氨基酸工艺学第二章谷氨酸发酵机制.pptVIP

在生物素亚适量条件下，琥珀酸氧化力降低，积累的琥珀酸会反馈抑制异柠檬酸裂解酶活性，并阻遏该酶的生成，DCA循环基本处于封闭状态，异柠檬酸高效率地转化为α-–酮戊二酸，再生成谷氨酸。在生物素充足的条件下，异柠檬酸裂解酶活性增大，通过DCA循环提供能量，进行蛋白质的合成，不仅异柠檬酸转化生成谷氨酸的反应减弱使得谷氨酸减少，而且生成的谷氨酸在转氨酶的催化作用下又转成其它氨基酸，也不利于谷氨酸积累。(1)以糖质为原料的谷氨酸发酵中生物素对DCA循环的影响第30页，共68页，星期日，2025年，2月5日以醋酸为原料发酵谷氨酸时，醋酸浓度要低，高浓度的醋酸易被完全氧化。当菌体内的有机酸浓度低到一定程度，DCA循环启动，此时异柠檬酸裂解酶催化生成的乙醛酸与细胞内的草酰乙酸共同抑制异柠檬酸脱氢酶，TCA循环转为DCA循环，不利于谷氨酸生成与积累；当DCA循环运转使得TCA循环包含的某些有机酸过剩时，异柠檬酸裂解酶被抑制，乙醛酸浓度下降，解除对异柠檬酸脱氢酶的抑制，TCA循环运转。(2)以醋酸为原料的谷氨酸发酵对DCA循环的影响第31页，共68页，星期日，2025年，2月5日4．CO2固定反应的调节CO2固定反应主要通过以下途径完成：C02的固定反应的作用：补充草酰乙酸；在谷氨酸合成过程中，糖的分解代谢途径与C02固定的适当比例是提高谷氨酸对糖收率的关键问题。第32页，共68页，星期日，2025年，2月5日5．NH4+的调节谷氨酸脱氢酶也能催化谷氨酸氧化脱氨反应，脱氨过程以NAD+作为辅酶，该酶催化的反应虽然偏向氨合成谷氨酸一边，但是脱氢过程产生的NADH被氧化成NAD+，同时产生的NH3很容易被除去。脱氨反应被NH4+和α-–酮戊二酸所抑制，这对于谷氨酸的积累也起到了很好的作用。第33页，共68页，星期日，2025年，2月5日在谷氨酸发酵生产中，生物素缺陷型菌在NH4+存在时，葡萄糖消耗速率快而且谷氨酸收率高；NH4+不存在时，葡萄糖消耗速率很慢，生成物是α-–酮戊二酸、丙酮酸等物质，不产生谷氨酸。第34页，共68页，星期日，2025年，2月5日四、细胞膜通透性的调节对谷氨酸发酵的重要性：当细胞膜转变为有利于谷氨酸向膜外渗透的方式，谷氨酸才能不断地排出细胞外，这样既有利于细胞内谷氨酸合成反应的优先性、连续性，也有利于谷氨酸在胞外的积累。第35页，共68页，星期日，2025年，2月5日细胞膜是在细胞壁与细胞质之间的一层柔软而富有弹性的半渗透性膜，磷脂双分子层为其基本结构，在双分子层中镶嵌蛋白质。第36页，共68页，星期日，2025年，2月5日一种是通过控制脂肪酸和甘油的合成，实现对磷脂合成的控制，使得细胞不能形成完整的细胞膜；一种是通过干扰细菌细胞壁的形成，使得细胞不能形成完整的细胞壁，丧失了对细胞膜的保护作用。在膜内外渗透压差等因素影响下，细胞膜物理性损伤，增大膜的通透性。根据细胞膜的结构特性，控制细胞膜通透性的方法主要有两种：第37页，共68页，星期日，2025年，2月5日1．控制细胞膜的形成①利用生物素缺陷型菌株进行谷氨酸发酵时，限制发酵培养基中生物素的浓度。生物素参与了脂肪酸的生物合成，进而影响了磷脂的合成和细胞膜的形成。生物素是催化脂肪酸合成起始反应的关键酶乙酰CoA羧化酶的辅酶，对脂肪酸的形成起促进作用。选育生物素缺陷型菌株，阻断生物素合成，亚适量控制生物素添加，抑制不饱和脂肪酸的合成，使得细胞膜不完整，提高了细胞膜对谷氨酸的通透性。第38页，共68页，星期日，2025年，2月5日②利用生物素过量的糖蜜原料进行谷氨酸发酵时，添加表面活性剂或饱和脂肪酸。在生物素过量的条件下，添加表面活性剂或饱和脂肪酸仍能进行谷氨酸发酵，其原因在于这些物质对生物素起拮抗作用，抑制不饱和脂肪酸的合成，导致油酸合成量减少，磷脂合成不足，使得细胞膜不完整，提高了细胞膜对谷氨酸的通透性。常用的表面活性剂有吐温-60、吐温-40等。常用的饱和脂肪酸有十七烷酸、硬脂酸等。第39页，共68页，星期日，2025年，2月5日③利用油酸缺陷型菌株进行谷氨酸发酵，限制发酵培养基油酸的浓度。油酸缺陷型菌株丧失了自身合成油酸的能力，直接影响磷脂的合成，不能形成完整细胞膜，必须添加油酸才能生长，所以通过控制油酸的添加量，实现细胞膜对谷氨酸的通透性。当油酸过量时，该菌株只长菌或产酸少；当油酸亚适量时，随着油酸的耗尽，细胞膜结构与功能发生变化，使得谷氨酸的通透性提高。一种脂肪酸。分子式C18H34O2第40页，共68页，星期日，2025年，2月5日