第四章柠檬酸谷氨酸发酵机制

一、柠檬酸简介柠檬酸又名枸橼酸，学名α-羟基丙烷三羧酸，是生物体主要代谢产物之一。化学名称2-羟基丙三羧酸，英文文献俗名citricacid，分子式C6H8O7。无色或白色晶体，无臭，味极酸，易溶于水和乙醇、微溶于乙醚、水溶液呈酸性反应。第一节概述第四章柠檬酸发酵机制食品工业：主要作为饮品的酸味剂，用于各种清凉饮料，还有汽水、糖果、饼干、罐头、果酱、果汁等食品的制造。也可用作油脂的抗氧剂；

医药工业：是许多医药品的原材料，如柠檬酸哌吡嗪（驱蛔虫药）、柠檬酸铁铵（补血剂）、柠檬酸钠（输血剂）等。此外，柠檬酸还用在许多医药中做酸化剂；

化学工业：柠檬酸的酯类可以作为无毒增塑剂，来制造食品包装的塑料薄膜；

其它方面，如用于工业、民用的洗涤剂中作为助剂，制造无公害洗涤剂；用在混凝土中作缓凝剂；在电镀中、皮革业、油墨、晒图等工业中也被得到广泛应用。

二、柠檬酸的应用概况三、我国柠檬酸生产现状

生产状况：

60年代开始，生产柠檬酸年总产量居世界第一，出口量一直占国内总产量的50%以上。目前，生产厂家近百家，万吨级以上的有6家。主要有安徽丰原生物化学集团公司（生产能力为12.0万吨/年）、江苏无锡罗氏中亚柠檬酸有限公司（生产能力为4.0万吨/年）、安徽华源生物药业有限公司（生产能力为3.5万吨/年）等。存在问题：出口量增长过快，技术创新相对滞后，加上国际市场竞争激烈，已出现严重的供大于求的局面，设备利用率不到60%，行业经济效益呈滑坡态势。第二节柠檬酸合成途径与代谢调控

1940年，Krebs:TCA；

1953年，Jagnnathan证实黑曲霉中存在EMP途径所有酶；

1954年，Shu提出葡萄糖80%经EMP途径代谢；

1954-1955年，Ramakrishman等发现黑曲霉中存在TCA循环。一、柠檬酸合成途径的发现二、黑曲霉柠檬酸生物合成途径黑曲霉利用糖类发酵生成柠檬酸其生物合成途径是，葡萄糖经EMP、HMP途径降解生成丙酮酸，丙酮酸一方面氧化脱羧生成乙酰CoA，另一方面经CO2固定化反应生成草酰乙酸，草酰乙酸与乙酰CoA缩合生成柠檬酸。

(1)生长期与产酸期都存在EMP与HMP途径，前者EMP:HMP=2:1，后者EMP:HMP=4：1(2)黑曲霉柠檬酸产生菌中存在TCA循环与乙醛酸循环，在以糖质原料发酵，当柠檬酸积累时，TCA和乙醛酸循环被阻断或减弱。

(3)由于TCA和乙醛酸循环被阻断或减弱，草酰乙酸是由丙酮酸（PYR）或磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）羧化生成的。即由两个CO2固定化反应体系，其中以丙酮酸羧化酶作用下固定化CO2生成草酰乙酸为主。三、柠檬酸生物合成的代谢调节机制

1、磷酸果糖激酶（PFK）：（一）糖酵解及丙酮酸代谢的调节Mn2+浓度对磷酸果糖激酶的影响

Mn2+

缺乏为何会使NH4+浓度升高呢？

当培养基中Mn2+

缺乏时，微生物体内积累几种氨基酸（GA、GLu、Arg、Gln等），这些氨基酸的积累，意味着体内蛋白质的合成受阻，而外源蛋白质的分解速度则不受到影响，这样NH4+的消耗下降，NH4+浓度就会升高。磷酸果糖激酶（PFK）的调节Δ

柠檬酸和ATP对该酶有抑制生产菌需要解除该抑制作用AMP、无机磷以及NH4+对该酶有活化作用NH4+有效解除柠檬酸和ATP对该酶有抑制，故生产上通过添加铵盐来提高柠檬酸产量ΔMn2+的影响：Mn2+缺乏菌体的TCA酶活下降Mn2+缺乏可能干扰蛋白质合成，导致蛋白质分解NH4+水平升高减少柠檬酸对该酶的抑制2、CO2固定反应通过CO2固定反应提供C4二羧酸（1）磷酸烯醇式丙酮酸+CO2==草酰乙酸（C4二羧酸）酶：磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（2）丙酮酸+CO2===草酰乙酸（C4二羧酸）酶：丙酮酸羧化酶以上两种CO2固定反应所需要的辅酶都是生物素。草酰乙酸的积累利于加速柠檬酸合成（二）三羧酸循环的调节1、柠檬酸合成酶的调节：柠檬酸合成酶是TCA循环第一个酶。但黑曲霉中柠檬酸合成酶没有调节作用。2、顺乌头酸水合酶、异柠檬酸脱氢酶的调节：

顺乌头酸水合酶、NAD和NADP-异柠檬酸脱氢酶在柠檬酸产生与不产生时，这3种酶均存在（组成酶）；而控制铜离子0.3mg/L，铁离子2mg/L和pH2.0情况下，这3种酶均不出现活力。

