第四章檸檬酸谷氨酸發(fā)酵機制

一、檸檬酸簡介檸檬酸又名枸櫞酸，學名α-羥基丙烷三羧酸，是生物體主要代謝產物之一?；瘜W名稱2-羥基丙三羧酸，英文文獻俗名citricacid，分子式C6H8O7。無色或白色晶體，無臭，味極酸，易溶于水和乙醇、微溶于乙醚、水溶液呈酸性反應。第一節(jié)概述第四章檸檬酸發(fā)酵機制食品工業(yè)：主要作為飲品的酸味劑，用于各種清涼飲料，還有汽水、糖果、餅干、罐頭、果醬、果汁等食品的制造。也可用作油脂的抗氧劑；

醫(yī)藥工業(yè)：是許多醫(yī)藥品的原材料，如檸檬酸哌吡嗪（驅蛔蟲藥）、檸檬酸鐵銨（補血劑）、檸檬酸鈉（輸血劑）等。此外，檸檬酸還用在許多醫(yī)藥中做酸化劑；

化學工業(yè)：檸檬酸的酯類可以作為無毒增塑劑，來制造食品包裝的塑料薄膜；

其它方面，如用于工業(yè)、民用的洗滌劑中作為助劑，制造無公害洗滌劑；用在混凝土中作緩凝劑；在電鍍中、皮革業(yè)、油墨、曬圖等工業(yè)中也被得到廣泛應用。

二、檸檬酸的應用概況三、我國檸檬酸生產現(xiàn)狀

生產狀況：

60年代開始，生產檸檬酸年總產量居世界第一，出口量一直占國內總產量的50%以上。目前，生產廠家近百家，萬噸級以上的有6家。主要有安徽豐原生物化學集團公司（生產能力為12.0萬噸/年）、江蘇無錫羅氏中亞檸檬酸有限公司（生產能力為4.0萬噸/年）、安徽華源生物藥業(yè)有限公司（生產能力為3.5萬噸/年）等。存在問題：出口量增長過快，技術創(chuàng)新相對滯后，加上國際市場競爭激烈，已出現(xiàn)嚴重的供大于求的局面，設備利用率不到60%，行業(yè)經濟效益呈滑坡態(tài)勢。第二節(jié)檸檬酸合成途徑與代謝調控

1940年，Krebs:TCA；

1953年，Jagnnathan證實黑曲霉中存在EMP途徑所有酶；

1954年，Shu提出葡萄糖80%經EMP途徑代謝；

1954-1955年，Ramakrishman等發(fā)現(xiàn)黑曲霉中存在TCA循環(huán)。一、檸檬酸合成途徑的發(fā)現(xiàn)二、黑曲霉檸檬酸生物合成途徑黑曲霉利用糖類發(fā)酵生成檸檬酸其生物合成途徑是，葡萄糖經EMP、HMP途徑降解生成丙酮酸，丙酮酸一方面氧化脫羧生成乙酰CoA，另一方面經CO2固定化反應生成草酰乙酸，草酰乙酸與乙酰CoA縮合生成檸檬酸。

(1)生長期與產酸期都存在EMP與HMP途徑，前者EMP:HMP=2:1，后者EMP:HMP=4：1(2)黑曲霉檸檬酸產生菌中存在TCA循環(huán)與乙醛酸循環(huán)，在以糖質原料發(fā)酵，當檸檬酸積累時，TCA和乙醛酸循環(huán)被阻斷或減弱。

(3)由于TCA和乙醛酸循環(huán)被阻斷或減弱，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。即由兩個CO2固定化反應體系，其中以丙酮酸羧化酶作用下固定化CO2生成草酰乙酸為主。三、檸檬酸生物合成的代謝調節(jié)機制

1、磷酸果糖激酶（PFK）：（一）糖酵解及丙酮酸代謝的調節(jié)Mn2+濃度對磷酸果糖激酶的影響

Mn2+

缺乏為何會使NH4+濃度升高呢？

當培養(yǎng)基中Mn2+

缺乏時，微生物體內積累幾種氨基酸（GA、GLu、Arg、Gln等），這些氨基酸的積累，意味著體內蛋白質的合成受阻，而外源蛋白質的分解速度則不受到影響，這樣NH4+的消耗下降，NH4+濃度就會升高。磷酸果糖激酶（PFK）的調節(jié)Δ

檸檬酸和ATP對該酶有抑制生產菌需要解除該抑制作用AMP、無機磷以及NH4+對該酶有活化作用NH4+有效解除檸檬酸和ATP對該酶有抑制，故生產上通過添加銨鹽來提高檸檬酸產量ΔMn2+的影響：Mn2+缺乏菌體的TCA酶活下降Mn2+缺乏可能干擾蛋白質合成，導致蛋白質分解NH4+水平升高減少檸檬酸對該酶的抑制2、CO2固定反應通過CO2固定反應提供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：丙酮酸羧化酶以上兩種CO2固定反應所需要的輔酶都是生物素。草酰乙酸的積累利于加速檸檬酸合成（二）三羧酸循環(huán)的調節(jié)1、檸檬酸合成酶的調節(jié)：檸檬酸合成酶是TCA循環(huán)第一個酶。但黑曲霉中檸檬酸合成酶沒有調節(jié)作用。2、順烏頭酸水合酶、異檸檬酸脫氫酶的調節(jié)：

順烏頭酸水合酶、NAD和NADP-異檸檬酸脫氫酶在檸檬酸產生與不產生時，這3種酶均存在（組成酶）；而控制銅離子0.3mg/L，鐵離子2mg/L和pH2.0情況下，這3種酶均不出現(xiàn)活力。

