浓度必须大于150g/L。发酵中，添加发酵中，添加3%的玉米浆即可满足要求。的玉米浆即可满足要求。 3、金属离子对产酸的影响、金属离子对产酸的影响 许多金属离子都是微生物代谢途径上酶的激活剂或是辅助许多金属离子都是微生物代谢途径上酶的激活剂或是辅助

40、因子。因子。 考察考察Mg、K、Fe、Mn、Cu的结果表明：的结果表明：K+和和Mg2+对产对产酸有促进作用，合适的添加量为酸有促进作用，合适的添加量为1g/L和和0.5g/L（以（以K2HPO4和和MgSO4.7H2O计）；计）； Fe2+和和Mn2+对产酸影响不大，而对产酸影响不大，而Cu2+对对产酸有抑制作用，尤其是当产酸有抑制作用，尤其是当Cu2+大于大于20mg/L时，几乎不产赖时，几乎不产赖氨酸。氨酸。 五、响应面分析法优化五、响应面分析法优化FB42菌株发酵培养基菌株发酵培养基 响应面分析（响应面分析（RSA）方法是数学与统计学相结合的产物，）方法是数学与统计学相结合的产物，以回

41、归方法作为函数估算的工具，将多因子实验中，因子与以回归方法作为函数估算的工具，将多因子实验中，因子与实验结果的相互关系，用多项式近似，把因子与实验结果实验结果的相互关系，用多项式近似，把因子与实验结果（响应面）的关系函数化，依次对函数的面进行分析，研究（响应面）的关系函数化，依次对函数的面进行分析，研究因子与响应面之间、因子与因子之间的相互关系，并进行优因子与响应面之间、因子与因子之间的相互关系，并进行优化。化。 通过响应面分析法优化得到的培养基组成见通过响应面分析法优化得到的培养基组成见P90。 第三节第三节 连续培养中连续培养中FB42菌株的动力学特性及其代谢流分析菌株的动力学特性及其代谢

42、流分析 连续培养过程中各种条件相对稳定，可以有目的、定量地连续培养过程中各种条件相对稳定，可以有目的、定量地研究各种变量之间的相互关系，较为精确地求出一些发酵过程研究各种变量之间的相互关系，较为精确地求出一些发酵过程的重要动力学参数。这些动力学参数不依赖于培养条件，通常的重要动力学参数。这些动力学参数不依赖于培养条件，通常在分批发酵和流加发酵中很难得出。在分批发酵和流加发酵中很难得出。 就赖氨酸而言，由于缺乏发酵过程中一些重要的动力学参就赖氨酸而言，由于缺乏发酵过程中一些重要的动力学参数如基质消耗比速、产物形成比速、菌体生长比速及其它们之数如基质消耗比速、产物形成比速、菌体生长比速及其它们之间

43、的相互关系，因此很难对发酵过程进行精确控制，不利于发间的相互关系，因此很难对发酵过程进行精确控制，不利于发挥菌种的潜能。挥菌种的潜能。 菌种的潜能到底有多大，或菌种真实转化率等于多大是需菌种的潜能到底有多大，或菌种真实转化率等于多大是需要确定的值，该值是发酵过程优化的目标。要确定的值，该值是发酵过程优化的目标。 此外，发酵过程的理论转化率也是一个重要的物理参数。此外，发酵过程的理论转化率也是一个重要的物理参数。理论转化率和真实转化率是两个不同的概念。理论转化率代表理论转化率和真实转化率是两个不同的概念。理论转化率代表菌体最有效地利用外界物质和能量而产生的效果，是热力学意菌体最有效地利用外界物质

44、和能量而产生的效果，是热力学意义上的最大可能性，是一个确定的值；而真实转化率则具有菌义上的最大可能性，是一个确定的值；而真实转化率则具有菌体的特异性，根据两者的差异可对菌株的代谢流进行分析，用体的特异性，根据两者的差异可对菌株的代谢流进行分析，用以指导生产和菌株的改造。以指导生产和菌株的改造。 但是由于微生物代谢途径的复杂性，而且理论转化率往往但是由于微生物代谢途径的复杂性，而且理论转化率往往无法通过实验直接得出，因此有关赖氨酸理论转化率的报道众无法通过实验直接得出，因此有关赖氨酸理论转化率的报道众说纷纭，为此，陈坚等以连续培养方法为研究手段，进行了更说纷纭，为此，陈坚等以连续培养方法为研究手