顺乌头酸水合酶是催化柠檬酸——顺乌头酸——异柠檬酸可逆反应。研究表明，黑曲霉中有一种单纯的位于线粒体上的顺乌头酸水合酶，它在催化时能建立下面的平衡：柠檬酸:顺乌头酸:异柠檬酸＝90:3:7。铁为顺乌头酸酶的激活剂，

3、α-酮戊二酸脱氢酶的调节

在黑曲霉柠檬酸产生菌中，TCA循环的一个显著特点是，α-酮戊二酸脱氢酶的合成受葡萄糖和铵离子的阻遏。因此当以葡萄糖为碳源时，在柠檬酸生成期，菌体内不存在α-酮戊二酸脱氢酶或活力很低。

α-酮戊二酸脱氢酶催化的反应是TCA循环中唯一不可逆反应，一旦α-酮戊二酸脱氢酶丧失，就会引起：①TCA循环中的苹果酸、富马酸、琥珀酸是由草酰乙酸逆TCA循环生成，使TCA循环成“马蹄形”。②α-酮戊二酸又抑制异柠檬酸脱氢酶的活性。菌体要大量合成柠檬酸，从葡萄糖经过EMP到柠檬酸整个代谢途径需要畅通，在这个过程中：丙酮酸氧化脱羧，每分子丙酮酸可产生一分子的NADH，在有氧的条件下，每分子的NADH经过呼吸链彻底氧化成H2O，并氧化磷酸化产生3分子的ATP，造成了微生物体内能荷的增加，能荷增加则抑制PFK等关键酶的酶活性，使得从葡萄糖到柠檬酸的代谢停止。（三）能荷调节对柠檬酸发酵的影响如果NADH（还原型）不能够快速的被氧化转变成NAD（氧化型），则整个反应就会因为缺乏作为推动力的氧化型的NAD而停止，仍然不能够合成柠檬酸。柠檬酸产生菌可在有氧的条件下大量生成柠檬酸，也就是说，NADH即被氧化了，又没有产生ATP。解偶联剂（uncoupler）使氧化和磷酸化脱偶联，氧化仍可以进行，而磷酸化不能进行，解偶联剂为离子载体或通道，能增大线粒体内膜对H+的通透性，消除H+梯度，因而无ATP生成，使氧化释放出来的能量全部以热的形式散发。常用解偶联剂主要有：质子载体：2，4-二硝基酚(DNP)，羰基-氰-对-三氟甲氧基苯肼(FCCP)。质子通道：增温素（thermogenin）。其它离子载体：如缬氨霉素。某些药物：如过量的阿斯匹林也使氧化磷酸化部分解偶联，从而使体温升高。一种须假设见：该漫菌体抛内存惊在一从条侧系慎呼吸据链，NA下D(尘P)寒H经过午该呼行吸链从，可知以正卸常的款传递H+，将饲其氧捷化为H2O，但蚂是并冤没有嫂氧化各磷酸兰化生径成AT患P；能够歉正常突产生AT散P的呼放吸链怪称之伞为标准允呼吸肃链。实验暮证明险，在互某些给微生氏物体嫁内确壮实存副在侧系野呼吸稳链，该矿侧系锦呼吸刊链中碍的酶翻系强蓝烈需趁氧，如在缝柠檬煤酸的年发酵凑中，调发酵永液的坛溶氧般浓度确在很卸低水班平维奇持一远段时柳间，次或中券断供必氧一哪段时耗间（20分钟帽），钞则这劲一侧骡系呼滚吸链不可稻逆的裤失活，其代结果链是菌洒体不凝再产卵酸，熄而是墓产生婚了大晶量的绣菌体。草酰乙酸柠檬酸琥珀酸异柠檬酸苹果酸延胡索酸乙醛酸乙酰CoA乙酰CoA乙酸乙酸（四携）乙册醛酸域循环妄和醋念酸发广酵柠航檬酸丙酮更酸脱范羧反乱应是喜不可哭逆的茫，存忘在异柠晚檬酸汽裂解猪酶，草博酰乙州酸的诞供给醒只能挥由乙登醛酸臣循环吴来完专成3醋酸1柠檬矩酸生成科的柠呈檬酸施一半甜转化状为异愉柠檬串酸顺乌夺头酸神水合订酶催宾化反向应平搅衡为章：柠嫌檬酸宿：异肚柠檬晚酸：壮顺乌筒头酸=乎90：7：3。细惩胞质论中积钥累大庸量异狂柠檬猪酸。①Mn2+缺乏女→抑炎制蛋阶白合乓成→NH4+↑，有高一条怨呼吸陆活动咐强的锁不产旺生AT朝P的侧芒呼吸状链：解除郊磷酸兄果糖汪激酶旨的代赴谢调蚀节，促进EM巴P途径属畅通把。②丙酮盏酸羧守化酶羊是组远成型懒酶，部不被涂调节亮控制判。丙格酮酸偏氧化河脱羧暂生成玻乙酰Co碧A和CO2的固抄定两总个反楼应的狸平衡仔，以坟及柠惑檬酸哨合成久酶不似被调奶节，段增强罩了合葡成柠晨檬酸施的能经力。小结控：③顺乌蜂头酸枪水合商酶在疑催化丸时建脉立了须以下筹平衡敞：柠檬锯酸：禾顺乌偏头酸声：异瞎柠檬狭酸=9晒0：3：7同时朴控制Fe2+含量高时，遮顺乌隐头酸贯酶活撕力降佩低，澡使柠殃檬酸温积累景。④随着问柠檬丈酸积寻累，pH降低京到一坡定程称度时裙，使旅顺乌挣头酸即酶和炕异柠许檬酸舅脱氢县酶失哪活，听更有狠利于创柠檬抗酸的含积累脏。（五旅）柠模檬酸房诚发酵胁的产略率1、无CO2固定雄反应逢的产岛率合成1分子友柠檬化酸需森要3分子危乙酰沾辅酶A，也鞭就是虎需要1.坚5分子恼的葡昏萄糖惯。理论网产率薪为：19葱2铅/(漫1读80歪×1康.5部)蔑=税71铃.1愉%2、通蜻过CO2固定件反应内提供C4二羧着酸四、酷柠檬棕酸发酱酵过螺程的筋控制残要点（1）控亲制Mn2+、NH4+浓度鄙，解护除柠膨檬酸娱对PF绵K的抑管制，是使EM慢P畅通盗无阻荣。（4）控皇制培倚养基社中的Fe2+的浓允度及报产酸擦发酵井的pH，使航顺乌旷头酸副水合捡酶、张异柠迟檬酸颤脱氢需酶失典活。（2）罚控制颗溶氧掀，防支止侧弓系呼伏吸链逆失活伶。（3）筛尝选丙拿酮酸妖羧化零酶高搏活性墓菌株拐，培询养基悄生物幼素含机量充累足，提高CO嚼2固定盐合成瞒草酰俩乙酸莫能力柠檬牛酸发欢酵中豪，三灯个控陪制点C6H12O6控制Mn+NH4+浓度，解除柠檬酸对PFK的抑制（1）点：EMP畅通无阻控制溶氧，防止侧系呼吸链失活丙酮酸+丙酮酸（2）点：通过CO2固定反应生成C4二羧酸乙酰辅酶A+C4二羧酸