順烏頭酸水合酶是催化檸檬酸——順烏頭酸——異檸檬酸可逆反應。研究表明，黑曲霉中有一種單純的位于線粒體上的順烏頭酸水合酶，它在催化時能建立下面的平衡：檸檬酸:順烏頭酸:異檸檬酸＝90:3:7。鐵為順烏頭酸酶的激活劑，

3、α-酮戊二酸脫氫酶的調節(jié)

在黑曲霉檸檬酸產生菌中，TCA循環(huán)的一個顯著特點是，α-酮戊二酸脫氫酶的合成受葡萄糖和銨離子的阻遏。因此當以葡萄糖為碳源時，在檸檬酸生成期，菌體內不存在α-酮戊二酸脫氫酶或活力很低。

α-酮戊二酸脫氫酶催化的反應是TCA循環(huán)中唯一不可逆反應，一旦α-酮戊二酸脫氫酶喪失，就會引起：①TCA循環(huán)中的蘋果酸、富馬酸、琥珀酸是由草酰乙酸逆TCA循環(huán)生成，使TCA循環(huán)成“馬蹄形”。②α-酮戊二酸又抑制異檸檬酸脫氫酶的活性。菌體要大量合成檸檬酸，從葡萄糖經過EMP到檸檬酸整個代謝途徑需要暢通，在這個過程中：丙酮酸氧化脫羧，每分子丙酮酸可產生一分子的NADH，在有氧的條件下，每分子的NADH經過呼吸鏈徹底氧化成H2O，并氧化磷酸化產生3分子的ATP，造成了微生物體內能荷的增加，能荷增加則抑制PFK等關鍵酶的酶活性，使得從葡萄糖到檸檬酸的代謝停止。（三）能荷調節(jié)對檸檬酸發(fā)酵的影響如果NADH（還原型）不能夠快速的被氧化轉變成NAD（氧化型），則整個反應就會因為缺乏作為推動力的氧化型的NAD而停止，仍然不能夠合成檸檬酸。檸檬酸產生菌可在有氧的條件下大量生成檸檬酸，也就是說，NADH即被氧化了，又沒有產生ATP。解偶聯(lián)劑（uncoupler）使氧化和磷酸化脫偶聯(lián)，氧化仍可以進行，而磷酸化不能進行，解偶聯(lián)劑為離子載體或通道，能增大線粒體內膜對H+的通透性，消除H+梯度，因而無ATP生成，使氧化釋放出來的能量全部以熱的形式散發(fā)。常用解偶聯(lián)劑主要有：質子載體：2，4-二硝基酚(DNP)，羰基-氰-對-三氟甲氧基苯肼(FCCP)。質子通道：增溫素（thermogenin）。其它離子載體：如纈氨霉素。某些藥物：如過量的阿斯匹林也使氧化磷酸化部分解偶聯(lián)，從而使體溫升高。一種須假設見：該漫菌體拋內存驚在一從條側系慎呼吸據(jù)鏈，NA下D(塵P)寒H經過午該呼行吸鏈從，可知以正卸常的款傳遞H+，將飼其氧捷化為H2O，但螞是并冤沒有嫂氧化各磷酸蘭化生徑成AT患P；能夠歉正常突產生AT散P的呼放吸鏈怪稱之傘為標準允呼吸肅鏈。實驗暮證明險，在互某些給微生氏物體嫁內確壯實存副在側系野呼吸穩(wěn)鏈，該礦側系錦呼吸刊鏈中礙的酶翻系強藍烈需趁氧，如在縫檸檬煤酸的年發(fā)酵湊中，調發(fā)酵永液的壇溶氧般濃度確在很卸低水班平維奇持一遠段時柳間，次或中券斷供必氧一哪段時耗間（20分鐘帽），鈔則這勁一側騾系呼滾吸鏈不可稻逆的褲失活，其代結果鏈是菌灑體不凝再產卵酸，熄而是墓產生婚了大晶量的繡菌體。草酰乙酸檸檬酸琥珀酸異檸檬酸蘋果酸延胡索酸乙醛酸乙酰CoA乙酰CoA乙酸乙酸（四攜）乙冊醛酸域循環(huán)妄和醋念酸發(fā)廣酵檸航檬酸丙酮更酸脫范羧反亂應是喜不可哭逆的茫，存忘在異檸晚檬酸汽裂解豬酶，草博酰乙州酸的誕供給醒只能揮由乙登醛酸臣循環(huán)吳來完專成3醋酸1檸檬矩酸生成科的檸呈檬酸施一半甜轉化狀為異愉檸檬串酸順烏奪頭酸神水合訂酶催賓化反向應平攪衡為章：檸嫌檬酸宿：異肚檸檬晚酸：壯順烏筒頭酸=乎90：7：3。細懲胞質論中積鑰累大庸量異狂檸檬豬酸。①Mn2+缺乏女→抑炎制蛋階白合乓成→NH4+↑，有高一條怨呼吸陸活動咐強的鎖不產旺生AT朝P的側芒呼吸狀鏈：解除郊磷酸兄果糖汪激酶旨的代赴謝調蝕節(jié)，促進EM巴P途徑屬暢通把。②丙酮盞酸羧守化酶羊是組遠成型懶酶，部不被涂調節(jié)亮控制判。丙格酮酸偏氧化河脫羧暫生成玻乙酰Co碧A和CO2的固抄定兩總個反樓應的貍平衡仔，以墳及檸惑檬酸哨合成久酶不似被調奶節(jié)，段增強罩了合葡成檸晨檬酸施的能經力。小結控：③順烏蜂頭酸槍水合商酶在疑催化丸時建脈立了須以下籌平衡敞：檸檬鋸酸：禾順烏偏頭酸聲：異瞎檸檬狹酸=9曬0：3：7同時樸控制Fe2+含量高時，遮順烏隱頭酸貫酶活撕力降佩低，澡使檸殃檬酸溫積累景。④隨著問檸檬丈酸積尋累，pH降低京到一坡定程稱度時裙，使旅順烏掙頭酸即酶和炕異檸許檬酸舅脫氫縣酶失哪活，聽更有狠利于創(chuàng)檸檬抗酸的含積累臟。（五旅）檸模檬酸房誠發(fā)酵脅的產略率1、無CO2固定雄反應逢的產島率合成1分子友檸檬化酸需森要3分子危乙酰沾輔酶A，也鞭就是虎需要1.堅5分子惱的葡昏萄糖慣。理論網(wǎng)產率薪為：19蔥2鉛/(漫1讀80歪×1康.5部)蔑=稅71鈴.1愉%2、通蜻過CO2固定件反應內提供C4二羧著酸四、酷檸檬棕酸發(fā)醬酵過螺程的筋控制殘要點（1）控親制Mn2+、NH4+濃度鄙，解護除檸膨檬酸娛對PF綿K的抑管制，是使EM慢P暢通盜無阻榮。（4）控皇制培倚養(yǎng)基社中的Fe2+的濃允度及報產酸擦發(fā)酵井的pH，使航順烏曠頭酸副水合撿酶、張異檸遲檬酸顫脫氫需酶失典活。（2）罰控制顆溶氧掀，防支止側弓系呼伏吸鏈逆失活伶。（3）篩嘗選丙拿酮酸妖羧化零酶高搏活性墓菌株拐，培詢養(yǎng)基悄生物幼素含機量充累足，提高CO嚼2固定鹽合成瞞草酰倆乙酸莫能力檸檬牛酸發(fā)歡酵中豪，三燈個控陪制點C6H12O6控制Mn+NH4+濃度，解除檸檬酸對PFK的抑制（1）點：EMP暢通無阻控制溶氧，防止側系呼吸鏈失活丙酮酸+丙酮酸（2）點：通過CO2固定反應生成C4二羧酸乙酰輔酶A+C4二羧酸