45、段，进行了更加深入的研究。加深入的研究。 一、连续培养中的操作特性一、连续培养中的操作特性 由于营养缺陷型菌株，特别是基因工程菌，在连续传代过由于营养缺陷型菌株，特别是基因工程菌，在连续传代过程中存在着自然回复突变和质粒脱落的现象，因此连续培养中程中存在着自然回复突变和质粒脱落的现象，因此连续培养中的稳态操作可分为两个过程：开始的一段亚稳态和回复突变后的稳态操作可分为两个过程：开始的一段亚稳态和回复突变后达到的另一个最终稳态点，为了能真实反应菌体大量分泌赖氨达到的另一个最终稳态点，为了能真实反应菌体大量分泌赖氨酸的生长、代谢特性，只讨论开始的一段亚稳态。酸的生长、代谢特性，只讨论开始的一段亚稳

46、态。 1、菌体浓度、产物浓度、基质浓度与稀释率的关系、菌体浓度、产物浓度、基质浓度与稀释率的关系 如图如图4-14所示。总的来说，随着稀释率的增加，菌体浓度所示。总的来说，随着稀释率的增加，菌体浓度呈下降的趋势，特别是当呈下降的趋势，特别是当D0.15h-1后菌体浓度下降很快。在后菌体浓度下降很快。在D 0.15h-1时产物的浓度几乎保持不变，但当时产物的浓度几乎保持不变，但当D0.15h-1后，后，随着菌体浓度的下降，产物浓度迅速下降。与随着菌体浓度的下降，产物浓度迅速下降。与D= 0.05h-1时相时相比，比，D= 0.22h-1后时菌体浓度值下降了后时菌体浓度值下降了39%，产物浓度降低

47、了，产物浓度降低了52%，可见过高的稀释率对产物的形成的负面影响更大。，可见过高的稀释率对产物的形成的负面影响更大。 在在D 0.11h-1时，限制性基质葡萄糖的浓度未检出。其可时，限制性基质葡萄糖的浓度未检出。其可能的原因是：在较低的稀释速率下，葡萄糖很快被转化为代谢能的原因是：在较低的稀释速率下，葡萄糖很快被转化为代谢过程的中间产物，这时葡萄糖的限制作用可能由其代谢途径上过程的中间产物，这时葡萄糖的限制作用可能由其代谢途径上的某一中间产物表现出来。当的某一中间产物表现出来。当D 0.11h-1时，葡萄糖浓度开始时，葡萄糖浓度开始增加，当增加，当D= 0.22h-1时葡萄糖浓度急剧升高，此时

48、菌体浓度、时葡萄糖浓度急剧升高，此时菌体浓度、产物浓度的下降也很快，说明该点已接近洗出点。产物浓度的下降也很快，说明该点已接近洗出点。 2、产物生成比速、基质消耗比速与稀释率的变化关系、产物生成比速、基质消耗比速与稀释率的变化关系 如图如图4-15所示。产物生成比速（所示。产物生成比速（）与稀释率之间存在着）与稀释率之间存在着一个函数关系。当一个函数关系。当D 0.15h-1时，产物形成比速（时，产物形成比速（）随）随D增加增加呈线性增加；当呈线性增加；当D=0.15h-10.18h-1时，产物形成比速虽然继续时，产物形成比速虽然继续增加，但趋势变得缓慢，产物形成比速的最大值出现在增加，但趋势

49、变得缓慢，产物形成比速的最大值出现在D=0.18h-1附近，当附近，当D0.18h-1后，产物形成比速呈下降趋势。后，产物形成比速呈下降趋势。 葡萄糖的消耗比速（葡萄糖的消耗比速（）和产物形成比速有一对应关系。）和产物形成比速有一对应关系。在产物形成比速线性增加的区域内，葡萄糖的消耗比速也呈线在产物形成比速线性增加的区域内，葡萄糖的消耗比速也呈线性增加，当产物形成比速呈下降趋势后，葡萄糖消耗比速增加性增加，当产物形成比速呈下降趋势后，葡萄糖消耗比速增加的幅度变慢。这是因为葡萄糖不但用作菌体的生长，还用于产的幅度变慢。这是因为葡萄糖不但用作菌体的生长，还用于产物的形成。物的形成。 3、菌体和产物