柠檬酸（3）点：柠檬酸后述的酶活性丧失或很低，控制培养基中的Fe2+

的浓度柠檬酸发酵中，三个控制点五、辅柠檬缠酸产香生菌董育种达的传辰统方贴法：1.透明磁圈大掘的菌肃株平板项：10摆%甘薯+集2猛%的琼继脂+盒0.粮5%盐C新aC宫O3诱变晕后，喘涂布稿，透冰明圈霞大的形则好2.显色认圈大掀小平板照：麦考汁培附养基+取pH值指折示剂肾诱泼变后补，33宜℃培养3天，附变色己圈大貌的则愉好。3.不分威解柠叙檬酸顺的菌绍株不利稳用柠底檬酸迟为碳钱源的寨菌株史，说治明其TC巴A循环茶中柠彻檬酸昂后续谅酶的笨活性霞较低躬，或贷者丧萝失，穿这有含利于垫积累丘柠檬申酸。方法例：以狸柠檬因酸为朱唯一税碳源撞的培内养基盾上生循长不竟好的舰突变育株。4.选育蓄不长烈孢子锦、少花长孢绢子、站迟长枪孢子句的菌莲株在培秆养基转中如驱果菌闯株能还够大轻量合鬼成积妄累柠迫檬酸众，自眉然会五使TC吉A循环佳中的要中间鸟产物胸浓度归降低北，这凉样不封利于手孢子歪的形缴成。（中灭间产总物少皮，C架少常，不芝利于贪合成邀代谢器，不胜利于喊孢子爆的形陡成）第五轰章坦氨皆基酸求发酵依机制（谷员氨酸角发酵院）一、荒概绢述在食宇品工著业上次的应盗用。甘氨蚕酸、啦丙氨助酸具床有甜挠味，猪天冬臣氨酸欢、谷敌氨酸筐具有水酸味铅，谷糖氨酸轨钠、柴天冬刑氨酸傲钠具假有鲜浇味，其可用首作食绘品添闭加剂性。蛋悟氨酸疤、赖忽氨酸胀、谷肯氨酸愁钠、润甘氨培酸、险丙氨方酸和术苏氨考酸目昌前作静为饲吩料添革加剂钳。在医迷药工宋业上取的应司用。氨基设酸的明混合喉液可良供病同人注挨射用很，氨起基酸斤的混煎合粉绑剂可描作宇盏航员昨、飞下行员置的补医品。笋精氨吓酸药醒物用摇于治毕疗由耐氨中建毒造久成的态肝昏丛迷；斩丝氨奏酸药巨物用继作疲弓劳回凑复剂吃；蛋佣氨酸距、胱悲氨酸杨用于吓治疗惧脂肪峰肝；L－谷鞋氨酸厕与L－谷幻玉氨酰乏胺用轿于治蜻疗脑划出血笨后的野记忆寺力障飞碍等全。在化站妆品随生产娱中的链应用。氨基耀酸及材其衍悠生物爸与皮姥肤的跃成分斥相似钢，具遮有调酿节皮娘肤pH和保赌护皮习肤的民功能吨。胱说氨酸伶用于纪护发摩素中梨，丝树氨酸帆用于铅面霜皇中。孝谷氨皱酸、选甘氨映酸、膨丙氨聪酸与菜脂肪浓酸形粥成的穴表面小活性暂剂，笼具有鸣清洗笔、抗抬菌等幼功能役，用压于护腿肤品墙、洗移发剂衬。在农怒业上纷的应垮用。一些赴氨基舞酸在番体外对并无誓杀菌忌功能仗，但意能干凡扰植捎物与乡丰病原谦菌之雨间的屿生化魄关系滴，使复植物倾的代欧谢及应抗病妇能力糕发生各变化粗，从伏而达谨到抑淹菌的圈目的晒。苯稿丙氨如酸和倒丙氨歇酸可睛用于乖治疗巴苹果雨疮痂谢病。迟用甘钉氨酸护制成窃了除贼草剂巷，易估被微圈生物码分解氧，不都会造南成环冈境污携染。氨基贸酸的挣制备刷方法发酵底法：发基酵法努又可帮分为直接害发酵货法与添加倦前体怨的发爸酵法。添喘加前禁体法恭是以块氨基描酸的全中间胆产物风为原牢料，球用微服生物刘法转圾化为罢相应拣的氨爸基酸紧。提取渡法：将棍蛋白屋质原该料用剃酸水搭解，待然后仙从水烫解液貌中提他取氨潜基酸齿。目重前，刻胱氨覆酸、循半胱叹氨酸膝和酪遗氨酸四仍用送提取援法生煌产。酶法：利风用微先生物懂细胞慰或微绪生物极产生健的酶脾来制穷造氨搏基酸娘。合成额法：用谊化学缩慧合成擦法制速造的竹氨基臂酸有DL币-蛋氨将酸、DL影-丙氨填酸，闪甘氨恨酸和霜苯丙抽氨酸摘。二、踢氨基徐酸的互发酵皇生产氨基励酸本书身的属合成差在不旋同生毛物体尤中，给有较泛大的缘瑞差异英，然僚而许和多氨数基酸虹的合胞成途贱径在出不同露生物既体中述也有散共同歌之处碑。按照磨起始渔物可储将氨子基酸办的合次成分意成几驴个家棉族：㈠谷氨伯酸族（α-酮戊浩二酸吉族）包括扔：谷咬氨酸倘、谷贿氨酰模胺、贷精氨台酸、状赖氨鞭酸和伴脯氨棵酸；㈡丙酮鞋酸族包括塘：丙搅氨酸庆、缬桶氨酸致、亮挠氨酸深；㈢天冬吗氨酸该族（草酰乙瓜酸族耽）包括泉：天咳冬氨渗酸、呜天冬跑酰胺阔、苏烫氨酸神和异器亮氨满酸；㈣磷酸秋甘油长酸族包括球：甘榴氨酸蛇、丝研氨酸寒和半贸胱氨壶酸；㈤芳香场族包括胆：苯渗丙氨传酸、渣酪氨链酸、视色氨款酸；㈥组氨果酸合成斤为单太独的拍一条洞途径页。氨基酸使用的菌株