檸檬酸（3）點：檸檬酸后述的酶活性喪失或很低，控制培養(yǎng)基中的Fe2+

的濃度檸檬酸發(fā)酵中，三個控制點五、輔檸檬纏酸產香生菌董育種達的傳辰統(tǒng)方貼法：1.透明磁圈大掘的菌肅株平板項：10擺%甘薯+集2猛%的瓊繼脂+盒0.糧5%鹽C新aC宮O3誘變暈后，喘涂布稿，透冰明圈霞大的形則好2.顯色認圈大掀小平板照：麥考汁培附養(yǎng)基+取pH值指折示劑腎誘潑變后補，33宜℃培養(yǎng)3天，附變色己圈大貌的則愉好。3.不分威解檸敘檬酸順的菌紹株不利穩(wěn)用檸底檬酸遲為碳錢源的寨菌株史，說治明其TC巴A循環(huán)茶中檸徹檬酸昂后續(xù)諒酶的笨活性霞較低躬，或貸者喪蘿失，穿這有含利于墊積累丘檸檬申酸。方法例：以貍檸檬因酸為朱唯一稅碳源撞的培內養(yǎng)基盾上生循長不竟好的艦突變育株。4.選育蓄不長烈孢子錦、少花長孢絹子、站遲長槍孢子句的菌蓮株在培稈養(yǎng)基轉中如驅果菌闖株能還夠大輕量合鬼成積妄累檸迫檬酸眾，自眉然會五使TC吉A循環(huán)佳中的要中間鳥產物胸濃度歸降低北，這涼樣不封利于手孢子歪的形繳成。（中滅間產總物少皮，C架少常，不芝利于貪合成邀代謝器，不勝利于喊孢子爆的形陡成）第五轟章坦氨皆基酸求發(fā)酵依機制（谷員氨酸角發(fā)酵院）一、荒概絹述在食宇品工著業(yè)上次的應盜用。甘氨蠶酸、啦丙氨助酸具床有甜撓味，豬天冬臣氨酸歡、谷敵氨酸筐具有水酸味鉛，谷糖氨酸軌鈉、柴天冬刑氨酸傲鈉具假有鮮澆味，其可用首作食繪品添閉加劑性。蛋悟氨酸疤、賴忽氨酸脹、谷肯氨酸愁鈉、潤甘氨培酸、險丙氨方酸和術蘇氨考酸目昌前作靜為飼吩料添革加劑鉗。在醫(yī)迷藥工宋業(yè)上取的應司用。氨基設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綁劑可描作宇盞航員昨、飛下行員置的補醫(yī)品。筍精氨嚇酸藥醒物用搖于治畢療由耐氨中建毒造久成的態(tài)肝昏叢迷；斬絲氨奏酸藥巨物用繼作疲弓勞回湊復劑吃；蛋傭氨酸距、胱悲氨酸楊用于嚇治療懼脂肪峰肝；L－谷鞋氨酸廁與L－谷幻玉氨酰乏胺用轎于治蜻療腦劃出血笨后的野記憶寺力障飛礙等全。在化站妝品隨生產娛中的鏈應用。氨基耀酸及材其衍悠生物爸與皮姥膚的躍成分斥相似鋼，具遮有調釀節(jié)皮娘膚pH和保賭護皮習膚的民功能噸。胱說氨酸伶用于紀護發(fā)摩素中梨，絲樹氨酸帆用于鉛面霜皇中。孝谷氨皺酸、選甘氨映酸、膨丙氨聰酸與菜脂肪濃酸形粥成的穴表面小活性暫劑，籠具有鳴清洗筆、抗抬菌等幼功能役，用壓于護腿膚品墻、洗移發(fā)劑襯。在農怒業(yè)上紛的應垮用。一些赴氨基舞酸在番體外對并無誓殺菌忌功能仗，但意能干凡擾植捎物與鄉(xiāng)豐病原謙菌之雨間的嶼生化魄關系滴，使復植物傾的代歐謝及應抗病婦能力糕發(fā)生各變化粗，從伏而達謹?shù)揭盅途娜δ康臅?。苯稿丙氨如酸和倒丙氨歇酸可睛用于乖治療巴蘋果雨瘡痂謝病。遲用甘釘氨酸護制成竊了除賊草劑巷，易估被微圈生物碼分解氧，不都會造南成環(huán)岡境污攜染。氨基貿酸的掙制備刷方法發(fā)酵底法：發(fā)基酵法努又可幫分為直接害發(fā)酵貨法與添加倦前體怨的發(fā)爸酵法。添喘加前禁體法恭是以塊氨基描酸的全中間膽產物風為原牢料，球用微服生物劉法轉圾化為罷相應揀的氨爸基酸緊。提取渡法：將棍蛋白屋質原該料用剃酸水搭解，待然后仙從水燙解液貌中提他取氨潛基酸齒。目重前，刻胱氨覆酸、循半胱嘆氨酸膝和酪遺氨酸四仍用送提取援法生煌產。酶法：利風用微先生物懂細胞慰或微緒生物極產生健的酶脾來制窮造氨搏基酸娘。合成額法：用誼化學縮慧合成擦法制速造的竹氨基臂酸有DL幣-蛋氨將酸、DL影-丙氨填酸，閃甘氨恨酸和霜苯丙抽氨酸摘。二、踢氨基徐酸的互發(fā)酵皇生產氨基勵酸本書身的屬合成差在不旋同生毛物體尤中，給有較泛大的緣瑞差異英，然僚而許和多氨數(shù)基酸虹的合胞成途賤徑在出不同露生物既體中述也有散共同歌之處碑。按照磨起始漁物可儲將氨子基酸辦的合次成分意成幾驢個家棉族：㈠谷氨伯酸族（α-酮戊浩二酸吉族）包括扔：谷咬氨酸倘、谷賄氨酰模胺、貸精氨臺酸、狀賴氨鞭酸和伴脯氨棵酸；㈡丙酮鞋酸族包括塘：丙攪氨酸慶、纈桶氨酸致、亮撓氨酸深；㈢天冬嗎氨酸該族（草酰乙瓜酸族耽）包括泉：天咳冬氨滲酸、嗚天冬跑酰胺闊、蘇燙氨酸神和異器亮氨滿酸；㈣磷酸秋甘油長酸族包括球：甘榴氨酸蛇、絲研氨酸寒和半貿胱氨壺酸；㈤芳香場族包括膽：苯滲丙氨傳酸、渣酪氨鏈酸、視色氨款酸；㈥組氨果酸合成斤為單太獨的拍一條洞途徑頁。氨基酸使用的菌株

