第一章淀粉水解糖的制备
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在糖质原料发酵法生产谷氨酸时,应尽量控制通过CO2 固定反应供给四碳二羧酸;
在谷氨酸发酵的菌体生长期,需要异柠檬酸裂解酶反应, 走乙醛酸循环途径。菌体生长期之后,进入谷氨酸生成 期,最好没有异柠檬酸裂解酶反应,封闭乙醛酸循环。
在生长之后,理想的发酵按如下反应进行:
C6H12O6+NH3+1.5O2 ── C5H9O4N+CO2+3H2O
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
X
第一章淀粉水解糖的制备
1、谷氨酸发酵的水解糖液必须具备哪些条件？ 2、试比较酸解法、酶酸法、双酶法生产淀粉水解糖的优缺点。 3、酸解法制备水解液的过程中，主要发生了哪些反应，这些
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
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第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
我国淀粉糖品种很多，除原有的饴糖，α－含水结晶葡 萄糖，DE值38－42的转化葡萄糖浆，F42果葡糖浆 外，又开发出了无水结晶葡萄糖，各种DE值的糖浆， F55果葡萄糖，结晶果糖，白馅糖，高麦芽糖，全糖 粉，麦芽糊精，低聚麦芽糖，IMO500和IMO900低 聚异麦芽糖，啤酒糖浆及各种专用糖，低聚木糖和低 聚果糖等24个品种。
理论收率为81.7%。四碳二羧酸是100%通过CO2固定反 应供给。
若通过乙醛酸循环供给四碳二羧酸, 实际收率处于中间值。
3C6H12O6 6丙酮酸 6乙酸+2NH3 +3O2 则理论收率仅为54.4%,
6乙酸 + 6CO2 2 C5H9O4N +2CO2 +6H2O
第二节 谷氨酸生物合成的调节机制
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
在1811年，德国化学家柯乔夫用硫酸处理马铃薯淀粉， 原意是制造可能代替阿拉伯树胶用的胶粘剂，但酸的 作用过度，所得产物为粘度很低的液体，澄清，具有 甜味。柯乔夫继续研究这种液体，最后制成一种糖浆， 放置一定时间以后有结晶析出，用布袋装盛，压榨， 除去大部分母液，得固体产品。这就是最早的利用酸
反应对水解糖液的质量各有何影响？ 4、酶酸法制备水解糖液的过程中，主要影响因素有哪些？对
产品质量及糖转化率影响较大的关键操作步骤是什么？ 5、双酶法生产水解糖液对酶制剂有何要求？糖化工艺条件对
糖液质量有何影响？ 6、试设计一条以大米为原料生产葡萄糖的生产线。
设计要求：工艺合理、技术先进、生产稳定、生产的产品质量 高、成本低。
1.切断或减弱支路代谢
⑴选育减弱α-酮戊二酸进一步氧化能力的突变株 从谷氨酸生物合成的代谢途径可以 看出，减弱α-酮戊二酸脱氢酶复合体的活性，可以使代谢流向谷氨酸，从而使谷 氨酸得到积累。 ⑵选育减弱HMP途径后段酶活性的突变株 在谷氨酸生物合成途径中，从葡萄 糖到丙酮酸的反应是由EMP途径和HMP途径组成的。但是，通过HMP途径也可生 成核糖、核苷酸、莽草酸、芳香族氨基酸、辅酶Q、维生素K、叶酸等物质。这些 物质的生成消耗了葡萄糖，使谷氨酸的产率降低。如果削弱或切断这些物质的合 成途径，就会使谷氨酸的产率增加。这可通过选育莽草酸缺陷型或添加芳香族氨 基酸能促进生长的突变株以及抗嘌呤、嘧啶类似物或核苷酸类抗生素，如德夸菌 素、狭霉素C抗性突变株来实现。
另外，该酶受琥珀酸阻遏，生物素亚适量时因琥珀酸氧化能力降低而积累的琥 珀酸就会反馈抑制该酶的活性，并阻遏该酶的合成，乙醛酸循环基本上是封 闭的，代谢流向异柠檬酸→α-酮戊二酸→谷氨酸的方向高效率地移动。
三、氮代谢的调节
关于氮代谢的调节，众所周知，控制谷氨酸发酵的关键之一就 是降低蛋白质的合成能力，使合成的谷氨酸不能转化成其他氨基 酸或参与蛋白质合成。在生物素亚适量的情况下，几乎没有异柠 檬酸裂解酶，琥珀酸氧化能力弱，苹果酸和草酰乙酸脱羧反应停 滞，在铵离子适量存在下，生成积累谷氨酸。生成的谷氨酸也不 通过转氨作用生成其他氨基酸和合成蛋白质。在生物素充足的条 件下，异柠檬酸裂解酶活性增强，琥珀酸氧化能力增强，丙酮酸 氧化力加强，乙醛酸循环的比例增加，草酰乙酸、苹果酸脱羧反 应增强，蛋白质合成增强，谷氨酸减少，合成的谷氨酸通过转氨 作用生成的其他氨基酸量增加。
