柠檬酸发酵机制[精].ppt

第四章柠檬酸发酵机制
重点:柠檬酸生物合成途径;柠檬酸生物合成的代谢调节机制。
难点:柠檬酸生物合成的代谢调节机制。
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citric acid,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
食品工业:酸味剂、增溶剂、抗氧化剂,除腥脱臭剂;
医药工业:
化学工业:
美容品、化妆品
二、柠檬酸及其盐的应用概况
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()、江苏无锡罗氏中亚柠檬酸有限公司()、安徽华源生物药业有限公司()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。
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,在以糖质原料发酵时,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、Oin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。