谷氨酸谷氨酸棒桿菌、乳糖發(fā)酵短桿菌或黃色短桿菌、北京棒桿菌、鈍齒棒桿菌纈氨酸北京棒桿菌、乳糖發(fā)酵短桿菌丙氨酸

凝結芽孢桿菌脯氨酸鏈形寇氏桿菌

、黃色短桿菌賴氨酸黃色短桿菌

、乳糖發(fā)醇短桿菌

、谷氨酸棒桿菌蘇氨酸大腸桿菌、大腸桿菌鳥氨酸

谷氨酸棒桿菌

、黃色短桿菌亮氨酸黃色短桿菌酪氨酸氨酸棒桿菌部分叛氨基悼酸及羨其生燥產所湯用菌粘株氨基良酸發(fā)蓄酵是放典型丈的代謝頁控制雅發(fā)酵氨基毒酸發(fā)脹酵是拐典型譽的代醬謝控嗓制發(fā)衣酵。修由發(fā)適酵所皆生成夏的產瞇物——氨基童酸，理都是觸微生在物的堅中間嘉代謝迫產物計，它茶的積疼累的吊關鍵坑是取習決于盞是否誦能打善破微安生物稻的正己常代條謝調侮節(jié)?？刂乒P旁路癥代謝降低婆反饋運作用遇物的濾濃度壇：控策制反孕饋作勵用物榴濃度彎是克逮服反楚饋抑致制和獨阻遏遭，使幅氨基遠酸的杜生物攝合成陽反應紐奉能順凍利進遲行的治一種環(huán)手段消除備終產狼物的淘反饋展抑制右與阻遷遏：暖通過些使用襖抗氨效基酸皇結構宵類似飲物突源變株葬的方換法來憶進行控制券細胞籮滲透嗽性控制萌發(fā)酵抓環(huán)境促進AT螞P的積豆累，括以利須于氨董基酸爛的生協(xié)物合承成D-蘇氨悼酸L-蘇氨穿酸α-酮基營丁酸L-異亮也氨酸L-蘇氨瞞酸脫氫悠酶反饋短抑制D-蘇氨閃酸脫氫味酶谷氨蜓酸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-乙酰多鳥氨賽酸鳥氨倍酸瓜氨魯酸精胺期琥珀欄酸精氨蘭酸負反雕饋控版制N-乙酰拴谷氨醬酸激破酶Ar御g-天冬姥氨酸天冬敬氨酰堵胺磷紀酸天冬詠氨酸歉半縮決醛高絲鄭氨酸蘇氨就酸賴氨沈酸天冬礎氨酸粱激酶協(xié)同既反饋抑猛制谷氨同酸產標生菌樓因環(huán)您境條皺件變禍化而礎引起種的發(fā)這酵轉臣換環(huán)境因子發(fā)酵產物轉換溶解氧谷氨酸乳酸仰和琥鑄珀酸α－酮育戊二毅酸（通妹氣不拉足）（適顯中）（通濱風過餓量，瓦轉速徐過快臨）NH4+α－酮倡戊二憲酸谷氨干酸谷氨剪酰胺（適象量）（缺弊乏）（過優(yōu)量）pH值谷氨蓋酰胺潮，N-乙酰激谷酰附胺谷氨虹酸（pH值5～5.柏8，NH4+過多戴）（中愁性或真微堿句性）磷酸纈雞氨童酸谷氨厲酸（高蟻濃度質磷酸窯鹽）（磷棋酸鹽薪適中闖）生物吐素乳酸喪或琥傳珀酸谷氨腥酸（過歡量）（限劍量）早期轎生產魄谷氨閑酸的感方法憲有兩郊種，榮一是穩(wěn)提取玩法：拾甜菜師廠付程產物韻糖蜜個中含攪有焦凈谷氨嘴酸，州用強公堿處斑理可改得到鐮谷氨棍酸；紋二是痰蛋白畝質水魚解法洲：將霞面筋傳加酸象水解晝，再響分離幣提純萬。19撈57年發(fā)百酵法柜生產闖谷氨炎酸在游日本魚協(xié)和賺發(fā)酵顏公司漢投產冬。通過汪代謝英調控伸發(fā)酵呀谷氨毅酸生柱產菌爆能夠展在體晃外積踢累菌兼體最朱大生藏長需尊要量30掏0多倍干的谷超氨酸三、尊谷氨旋酸發(fā)芹酵（一亡）合稠成谷究氨酸僚的生化于途徑葡萄糖丙酮酸草酰乙酸檸檬酸琥珀酸透過細胞膜異檸檬酸α-酮戊二酸谷氨酸谷氨酸谷氨勁酸的猛生物胞合成嫩途徑枕大致勿是：葡萄僻糖經糖禁酵解?。‥M橡P途徑企）和相己糖非磷酸膜支路幟（HM恨P途徑撈）生挺成丙酮貍酸，再墊氧化逆成乙斗酰輔延酶A（乙傻酰CO朽A），老然后狡進入秀三羧娃酸循脂環(huán)，金生成α－酮討戊二層酸。α－酮捎戊二器酸在疤谷氨蹈酸脫倆氫酶舒的催物化及呀有NH4+存在核的條紡件下洗，生魂成谷氨狗酸。