谷氨酸谷氨酸棒杆菌、乳糖发酵短杆菌或黄色短杆菌、北京棒杆菌、钝齿棒杆菌缬氨酸北京棒杆菌、乳糖发酵短杆菌丙氨酸

凝结芽孢杆菌脯氨酸链形寇氏杆菌

、黄色短杆菌赖氨酸黄色短杆菌

、乳糖发醇短杆菌

、谷氨酸棒杆菌苏氨酸大肠杆菌、大肠杆菌鸟氨酸

谷氨酸棒杆菌

、黄色短杆菌亮氨酸黄色短杆菌酪氨酸氨酸棒杆菌部分叛氨基悼酸及羡其生燥产所汤用菌粘株氨基良酸发蓄酵是放典型丈的代谢页控制雅发酵氨基毒酸发胀酵是拐典型誉的代酱谢控嗓制发衣酵。修由发适酵所皆生成夏的产眯物——氨基童酸，理都是触微生在物的坚中间嘉代谢迫产物计，它茶的积疼累的吊关键坑是取习决于盏是否诵能打善破微安生物稻的正己常代条谢调侮节。控制笔旁路症代谢降低婆反馈运作用遇物的滤浓度坛：控策制反孕馈作励用物榴浓度弯是克逮服反楚馈抑致制和独阻遏遭，使幅氨基远酸的杜生物摄合成阳反应纽奉能顺冻利进迟行的治一种环手段消除备终产狼物的淘反馈展抑制右与阻迁遏：暖通过些使用袄抗氨效基酸皇结构宵类似饮物突源变株葬的方换法来忆进行控制券细胞箩渗透嗽性控制萌发酵抓环境促进AT蚂P的积豆累，括以利须于氨董基酸烂的生协物合承成D-苏氨悼酸L-苏氨穿酸α-酮基营丁酸L-异亮也氨酸L-苏氨瞒酸脱氢悠酶反馈短抑制D-苏氨闪酸脱氢味酶谷氨蜓酸N-乙酰仇谷氨森酸N-乙酰-γ狠-谷氨巴酰磷背酸N-乙酰名谷氨重酸-γ蜂-半醛N-乙酰多鸟氨赛酸鸟氨倍酸瓜氨鲁酸精胺期琥珀栏酸精氨兰酸负反雕馈控版制N-乙酰拴谷氨酱酸激破酶Ar御g-天冬姥氨酸天冬敬氨酰堵胺磷纪酸天冬咏氨酸歉半缩决醛高丝郑氨酸苏氨就酸赖氨沈酸天冬础氨酸粱激酶协同既反馈抑猛制谷氨同酸产标生菌楼因环您境条皱件变祸化而础引起种的发这酵转臣换环境因子发酵产物转换溶解氧谷氨酸乳酸仰和琥铸珀酸α－酮育戊二毅酸（通妹气不拉足）（适显中）（通滨风过饿量，瓦转速徐过快临）NH4+α－酮倡戊二宪酸谷氨干酸谷氨剪酰胺（适象量）（缺弊乏）（过优量）pH值谷氨盖酰胺潮，N-乙酰激谷酰附胺谷氨虹酸（pH值5～5.柏8，NH4+过多戴）（中愁性或真微碱句性）磷酸缬鸡氨童酸谷氨厉酸（高蚁浓度质磷酸窑盐）（磷棋酸盐薪适中闯）生物吐素乳酸丧或琥传珀酸谷氨腥酸（过欢量）（限剑量）早期轿生产魄谷氨闲酸的感方法宪有两郊种，荣一是稳提取玩法：拾甜菜师厂付程产物韵糖蜜个中含搅有焦净谷氨嘴酸，州用强公碱处斑理可改得到镰谷氨棍酸；纹二是痰蛋白亩质水鱼解法洲：将霞面筋传加酸象水解昼，再响分离币提纯万。19捞57年发百酵法柜生产闯谷氨炎酸在游日本鱼协和赚发酵颜公司汉投产冬。通过汪代谢英调控伸发酵呀谷氨毅酸生柱产菌爆能够展在体晃外积踢累菌兼体最朱大生藏长需尊要量30掏0多倍干的谷超氨酸三、尊谷氨旋酸发芹酵（一亡）合稠成谷究氨酸僚的生化于途径葡萄糖丙酮酸草酰乙酸柠檬酸琥珀酸透过细胞膜异柠檬酸α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨劲酸的猛生物胞合成嫩途径枕大致勿是：葡萄僻糖经糖禁酵解浮（EM橡P途径企）和相己糖非磷酸膜支路帜（HM恨P途径捞）生挺成丙酮狸酸，再垫氧化逆成乙斗酰辅延酶A（乙傻酰CO朽A），老然后狡进入秀三羧娃酸循脂环，金生成α－酮讨戊二层酸。α－酮捎戊二器酸在疤谷氨蹈酸脱俩氢酶舒的催物化及呀有NH4+存在核的条纺件下洗，生魂成谷氨狗酸。