第五章发酵机制PPT.ppt

3.三羧酸循环必须不断补充中间产物。 为了维持三羧酸循环中间产物的一定浓度，保证三羧酸循环的正常运转，就必须补充消耗的中间产物，称为回补反应。草酰乙酸的浓度，直接与乙酰辅酶A进入三羧酸循环的速度有关，因此不断补充草酰乙酸是使三羧酸循环得以顺利进行的关键，因而由丙酮酸形成草酰乙酸是最重要的回补反应。、 4. 该循环既是糖、脂肪、蛋白彻底氧化分解的共同途径；又可通过代谢中间产物与其他代谢途径发生联系和相互转变，是连接各类物质代谢的枢纽。 5.柠檬酸合成酶是TCA循环的关键酶，其活性受ATP 抑制，为AMP激活，ATP降低此酶对乙酰CoA的亲和力催化的反应称为ATP中的限速步骤。 二、有机酸的发酵 （一）柠檬酸发酵 柠檬酸（citric acid）又名枸橼酸，学名2－羟基丙烷三羧酸，2－羟基丙烷－1，2，3－三羧酸。 第四章柠檬酸发酵机理 柠檬酸合成途径： 丙 乙酰COA 葡萄糖 酮 →柠檬酸 酸 草酰乙酸 氧化脱羧 羧化 EMP 此反应是整个柠檬酸生物合成中最后一步的关键反应 葡萄糖 丙酮酸 柠檬酸 草酰乙酸 EMP途径 氧化脱羧 羧化 乙酰-CoA 在TCA循环中要让柠檬酸大量积累，需解决两方面的问题： （1）、阻断柠檬酸的代谢途径，实现积累。 （2）、对代谢阻断部位后的产物，须有适当的补充以满足代谢活动的最低要求，维持细胞的生长，以维持发酵的正常进行。 1、发酵机制 柠檬酸发酵反应 目前生产上最常用的碳源为葡萄糖、蔗糖和淀粉。假设全部经EMP途径合成，则反应式分别为： C6H12O6+3/2O2 C6H8O7+2H2O 葡萄糖 理论转化率为106.7％ C12H22O11+3O2 2 C6H8O7+3H2O 蔗糖 理论转化率为112.3％ （C6H10O5）n+3/2nO2 nC6H8O7+nH2O 淀粉 理论转化率为118.5％ 在发酵过程中实际转化率总是低于理论转化率，原因如下： (1)原料中存在少量非发酵性糖，这些糖具有还原性，能与斐林试剂反应，因此测定出的数值是发酵性糖和非发酵性糖的总量。 (2)部分糖由于用于合成菌体，因而被消耗掉。 (3)微生物通过呼吸作用，消耗糖产生ATP，用于生物合成。 (4)部分糖被用于合成副产物。 丙酮酸 乙酰CoA 草酰乙酸 柠檬酸 顺乌头酸 异柠檬酸 CO2 Fe CO2 CO2 存在两个CO2固定系统（需Mg2＋、K＋）： 1）丙酮酸（PYR）在PYR羧化酶作用下，生成草酰乙酸，此作用更强 2）磷酸烯醇丙酮酸（PEP）在PEP激酶的作用下，生成草酰乙酸 磷酸稀醇式丙酮酸 柠檬酸的代谢控制 柠檬酸的积累： ①Mn2+缺乏→抑制蛋白合成→NH4↑ 有一条呼吸活动强的不产生ATP的侧呼吸链；（使糖酵解途径畅通，如缺氧会导致此呼吸链不可逆失活） ②由于丙酮酸羧化酶是组成型酶，不被调节控制。丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA和CO2的固定两个反应的平衡，以及柠檬酸合成酶不被调节，增强了合成柠檬酸的能力。 ③由于顺乌头酸水合酶在催化时建立了以下平衡： 柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸=90：3：7 同时控制Fe2+含量时，顺乌头酸酶活力降低，使柠檬酸积累。 ④随着柠檬酸积累，pH降低到一定程度时，使顺乌头酸酶和异柠檬酸脱氢酶失活，更有利于柠檬酸的积累及排出细胞外。 2、柠檬酸的用途： 柠檬酸具有令人愉快的酸味，它入口爽快、安全无毒，是发酵法生产的最重要的有机酸。它在水中的溶解度极高，能被生物体直接吸收代谢。柠檬酸被称为第一食用酸味剂，主要作用是调节pH值、增加产品的酸味，加强抗氧化剂的作用，提高产品稳定性，螯合微量元素。在食品工业上及广泛的用作酸味剂、增溶剂、缓冲剂、抗氧化剂、除腥脱臭剂、螯合剂等等。应用于饮料、果酱、果冻、糖果、冷冻食品、酿造酒、冰淇淋、酸奶、脂肪、油、腌制品、罐头食品、水果加工、豆制品与调味品等等之中。