Gl尤uc固os響e的酵按解，EM菠PGl透uc樂os拉e的有暫氧氧雖化，HM俊P丙酮煙酸的貞有氧禮氧化鑰，TC執(zhí)A循環(huán)乙醛窄酸循蔽環(huán)途敢徑，DC飄A循環(huán)CO2固定黃反應α-夢KG銷A的還次原氨蛋基化（二沫）谷是氨酸工生產蟲菌的飛生化印特征—內在疑因素1生物妻素缺澤陷型谷氨巧酸產勵生菌奏大多鉛數(shù)為性生物舉素缺打陷型,谷氨橫酸發(fā)網(wǎng)酵時,控制糟生物銹素亞泥適量(貧乏貞量)橋,引起膠菌種丸代謝生失調,使谷竊氨酸交得到林大量撇積累收。2具有CO2固定遇反應珍的酶姐系菌種脆能利卵用CO2產生六大量快草酰累乙酸,有利真于谷疊氨酸芽的大日量積礙累。3.顧α-噴KG隱A脫氫申酶酶蠅活性戶微弱悉或喪尚失這是低菌體雜生成優(yōu)并積灑累α-鬼KG成A的關橫鍵，α-龜KG窮A是菌稿體進機行TC劈燕A循環(huán)培的中迫間性抗產物凍，很菜快在α-是KG葉A脫氫蕩酶的捐作用釀下氧尚化脫役羧生鍬成琥彩珀酸循輔酶A，在走正常稼的微底生物岡體內容他的烘濃度撇很低搏，也禽就是動說，計由α-技KG鴿A進行降還原蜻氨基弟化生意成GA的可羊能性敬很少申。只有究當體狠內α-淋KG紹A脫氫形酶活療性很初低時訓，TC厚A循環(huán)光才能懲夠停途止，α-推KG恨A才得鉛以積糟累，莫為谷展氨酸鑒的生盤成奠伸定物慰質基迫礎。4.劉GA產生萬菌體丟內的NA霞DP逢H氧化壓能力糟欠缺賀或喪裙失（1）NA狂DP繁H是α-截KG振A還原泊氨基鄙化生成GA必須劉物質李，該聯(lián)還原忙氨基嚷化所貍需要丈的NA塑DP非H是與童檸檬讓酸氧鳳化脫扛羧相偶餃聯(lián)的。（2）由盜于NA減DP渴H的在上氧化敢能力漿欠缺唯或喪紫失，略使得模體內蓬的NA恢DP原H有一介定的德積累創(chuàng)，NA財DP約H抑制α-皆KG后A的脫承羧氧旬化。5.乙醛旅酸循鞠環(huán)（DC姜A）的榆關鍵饒酶——異檸在檬酸狂裂解鹿酶該酶勸是一盲種別構殃酶，通巾過該茂酶酶撓活性變的調享節(jié)來規(guī)實現(xiàn)DC徒A循環(huán)庸的封礙閉，柜糖的渡代謝景才能梁沿著α紐奉-酮戊仍二酸板的方桑向進迎行,從而磨有利窩于谷寸氨酸振的積余累。6.強烈離的L-谷氨援酸脫顯氫酶本活性α-習KG磁A屑+攻NH4++N已AD噴PH訓=朵=植GA端+低N染AD窯PL-谷氨般酸脫籮氫酶浸的酶詢活性滴強，α植-酮戊遮二酸攏易生慢成谷這氨酸償。L-谷氨燭酸脫寇氫酶催化α-酮戊渴二酸錦易生寄成谷狠氨酸遞是與嘉異檸狗檬酸扯脫羧緞氧化炎相偶芹聯(lián)的：偶聯(lián)瓣反應α-哈KG撞A廈NA括DP命H毫α-移KG狼AGA左N攜AD背P異檸故檬酸L-谷氨坡酸脫云氫酶異檸棕檬酸毛脫羧類氧化腹氨頃基酸危合成連的方裙式1.氨基鼓轉移達作用：轉臭氨酶視催化潔的轉占氨反區(qū)應α-酮戊念二酸躍和其蠅它氨慨基酸票經過張轉氨驗酶的王作用看下使α-酮戊寶二酸旅轉化極成谷攔氨酸蜓。2.谷氨歪酸合土成酶夏催化兇反應：3.還原舅氨基好化作依用：NH籠4+供氫沃體輔謀酶Ⅱ的存王在下α-酮戊塊二酸威在谷吐氨酸代脫氫蕉酶的吸催化惡下生圓成谷墾氨酸設。（三占）GA生物幅合成商的理胃論得憑率1.存在乙醛皆酸循研環(huán)，搞體系舞不存途在CO2固定秧反應3/撇2赴C6H12O6+臂NH4+→C5H9NO4+秀4吳CO2產率聯(lián)：14嬌7籠/（18豪0*處3/嘆2）==矛54表.4脫%3/2GlucoseEMP丙酮酸+丙酮酸+丙酮酸CO2乙酰輔酶A+乙酰輔酶A+乙酰輔酶A檸檬酸（DCA循環(huán)）谷氨酸不存在CO2固定反應草酰乙酸2.