Gl尤uc固os响e的酵按解，EM菠PGl透uc乐os拉e的有暂氧氧虽化，HM俊P丙酮烟酸的贞有氧礼氧化钥，TC执A循环乙醛窄酸循蔽环途敢径，DC飘A循环CO2固定黄反应α-梦KG销A的还次原氨蛋基化（二沫）谷是氨酸工生产虫菌的飞生化印特征—内在疑因素1生物妻素缺泽陷型谷氨巧酸产励生菌奏大多铅数为性生物举素缺打陷型,谷氨横酸发网酵时,控制糟生物锈素亚泥适量(贫乏贞量)桥,引起胶菌种丸代谢生失调,使谷窃氨酸交得到林大量撇积累收。2具有CO2固定遇反应珍的酶姐系菌种脆能利卵用CO2产生六大量快草酰累乙酸,有利真于谷叠氨酸芽的大日量积碍累。3.顾α-喷KG隐A脱氢申酶酶蝇活性户微弱悉或丧尚失这是低菌体杂生成优并积洒累α-鬼KG成A的关横键，α-龟KG穷A是菌稿体进机行TC劈燕A循环培的中迫间性抗产物冻，很菜快在α-是KG叶A脱氢荡酶的捐作用酿下氧尚化脱役羧生锹成琥彩珀酸循辅酶A，在走正常稼的微底生物冈体内容他的烘浓度撇很低搏，也禽就是动说，计由α-技KG鸽A进行降还原蜻氨基弟化生意成GA的可羊能性敬很少申。只有究当体狠内α-淋KG绍A脱氢形酶活疗性很初低时训，TC厚A循环光才能惩够停途止，α-推KG恨A才得铅以积糟累，莫为谷展氨酸鉴的生盘成奠伸定物慰质基迫础。4.刘GA产生万菌体丢内的NA霞DP逢H氧化压能力糟欠缺贺或丧裙失（1）NA狂DP繁H是α-截KG振A还原泊氨基鄙化生成GA必须刘物质李，该联还原忙氨基嚷化所狸需要丈的NA塑DP非H是与童柠檬让酸氧凤化脱扛羧相偶饺联的。（2）由盗于NA减DP渴H的在上氧化敢能力浆欠缺唯或丧紫失，略使得模体内蓬的NA恢DP原H有一介定的德积累创，NA财DP约H抑制α-皆KG后A的脱承羧氧旬化。5.乙醛旅酸循鞠环（DC姜A）的榆关键饶酶——异柠在檬酸狂裂解鹿酶该酶劝是一盲种别构殃酶，通巾过该茂酶酶挠活性变的调享节来规实现DC徒A循环庸的封碍闭，柜糖的渡代谢景才能梁沿着α纽奉-酮戊仍二酸板的方桑向进迎行,从而磨有利窝于谷寸氨酸振的积余累。6.强烈离的L-谷氨援酸脱显氢酶本活性α-习KG磁A屑+攻NH4++N已AD喷PH训=朵=植GA端+低N染AD窑PL-谷氨般酸脱箩氢酶浸的酶询活性滴强，α植-酮戊遮二酸拢易生慢成谷这氨酸偿。L-谷氨烛酸脱寇氢酶催化α-酮戊渴二酸锦易生寄成谷狠氨酸递是与嘉异柠狗檬酸扯脱羧缎氧化炎相偶芹联的：偶联瓣反应α-哈KG撞A厦NA括DP命H毫α-移KG狼AGA左N携AD背P异柠故檬酸L-谷氨坡酸脱云氢酶异柠棕檬酸毛脱羧类氧化腹氨顷基酸危合成连的方裙式1.氨基鼓转移达作用：转臭氨酶视催化洁的转占氨反区应α-酮戊念二酸跃和其蝇它氨慨基酸票经过张转氨验酶的王作用看下使α-酮戊宝二酸旅转化极成谷拦氨酸蜓。2.谷氨歪酸合土成酶夏催化凶反应：3.还原舅氨基好化作依用：NH笼4+供氢沃体辅谋酶Ⅱ的存王在下α-酮戊块二酸威在谷吐氨酸代脱氢蕉酶的吸催化恶下生圆成谷垦氨酸设。（三占）GA生物幅合成商的理胃论得凭率1.存在乙醛皆酸循研环，搞体系舞不存途在CO2固定秧反应3/撇2赴C6H12O6+臂NH4+→C5H9NO4+秀4吴CO2产率联：14娇7笼/（18豪0*处3/叹2）==矛54表.4脱%3/2GlucoseEMP丙酮酸+丙酮酸+丙酮酸CO2乙酰辅酶A+乙酰辅酶A+乙酰辅酶A柠檬酸（DCA循环）谷氨酸不存在CO2固定反应草酰乙酸2.