微工第4章柠檬酸发酵机制.ppt

五、柠檬酸产生菌育种的传统方法： 1. 透明圈大的菌株? ?平板：10%甘薯 + 2 %的琼脂 + 0.5% CaCO3? ?诱变后，涂布，透明圈大的则好 2. 显色圈大小? 平板：麦汁培养基 + pH值指示剂? 诱变后，33℃培养3天，透明圈大的则好。 * 第四章 柠檬酸发酵机制 ?#? 3. 不分解柠檬酸的菌株? ? 不利用柠檬酸为碳源的菌株，说明其TCA循环中柠檬酸后续酶的活性较低，或者丧失，这有利于积累柠檬酸。方法：以柠檬酸为唯一碳源的培养基上生长不好的突变株。 4. 选育不长孢子、少长孢子、迟长孢子的菌株? 在培养基中如果菌株能够大量合成积累柠檬酸，自然会使TCA循环中的中间产物浓度降低，这样不利于孢子的形成。 （为何？中间产物少，C架少，不利于合成代谢……） * 第四章 柠檬酸发酵机制 ?#? 思考题 1.柠檬酸发酵过程中有哪几个控制要点，如何控制？ 2.说明柠檬酸发酵过程中氧的重要性。 3.简述二氧化碳固定反应对提高柠檬酸产率的意义。 * 第四章 柠檬酸发酵机制 ?#? 第四章 柠檬酸发酵机制 第四章 柠檬酸发酵机制 * 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 * 第四章 柠檬酸发酵机制 ?#? 一、柠檬酸简介 柠檬酸又名枸橼酸（ jǔ yuán suān），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 * 第四章 柠檬酸发酵机制 ?#? 食品工业：酸味剂、增溶剂、抗氧化剂、防腐剂，除腥脱臭剂； 医药工业：枸橼酸根离子与钙离子能形成一种难于解离的可溶性络合物，因而降低了血中钙离子浓度，使血液凝固受阻。在输血或化验室血样抗凝时，用作体外抗凝药 化学工业：鳌合剂 ，迅速沉淀金属离子 美容品、化妆品：加快角质更新，有助于皮肤的中黑色素的剥落，毛孔的收细，黑头的溶解 饲料业：可以提早断奶，提高饲料利用率5%～10%，增加母猪产仔量 环保：柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液用于烟气脱硫 二、柠檬酸及其盐的应用概况 * 第四章 柠檬酸发酵机制 ?#? 从柑橘提取 固态发酵（薯干粉、淀粉粕以及含淀粉的农副产品 ） 液态浅盘发酵（黑曲霉，泡盛曲霉、米曲霉、温氏曲霉、绿色木霉 ） 深层发酵（黑曲霉/薯干粉 ） 石油（石蜡油）解脂假丝酵母 50%提高至80% 固定化细胞循环生物反应器发酵技术 每生产1t柠檬酸分别消耗2.5～2.8t糖蜜，2.2～2.3t薯干粉或1.2～1.3t蔗糖。人们正在大力开发 * 第四章 柠檬酸发酵机制 ?#? 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。 * 第四章 柠檬酸发酵机制 ?#? * 第四章 柠檬酸发酵机制 ?#? 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 * 第四章 柠檬酸发酵机制 ?#? 二、黑曲霉柠檬酸生物合成途径 * 第四章 柠檬酸发酵机制 ?#? 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