封閉咳乙醛兵酸循怪環(huán)，灰存展在CO2固定宜反應C6H12O6+沿NH4+→C5H9NO4+甘C聲O2產率這：14希7神/液18去0鉆==新8給1.增7%GlucoseEMP丙酮酸+丙酮酸CO2CO2草酰乙酸（草酰乙酸羧化酶）乙酰輔酶A+C4二羧酸蘋果酸（蘋果酸合成酶）檸檬酸（DCA循環(huán)封閉）谷氨酸存在CO2固定反應CO2固定輕反應(1靠)磷酸烯醇跟式丙酮貝酸羧裹化酶的作聽用下磷酸榮丙酮語酸+防CO2+袖GD富P階==草酰旁乙酸+耀GT弦P(2捏)蘋果餡酸酶的作鞭用下丙酮尖酸+撥C革O2+N寇AD寫H料==汁=蘋果給酸+鍬N保AD需要Mn2+做輔因佳子，所端以，陳在GA發(fā)酵香過程尺中需風要向宣培養(yǎng)米基中域補充Mn2+（四補）、效生物滋素對GA發(fā)酵在的影衛(wèi)響GA產生鄰菌大認都是策生物議素的也營養(yǎng)懶缺陷皂型，港即：VH-生物柿素對旁發(fā)酵漠的影慕響是閃全面轟的，購在發(fā)生酵過其程中近要嚴工格控促制其頸濃度霞。1.生物望素對脹糖代跑謝的覆影響（1）VH對于糖酵宋解有促圓進作廊用;對丙酮揮酸的捆有氧勺氧化——乙酰澡輔酶A的生眉成也絨有促旗進作嚼用，對兩者惜的促進應作用渡不一傷樣，對贏前者段大一頁些。這樣銳培養(yǎng)關基中潔如果捕有較豐富膚的VH，就赤會打酒破糖胞酵解雨與丙考酮酸膏氧化燒之間怪的平垮衡，瓦導致丙酮沖酸的里積累，丙投酮酸紙積累辯則可擋能導佛致乳娃酸的熟形成楊，乳酸詞生成，則炮使得藝碳源欣利用很率降裕低，牲而且延帶來瓦的是艙發(fā)酵銹液的pH值下劫降。當VH缺乏俊時：A：丙酮型酸的所有氧燭氧化辛就會維減弱(由于VH對TC校A循環(huán)嶄的促拌進作傳用)，則萄：乙伴酰輔托酶A的生社成量俘就會響少，產醋酸救濃度圖降低，降政低對異檸氧檬酸轉裂解層酶的誘導裹作用弄；B：VH對TC瘋A循環(huán)尿促進挑作用勻的降沃低，雅使中湖間產劃物琥珀神酸的氧黑化速甜度降搏低，產生積累鴨，阻猜遏和怕抑制項異檸衫檬酸妄裂解租酶作胸用加拾強；兩者復綜合辭的作旺用：異檸雙檬酸肅裂解芹酶的跌活性干喪失，DC們A循環(huán)塌得到棍封閉補。（2）對乙醛內酸循的調矩控?？梢灾斖ㄟ^晨控制VH的濃肉度，應以實戲現(xiàn)對害于乙誘醛酸泄循環(huán)任的封鳳閉。當VH豐富渴時，沈異檸皺檬酸相裂解約酶的館活性卸加強，則DC紹A循環(huán)輸正常況進行庸，DC循A循環(huán)兆的進閥行，懶一方生面提莖供了散大量酒的“中間穗性產骨物”，另熊一方蝴面，征菌體渾的能荷水平得到帶提高虛。前者東是菌品體增萄殖的犯物質摧基礎潛，后盟者則碌是菌須體增役殖的徑能量恨的保屬證。結果攻是利義于菌妄體的熟增殖孝和生司長；則GA的生浮物合傍成就血會受類到影讀響，隊甚至寒停止忽，這崗在生儉產上投，就搏是通讀常我妄們說鳳的“只長而菌，灰不產北酸”的現(xiàn)嫌象。以上轎分析史說明姿，GA發(fā)酵歷過程怠中，前期涂，菌體盆的增瘋殖期射，一闖定量段的生傍物素燙是菌培體增互殖所滔必需鞭的；脂而在產物撓合成頸期，則抄要限違制生源物素荒的濃歸度，轟以保幫證產便物的懸正常殖合成投。2.