50、表观转化率与稀释率的变化关系、菌体和产物表观转化率与稀释率的变化关系 如图如图4-16所示。所示。D=0.050.15h-1之间时，菌体的表观转化之间时，菌体的表观转化率率YX似有下降，当似有下降，当D进一步增大时，菌体的表观转化率略有提进一步增大时，菌体的表观转化率略有提高，但总的来说菌体的表观转化率随稀释率的变化不很明显。高，但总的来说菌体的表观转化率随稀释率的变化不很明显。 产物表观转化率产物表观转化率YP的变化和菌体表观转化率的变化呈相反的变化和菌体表观转化率的变化呈相反的趋势。的趋势。D从从0.05h-1增加到增加到0.15h-1时产物的表观转化率略有提时产物的表观转化率略有提高，高

51、，D 0.15h-1后产物的表观转化率大幅度下降。后产物的表观转化率大幅度下降。 造成产物转化率急剧下降的原因还不很清楚，但极有可能造成产物转化率急剧下降的原因还不很清楚，但极有可能是在很高的稀释率下，菌体浓度和产物浓度很小，发酵液中培是在很高的稀释率下，菌体浓度和产物浓度很小，发酵液中培养基的利用不很充分，这样对产酸有抑制的物质如苏氨酸、亮养基的利用不很充分，这样对产酸有抑制的物质如苏氨酸、亮氨酸的浓度相对较高，影响到赖氨酸的大量分泌。氨酸的浓度相对较高，影响到赖氨酸的大量分泌。 因此，对于产物的形成，稀释率有一个较适的值。过高的因此，对于产物的形成，稀释率有一个较适的值。过高的稀释率对产物

52、的形成尤为不利。稀释率对产物的形成尤为不利。 二、连续培养中赖氨酸发酵的动力学特性二、连续培养中赖氨酸发酵的动力学特性 1、菌体生长动力学、菌体生长动力学 尽管尽管Monod方程在应用时会遇到多个限制生长因素，或高方程在应用时会遇到多个限制生长因素，或高底物浓度抑制、或产物抑制、或多底物竞争、或多种微生物间底物浓度抑制、或产物抑制、或多底物竞争、或多种微生物间的竞争等许多问题，但在一般条件下，特别是产物抑制不明显的竞争等许多问题，但在一般条件下，特别是产物抑制不明显的连续培养中，的连续培养中，Monod方程表现出广泛的适用性。方程表现出广泛的适用性。 对于一个单级对于一个单级CSTR，有关菌体

53、（不计死亡）的物料衡算，有关菌体（不计死亡）的物料衡算式为：式为： V(dx/dt)=Fx0FxxV （4-2） 一般一般x0=0，所以式（，所以式（4-2）整理得：）整理得： dx/dt=(F/V) xx=(D) （4-3） 在连续培养达到稳态时在连续培养达到稳态时dx/dt=0，所以，所以=D。 依依Linrweaver-Burk方法对方法对Monod方程取倒数，得：方程取倒数，得： 1/ =(1/max)+(Ks/max).(1/s) （4-4） 将实验数据做将实验数据做1/s1/图，结果见图图，结果见图4-17，1/s与与1/呈线性呈线性关系。求得关系。求得max=0.24h-1，Ks

54、=0.88g/L。因此，。因此，FB42菌株在以菌株在以葡萄糖为基质的连续培养生长动力学为：葡萄糖为基质的连续培养生长动力学为： =0.24s/(0.88+s) （4-5） 由于半饱和常数由于半饱和常数Ks为为0.88g/L，表明葡萄糖浓度只在较低的，表明葡萄糖浓度只在较低的情况下才表现出限制菌体生长的作用，如果培养液中葡萄糖浓度情况下才表现出限制菌体生长的作用，如果培养液中葡萄糖浓度10g/L时，葡萄糖对菌体生长的限制作用可以不考虑。时，葡萄糖对菌体生长的限制作用可以不考虑。 2、产物形成动力学、产物形成动力学 产物形成过程非常复杂，为了便于研究，一般都将产物形成产物形成过程非常复杂，为了便

55、于研究，一般都将产物形成和菌体生长结合起来进行讨论，并将产物形成动力学建立成菌体和菌体生长结合起来进行讨论，并将产物形成动力学建立成菌体生长比速生长比速的函数。如图的函数。如图4-18所示。所示。 从图从图4-18知道，知道，和和的关系不是线性关系，用一个二次曲线的关系不是线性关系，用一个二次曲线进行拟合，得到产物形成的动力学表达式为：进行拟合，得到产物形成的动力学表达式为： = 0.03161.2573.092 （4-6） 从图从图4-18知道，当知道，当0.16h1时，时，和和几乎呈线性关系。几乎呈线性关系。 = 0.57 （4-7） 从式（从式（4-7）可以看出，在较低的稀释率下，产物的