封闭咳乙醛兵酸循怪环，灰存展在CO2固定宜反应C6H12O6+沿NH4+→C5H9NO4+甘C声O2产率这：14希7神/液18去0钻==新8给1.增7%GlucoseEMP丙酮酸+丙酮酸CO2CO2草酰乙酸（草酰乙酸羧化酶）乙酰辅酶A+C4二羧酸苹果酸（苹果酸合成酶）柠檬酸（DCA循环封闭）谷氨酸存在CO2固定反应CO2固定轻反应(1靠)磷酸烯醇跟式丙酮贝酸羧裹化酶的作听用下磷酸荣丙酮语酸+防CO2+袖GD富P阶==草酰旁乙酸+耀GT弦P(2捏)苹果馅酸酶的作鞭用下丙酮尖酸+拨C革O2+N寇AD写H料==汁=苹果给酸+锹N保AD需要Mn2+做辅因佳子，所端以，陈在GA发酵香过程尺中需风要向宣培养米基中域补充Mn2+（四补）、效生物滋素对GA发酵在的影卫响GA产生邻菌大认都是策生物议素的也营养懒缺陷皂型，港即：VH-生物柿素对旁发酵漠的影慕响是闪全面轰的，购在发生酵过其程中近要严工格控促制其颈浓度霞。1.生物望素对胀糖代跑谢的覆影响（1）VH对于糖酵宋解有促圆进作廊用;对丙酮挥酸的捆有氧勺氧化——乙酰澡辅酶A的生眉成也绒有促旗进作嚼用，对两者惜的促进应作用渡不一伤样，对赢前者段大一页些。这样锐培养关基中洁如果捕有较丰富肤的VH，就赤会打酒破糖胞酵解雨与丙考酮酸膏氧化烧之间怪的平垮衡，瓦导致丙酮冲酸的里积累，丙投酮酸纸积累辩则可挡能导佛致乳娃酸的熟形成杨，乳酸词生成，则炮使得艺碳源欣利用很率降裕低，牲而且延带来瓦的是舱发酵锈液的pH值下劫降。当VH缺乏俊时：A：丙酮型酸的所有氧烛氧化辛就会维减弱(由于VH对TC校A循环崭的促拌进作传用)，则萄：乙伴酰辅托酶A的生社成量俘就会响少，产醋酸救浓度图降低，降政低对异柠氧檬酸转裂解层酶的诱导裹作用弄；B：VH对TC疯A循环尿促进挑作用匀的降沃低，雅使中湖间产划物琥珀神酸的氧黑化速甜度降搏低，产生积累鸭，阻猜遏和怕抑制项异柠衫檬酸妄裂解租酶作胸用加拾强；两者复综合辞的作旺用：异柠双檬酸肃裂解芹酶的跌活性干丧失，DC们A循环塌得到棍封闭补。（2）对乙醛内酸循的调矩控。可以谨通过晨控制VH的浓肉度，应以实戏现对害于乙诱醛酸泄循环任的封凤闭。当VH丰富渴时，沈异柠皱檬酸相裂解约酶的馆活性卸加强，则DC绍A循环输正常况进行庸，DC循A循环兆的进阀行，懒一方生面提茎供了散大量酒的“中间穗性产骨物”，另熊一方蝴面，征菌体浑的能荷水平得到带提高虚。前者东是菌品体增萄殖的犯物质摧基础潜，后盟者则碌是菌须体增役殖的径能量恨的保属证。结果攻是利义于菌妄体的熟增殖孝和生司长；则GA的生浮物合傍成就血会受类到影读响，队甚至寒停止忽，这岗在生俭产上投，就搏是通读常我妄们说凤的“只长而菌，灰不产北酸”的现嫌象。以上轿分析史说明姿，GA发酵历过程怠中，前期涂，菌体盆的增疯殖期射，一闯定量段的生傍物素烫是菌培体增互殖所滔必需鞭的；脂而在产物挠合成颈期，则抄要限违制生源物素荒的浓归度，轰以保帮证产便物的悬正常殖合成投。2.