生物守素影拆響細屢胞膜惕的通減透性用能排積累斷谷氨變酸菌帆株做鈔如下實驗:生物沃素充院足時,細胞抵內含倍大量渣谷氨千酸,但培臟養(yǎng)液黑里幾滾乎不探含谷膽氨酸用溶笑菌酶演消化倒細胞痕壁得憤到的良原生稈質體姐仍不筋分泌螞谷氨遭酸當把每原生樓質體才放入男低滲速溶液丸里,將其愉漲破,谷氨容酸才奴排出生物織素亞撿適量吳時,培養(yǎng)藏液里目含大海量谷妄氨酸,細胞惹里含秩量少結論:谷氨浸酸的迫分泌聞是由嚴細胞飲膜控桿制；啊生物傷素影忌響細當胞膜爪的通藝透性鄰進而妨影響惡谷氨坊酸積唇累生物吃素是愧脂肪唯酸生爐物合館成最陵初反能應的忠關鍵呼酶乙酰Co密A羧化影酶的輔雜酶,參與休了脂派肪酸褲的合斬成,進而后影響佩脂肪濾酸的樹合成.當磷加脂合案成量父少到癥正常悟的1/殃2左右缸時,細胞燙變形,Gl屆u向膜崇外泄泰漏.葡萄糖丙酮酸+丙酮酸乙酰輔酶A乙酰輔酶Ａ乙酰輔酶A羧化酶CO2丙二酰輔酶AC4丙二酰輔酶ACO2C6CO2培養(yǎng)基中生物素限量時，胞內AA92%胞外培養(yǎng)基中生物素豐富時，胞內AA12%胞外2.問VH對菌艙體細篇胞膜漲通透呈性的叼影響菌體窩進入灣產物網(wǎng)合成怨期時澡，有GA的產腥生，刃如果饒能夠攝大量阻的把夸產物或及時催的排宰泄到就細胞士膜外渣，可肯以解除GA對L-谷氨超酸脫剝氫酶票活性示的抑吹制作劍用，從升而使公由Gl項uc徒os慌e→溫GA的高押效率忌轉化嚴。谷氨球酸發(fā)前酵采窗用的腹菌種窩都是VH-，而VH又是款菌體擇細胞娃膜合惜成的遭必須擋物質遠，因嫩此，侵通過杏控制VH的濃施度，可以實現(xiàn)么對菌部體細殘胞膜奔通透專性的濃調節(jié)銹。限制佩發(fā)酵俗培養(yǎng)沙基中芝生物滔素亞適喬量(5茶-1劃0g/竟L)沸.在發(fā)精酵初砌期(0鞭-8小時),細胞可以正常表生長,當生荷物素刃耗盡手后,在菌暑的再詳次倍再增時,開始裝出現(xiàn)捏異常雙形態(tài)茂細胞,即完肢成了羅細胞從生轎長型迎到積欺累型艦（細毀胞膜鋼缺陷訊）轉浴換.谷氨檢酸發(fā)澆酵過鏟程中,合適殖的發(fā)綱酵條顫件如生長勢素、巖發(fā)酵逝溫度癢、pH值、講通風螺和發(fā)禽酵產企生的處泡沫聞都是挑影響曾谷氨共酸積磁累的習主要堅因素夸。在實今際生坡產中,只有故針對冷存在矛的問避題,嚴格轉控制景工藝菠條件,才能憶達到躬穩(wěn)產涉、高瓶產的坊目的座。（五漁）GA發(fā)酵膊的外腸在因晃素1.供氧丘濃度/通風過量嶺：NA望DP躁H的再屯氧化脹能力揭會加旅強，涌使α-康KG染A的還挪原氨蠅基化狂受到擔影響遞，不騰利于GA的生度成。供氧針不足陣：則丙煎酮酸香向乳扣酸方祖向轉要化，次積累油大量傅的乳屈酸，瓜使發(fā)輕酵液巡壽的pH值下半降，蝕不利動于GA的產架生，船同時是，一病部分料葡萄溉糖轉斬成了插乳酸略，影傲響了糖酸蹈轉化委率，降唇低了杜產物費的提遵出率爬。2.倦N麻H4+濃度（1）影瓣響到室發(fā)酵悠液的pH值（2）與仙產物煎的形捧成有爽關：NH4+過量冶，菌體鬧增殖脾階段唐會抑捕制菌潤體生這長，奏產酸席階段Gl秘u會受凳谷氨僚酰胺衣合成袖酶作東用轉怠化為Gl襯nNH4+不足攤，不利沒于α-嗓KG內A的還膊原氨望基化突，-酮戊么二酸折積累哈，引大起反較饋調武節(jié)NH4+的供以給方往式：（1）流兄加液聞氨（2）流掌加0.抹8%尿素3.磷酸蹈鹽過量畫：（1）促想進EM筐P途徑酷，打歷破EM揮P與TC廚A之間種的平巾衡，恩積累柳丙酮姨酸，朗產生災乳酸盒等……（2）產俱生并涼積累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合成途徑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，降低了糖酸轉化率（3）發(fā)酵液中的Val存在，嚴重的影響GA的結晶、提取。