56、形成表）可以看出，在较低的稀释率下，产物的形成表现为生长偶联。尽管普遍的观点均认为赖氨酸为现为生长偶联。尽管普遍的观点均认为赖氨酸为类发酵，产类发酵，产物的形成为生长部分偶联，但前面的研究结果表明，在某些特物的形成为生长部分偶联，但前面的研究结果表明，在某些特定的条件下，赖氨酸的产物形成会表现出生长偶联型的特征。定的条件下，赖氨酸的产物形成会表现出生长偶联型的特征。 三、三、FB42的真实转化率的真实转化率P94 假定碳源主要由葡萄糖提供，其它成分所提供的碳源和葡假定碳源主要由葡萄糖提供，其它成分所提供的碳源和葡萄糖相比可忽略不计。这样稳态操作中碳源的物料平衡式为：萄糖相比可忽略不计。这样稳态

57、操作中碳源的物料平衡式为： D(Cg1Cg0)DCX/YX+DCP/YP+mCX （4-8） 若真实转化率若真实转化率YX、YP和维持消耗常数和维持消耗常数m在各稳态操作中保在各稳态操作中保持不变，则式（持不变，则式（4-8）可转化为如下的线性等式：）可转化为如下的线性等式： 1/Y0=(1/YP)+CX/(CPYX )+mCX/(DCP) （4-9） Y0为产物对葡萄糖的表观转化率。为产物对葡萄糖的表观转化率。 由式（由式（4-9）可知，在一个三维空间作）可知，在一个三维空间作1/Y0关于关于CX/CP与与CX/DCP的图（图的图（图4-19），能求出真实转化率与维持消耗常数），能求出真实转

58、化率与维持消耗常数的值。事实上由于在的值。事实上由于在D适中的条件下建立稳态时，适中的条件下建立稳态时，m很小，很小，这一点从图这一点从图4-19中可以直观地看出，所以式（中可以直观地看出，所以式（4-9）可以近似）可以近似为：为： 1/Y0=1/YP+CX/(CPYX) （4-10） 将实验数据作如图将实验数据作如图4-20所示的所示的1/Y0 CX/CP图，可以看出图，可以看出1/Y0与与CX/CP呈很明显的线性关系，经回归可得呈很明显的线性关系，经回归可得: 1/Y0=1.466+1.771(CX/CP) （4-11） 相关系数相关系数R=0.97 计算得到菌体和产物的真实转化率分别为计

59、算得到菌体和产物的真实转化率分别为0.56g/g与与0.68g/g。 由于培养基中除葡萄糖外尚有玉米浆和几种必须氨基酸提由于培养基中除葡萄糖外尚有玉米浆和几种必须氨基酸提供部分碳源，共可折算成供部分碳源，共可折算成2g/L的葡萄糖，这样对上述数据进行的葡萄糖，这样对上述数据进行修正，得到：菌体的真实转化率修正，得到：菌体的真实转化率(YX)为为0.51g/g；产物的真实转；产物的真实转化率（化率（YP）为）为0.62g/g（产物以赖氨酸盐酸盐计产物以赖氨酸盐酸盐计）。）。 四、赖氨酸发酵的最大理论转化率四、赖氨酸发酵的最大理论转化率 文献中发表的赖氨酸发酵的定量反应方程式如下：文献中发表的赖氨

60、酸发酵的定量反应方程式如下： 2C6H12O6+2NH3+5O2C6H14N2+8H2O+6CO2 (4-12) 3C6H12O6+4NH3+4O22C6H14N2+10H2O+6CO2 (4-13) 4C6H12O6+6NH3+3O23C6H14N2+12H2O+6CO2 (4-14) 1.18C6H12O6+2NH3+0.08O2C6H14N2+3.08H2O+1.08CO2 (4-12) 赖氨酸合成的中间产物草酰乙酸可由赖氨酸合成的中间产物草酰乙酸可由TCA循环或磷循环或磷酸烯醇式丙酮酸（酸烯醇式丙酮酸（PEP）羧化途径获得。当草酰乙酸通）羧化途径获得。当草酰乙酸通过过TCA循环合成时，