生物守素影拆响细屡胞膜惕的通减透性用能排积累断谷氨变酸菌帆株做钞如下实验:生物沃素充院足时,细胞抵内含倍大量渣谷氨千酸,但培脏养液黑里几滚乎不探含谷胆氨酸用溶笑菌酶演消化倒细胞痕壁得愤到的良原生秆质体姐仍不筋分泌蚂谷氨遭酸当把每原生楼质体才放入男低渗速溶液丸里,将其愉涨破,谷氨容酸才奴排出生物织素亚捡适量吴时,培养藏液里目含大海量谷妄氨酸,细胞惹里含秩量少结论:谷氨浸酸的迫分泌闻是由严细胞饮膜控杆制；啊生物伤素影忌响细当胞膜爪的通艺透性邻进而妨影响恶谷氨坊酸积唇累生物吃素是愧脂肪唯酸生炉物合馆成最陵初反能应的忠关键呼酶乙酰Co密A羧化影酶的辅杂酶,参与休了脂派肪酸裤的合斩成,进而后影响佩脂肪滤酸的树合成.当磷加脂合案成量父少到症正常悟的1/殃2左右缸时,细胞烫变形,Gl届u向膜崇外泄泰漏.葡萄糖丙酮酸+丙酮酸乙酰辅酶A乙酰辅酶Ａ乙酰辅酶A羧化酶CO2丙二酰辅酶AC4丙二酰辅酶ACO2C6CO2培养基中生物素限量时，胞内AA92%胞外培养基中生物素丰富时，胞内AA12%胞外2.问VH对菌舱体细篇胞膜涨通透呈性的叼影响菌体窝进入湾产物网合成怨期时澡，有GA的产腥生，刃如果饶能够摄大量阻的把夸产物或及时催的排宰泄到就细胞士膜外渣，可肯以解除GA对L-谷氨超酸脱剥氢酶票活性示的抑吹制作剑用，从升而使公由Gl项uc徒os慌e→温GA的高押效率忌转化严。谷氨球酸发前酵采窗用的腹菌种窝都是VH-，而VH又是款菌体择细胞娃膜合惜成的遭必须挡物质远，因嫩此，侵通过杏控制VH的浓施度，可以实现么对菌部体细残胞膜奔通透专性的浓调节锈。限制佩发酵俗培养沙基中芝生物滔素亚适乔量(5茶-1划0g/竟L)沸.在发精酵初砌期(0鞭-8小时),细胞可以正常表生长,当生荷物素刃耗尽手后,在菌暑的再详次倍再增时,开始装出现捏异常双形态茂细胞,即完肢成了罗细胞从生轿长型迎到积欺累型舰（细毁胞膜钢缺陷讯）转浴换.谷氨检酸发浇酵过铲程中,合适殖的发纲酵条颤件如生长势素、岩发酵逝温度痒、pH值、讲通风螺和发禽酵产企生的处泡沫闻都是挑影响曾谷氨共酸积磁累的习主要坚因素夸。在实今际生坡产中,只有故针对冷存在矛的问避题,严格转控制景工艺菠条件,才能忆达到躬稳产涉、高瓶产的坊目的座。（五渔）GA发酵膊的外肠在因晃素1.供氧丘浓度/通风过量岭：NA望DP躁H的再屯氧化胀能力揭会加旅强，涌使α-康KG染A的还挪原氨蝇基化狂受到担影响递，不腾利于GA的生度成。供氧针不足阵：则丙煎酮酸香向乳扣酸方祖向转要化，次积累油大量傅的乳屈酸，瓜使发轻酵液巡寿的pH值下半降，蚀不利动于GA的产架生，船同时是，一病部分料葡萄溉糖转斩成了插乳酸略，影傲响了糖酸蹈转化委率，降唇低了杜产物费的提遵出率爬。2.倦N麻H4+浓度（1）影瓣响到室发酵悠液的pH值（2）与仙产物煎的形捧成有爽关：NH4+过量冶，菌体闹增殖脾阶段唐会抑捕制菌润体生这长，奏产酸席阶段Gl秘u会受凳谷氨僚酰胺衣合成袖酶作东用转怠化为Gl衬nNH4+不足摊，不利没于α-嗓KG内A的还膊原氨望基化突，-酮戊么二酸折积累哈，引大起反较馈调武节NH4+的供以给方往式：（1）流兄加液闻氨（2）流掌加0.抹8%尿素3.磷酸蹈盐过量画：（1）促想进EM筐P途径酷，打历破EM挥P与TC厨A之间种的平巾衡，恩积累柳丙酮姨酸，朗产生灾乳酸盒等……（2）产俱生并凉积累Va啦l，Glucose丙酮酸+丙酮酸（焦磷酸硫胺素，TPP）活性乙醛α-乙酰乳酸ValVal合成途径Val（1）可以抑制葡萄糖丙酮酸，使GA的生物合成受到阻止（2）消耗丙酮酸，降低了糖酸转化率（3）发酵液中的Val存在，严重的影响GA的结晶、提取。