4.發(fā)酵竿液的上碳氮踢比碳源在一嫂定范祖圍內,谷氨骨酸的敢產量寬隨糖腎含量乖的增鴉加而壇增加；但糖倘含量廉過高,滲透祥壓過擦大,對菌急體生頌長不嬸利,谷氨忍酸對由糖的術轉化諸率低輩。發(fā)振酵液悶中還腹原糖建的含偶量一哄般應圈控制竿在10欲%～13辰%,氮源氮源垂是合蠟成菌筐體細付胞蛋事白質亭、核尖酸和猴谷氨膨酸的娘氨基叨來源蠟，大扮約85婦%的氮題源被扒用于偉合成施谷氨鉤酸，另綢外15昨%用于質合成缺菌體說。谷氨拍酸發(fā)額酵需目要的踢氮源致比一被般發(fā)崖酵工悼業(yè)多外得多尾，一浸般發(fā)膨酵工礎業(yè)碳搭氮比豬為10艇0：0.粱2~敢2.安0，谷氨泉酸發(fā)鋤酵的襲碳氮戴比為10幫0：15徐~2皺1。在谷惰氨酸舅發(fā)酵部過程畝中,菌體花生長粘期碳以氮比骨應大唇一些(氮低軍）,在產南酸期,碳氮賄比應賤小些(氮高濟）。5.生物殃素對糖都代謝作的影衡響對細縱胞膜梨通透宰性的愁影響6.發(fā)酵睛溫度谷氨礦酸發(fā)盲酵前搭期應采挎取菌勿體生頑長最定適溫基度,即30～32補℃。溫度認過低,菌體輕生長換繁殖對慢;若溫渣度過將高,菌體旗易衰槽老,生產塊中表蒼現(xiàn)為DO值增直長慢,耗糖套慢,悠pH值高,最終警發(fā)酵雅周期售長,產酸妙少。發(fā)酵鑼中、翻后期菌體缸生長莖基本束停止,為積盯累大桶量谷夜氨酸,應適媽當提孟高發(fā)臨酵溫薄度（產谷過氨酸秒的最滿適溫冒度3會5-債37鳳℃)。但溫閉度過蛇高,酶易什失活,谷氨碼酸生聰成受泳阻。7.照p黎H值1）pH值對著谷氨橫酸產葡生菌畝生長培的影腿響當高筐于或愈低于里最適穩(wěn)生長pH值范唉圍:(遞1)菌體狐內的酶受到墊抑制,菌體榮新陳棉代謝燃受阻,生長弓停滯;詞(2紛)菌體細胞怎膜所帶杰電荷啦發(fā)生東改變,從而狀改變左細胞私膜的窮滲透戲性,影響恒菌體輸對營羅養(yǎng)的貸吸收市和代栗謝產究物的乳排出;含(3救)影響培養(yǎng)河基組略分和婚中間農代謝秤產物苦的離考解,影響槳菌體許對這賞些物肥質的煙利用過。2）pH值對染谷氨減酸積怖累的倡影響谷氨拜酸脫主氫酶讀是合筑成谷軋氨酸狡的主趟要酶,它的鑰最適pH為7.逐0～7.免2醬,當發(fā)叉酵液爬的pH值偏周酸時(p勇H互5.健0-肌5.志8)對,谷氨極酸脫市氫酶妖受到且抑制聾。在發(fā)桿酵后單期由藍于耗鳴用大請量NH4+,p鉤H值下粗降,此時扯就要輪進行pH值調逢節(jié),以?？茏C發(fā)淹酵的卻正常睜進行躺。前期pH（7.寫5~忌8.仔0），吸中后奴期pH攪7.滾0~內7.鉛6。通肚過采伯用流灘加尿恢素，演氨水搬等辦規(guī)法調停節(jié)pH，補書充氮購源8.泡沫谷氨戶酸發(fā)唉酵是掌好氣蔬性發(fā)呈酵,因通律風和滅攪拌越產生谷泡沫倡是正算常的,但泡守沫過榆多會走帶來腫一系跨列問瘡題:武(1燥)泡沫沙形成殖泡蓋內時,代謝讀產生抗的氣巴體不外能及乖時排鞏出,妨礙泳菌體脫呼吸全作用,影響鋤菌體偽的正般常代競謝;肯(2彈)泡沫太過多,發(fā)酵解液會術外溢,造成助浪費循和污庭染;撫(3努)泡沫棟過多,易沖推上罐者頂,造成耗染菌餃。小結去：谷氨送酸產藏生菌跌的主將要特齒征1.-酮戊色二酸耽氧化梨能力小微弱:-酮戊畫二酸繩脫氫詞酶喪欺失或皆活性葵低.2.谷氨旦酸脫杏氫酶挨活性挪強.3.還原榜性輔醬酶Ⅱ(補NA談DP完H)進入炸呼吸緣瑞鏈能之力缺棒陷或牽微弱.4.異檸扮檬酸毛裂解屋酶活若力微律弱.有利纖于谷衣氨酸偶前體最物α—酮酮