4.发酵竿液的上碳氮踢比碳源在一嫂定范祖围内,谷氨骨酸的敢产量宽随糖肾含量乖的增鸦加而坛增加；但糖倘含量廉过高,渗透祥压过擦大,对菌急体生颂长不婶利,谷氨忍酸对由糖的术转化诸率低辈。发振酵液闷中还腹原糖建的含偶量一哄般应圈控制竿在10欲%～13辰%,氮源氮源垂是合蜡成菌筐体细付胞蛋事白质亭、核尖酸和猴谷氨膨酸的娘氨基叨来源蜡，大扮约85妇%的氮题源被扒用于伟合成施谷氨钩酸，另绸外15昨%用于质合成缺菌体说。谷氨拍酸发额酵需目要的踢氮源致比一被般发崖酵工悼业多外得多尾，一浸般发膨酵工础业碳搭氮比猪为10艇0：0.粱2~敢2.安0，谷氨泉酸发锄酵的袭碳氮戴比为10帮0：15徐~2皱1。在谷惰氨酸舅发酵部过程亩中,菌体花生长粘期碳以氮比骨应大唇一些(氮低军）,在产南酸期,碳氮贿比应贱小些(氮高济）。5.生物殃素对糖都代谢作的影衡响对细纵胞膜梨通透宰性的愁影响6.发酵睛温度谷氨矿酸发盲酵前搭期应采挎取菌勿体生顽长最定适温基度,即30～32补℃。温度认过低,菌体轻生长换繁殖对慢;若温渣度过将高,菌体旗易衰槽老,生产块中表苍现为DO值增直长慢,耗糖套慢,悠pH值高,最终警发酵雅周期售长,产酸妙少。发酵锣中、翻后期菌体缸生长茎基本束停止,为积盯累大桶量谷夜氨酸,应适妈当提孟高发临酵温薄度（产谷过氨酸秒的最满适温冒度3会5-债37凤℃)。但温闭度过蛇高,酶易什失活,谷氨码酸生聪成受泳阻。7.照p黎H值1）pH值对着谷氨横酸产葡生菌亩生长培的影腿响当高筐于或愈低于里最适稳生长pH值范唉围:(递1)菌体狐内的酶受到垫抑制,菌体荣新陈棉代谢燃受阻,生长弓停滞;词(2纷)菌体细胞怎膜所带杰电荷啦发生东改变,从而状改变左细胞私膜的穷渗透戏性,影响恒菌体输对营罗养的贷吸收市和代栗谢产究物的乳排出;含(3救)影响培养河基组略分和婚中间农代谢秤产物苦的离考解,影响桨菌体许对这赏些物肥质的烟利用过。2）pH值对染谷氨减酸积怖累的倡影响谷氨拜酸脱主氢酶读是合筑成谷轧氨酸狡的主趟要酶,它的钥最适pH为7.逐0～7.免2酱,当发叉酵液爬的pH值偏周酸时(p勇H互5.健0-肌5.志8)对,谷氨极酸脱市氢酶妖受到且抑制聋。在发杆酵后单期由蓝于耗鸣用大请量NH4+,p钩H值下粗降,此时扯就要轮进行pH值调逢节,以保寇证发淹酵的却正常睁进行躺。前期pH（7.写5~忌8.仔0），吸中后奴期pH搅7.滚0~内7.铅6。通肚过采伯用流滩加尿恢素，演氨水搬等办规法调停节pH，补书充氮购源8.泡沫谷氨户酸发唉酵是掌好气蔬性发呈酵,因通律风和灭搅拌越产生谷泡沫倡是正算常的,但泡守沫过榆多会走带来肿一系跨列问疮题:武(1燥)泡沫沙形成殖泡盖内时,代谢读产生抗的气巴体不外能及乖时排巩出,妨碍泳菌体脱呼吸全作用,影响锄菌体伪的正般常代竞谢;肯(2弹)泡沫太过多,发酵解液会术外溢,造成助浪费循和污庭染;抚(3努)泡沫栋过多,易冲推上罐者顶,造成耗染菌饺。小结去：谷氨送酸产藏生菌跌的主将要特齿征1.-酮戊色二酸耽氧化梨能力小微弱:-酮戊画二酸绳脱氢词酶丧欺失或皆活性葵低.2.谷氨旦酸脱杏氢酶挨活性挪强.3.还原榜性辅酱酶Ⅱ(补NA谈DP完H)进入炸呼吸缘瑞链能之力缺棒陷或牵微弱.4.异柠扮檬酸毛裂解屋酶活若力微律弱.有利纤于谷衣氨酸偶前体最物α—酮酮