法水解淀粉制造糖品。
19世纪初，法国人曾研究用许多种原料制糖，1801年朴 罗斯特试验成功由葡萄汁提制出葡萄糖，葡萄糖的名称便 是由此得来，一直沿用到现在。
法国化学家沙苏里于1815年确定由淀粉制糖的化学反应为 水解反应，水解的最终产品为葡萄糖，与葡萄果汁中的葡 萄糖完全相同。
1920年，美国牛柯克发现含水葡萄糖比无水葡萄糖容易结 晶，使用25%-30%湿晶种的冷却结晶法容易控制，所得 结晶产品易于用离心机分离，产品质量高，被世界各国普 遍采用，现在工业基本上还应用此结晶工艺。
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
一、优先合成与反馈调节 二、糖代谢的调节 三、氮代谢的调节 四、其它调节
二、糖代谢的调节
①能荷控制：糖代谢的调节主要受能荷的控制，即 受细胞内能量水平的控制。
当生物体内生物合成或其他需能反应加强时，细胞内 ATP分解，生成ADP和AMP，能荷降低。低能荷会激 活某些催化糖类分解的酶或解除ATP对这些酶的抑制， 并抑制糖原合成的酶(如糖原合成酶、果糖-1,6-二磷酸 酯酶等)，从而加速糖酵解，使TCA循环产生能量，通 过磷酸化作用生成ATP。
1972年采用固定化异构酶连续生产工艺。
1978年采用色谱分离技术，将含果糖42%产品中的葡萄糖 和果糖分离开来，得果糖含量90%以上的糖液，再与适量 含果糖42%的产品混合，生产果糖含量55%和90%的产品， 其甜度高，分别约为蔗糖的1.1和1.4倍。最甜的果糖以淀粉 为原料大量生产，这是制糖工业的突破性大发展。
COOH
CH2
Glu
CH2
CH NH2
COOH
CH3 CO COOH
Pyruvate
COOH
α-Ketoglutarate CH2
(α-KG)
CH2
CO
COOH
GPT
CH3 CH NH2 Ala COOH
COOH
A D P+P i
胺合成酶
CONH2 CH2
酰胺酶
CH2 +
H2O CHNH2 COOH
生物素对CO2固定反应也有影响。研究表明，生物素是丙酮酸羧化酶的辅 酶，参与CO2固定反应。据有关资料报道,当生物素大过量（100μg/L以上） 时，CO2固定反应可提高30%。
乙醛酸循环的关键酶异柠檬酸裂解酶受葡萄糖、琥珀酸的阻遏，为醋酸 所诱导。
以葡萄糖为原料发酵生成谷氨酸时，通过控制生物素亚适量，几乎看不到异柠 檬酸裂解酶的活性。因为丙酮酸氧化能力下降，醋酸的生成速率减慢，所以 为醋酸所诱导形成的异柠檬酸裂解酶就很少。
四、谷氨酸生物合成的理想途径
由葡萄糖发酵生成谷氨酸的理想途径
在谷氨酸发酵时,糖酵解经过EMP及HMP两个途径进 行,生物素充足菌HMP所占比例是38%,控制生物素亚 适量的结果,发酵产酸期,EMP所占的比例更大,HMP所 占比例约为26%。
由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径中的主要过程至 少有16步酶促反应。
应用麦芽生产饴糖虽已有很悠久的酶法技术，但近年 来淀粉酶制剂和技术大发展，促进了淀粉制糖工业大 发展。
1940年美国开始采用酸酶合并糖化工艺生产高甜度糖 浆，
1960年，日本开始用淀粉酶液化和葡萄糖淀粉酶糖化 的双酶法生产结晶葡萄糖工艺。
1965年日本高崎辛利用异构酶法将淀粉糖化，得到 果葡糖浆。
CH2 CH2 CH NH2 COOH
COOH NADPH2
CH2
CH2
GS
CO
COOH
CH3 CO
COOH
COOH NH3
NACDH3P
CH2
ATP
谷氨酰
CH 2NH2C H 2 COOH C H N H 2
谷氨
NH3
COOH
Gln
α-KG
Glu
Ala Cys Gly Ser Thr Trp
⑶选育不分解利用谷氨酸的突变株 为了积累谷氨酸，就必须使菌种不 能分解利用谷氨酸，这可通过选育以谷氨酸为唯一碳源，菌体不长或 生长微弱的突变株来实现。 ⑷选育减弱乙醛酸循环的突变株 四碳二羧酸是由CO2固定反应和 乙醛酸循环所提供的。减弱乙醛酸循环，CO2固定反应所占的比例就会 增大，谷氨酸的产率就高。这可通过选育琥珀酸敏感型突变株、不分 解利用乙酸突变株、异柠檬酸裂解酶活力降低菌株来实现。 ⑸阻止谷氨酸进一步代谢 由于细胞还可以谷氨酸为前体继续向下 合成谷氨酰胺等，就必然会导致谷氨酸的积累量减少，为此，要避免 谷氨酸被菌体利用，还需要切断谷氨酸向下的代谢途径。
2.解除菌体自身的反馈调节 ⑴选育耐高渗透压突变株 要使菌种能高产谷氨酸,首先要使
菌种具备在高糖、高谷氨酸的培养基中仍能正常生长、代谢的 能力，即在高渗培养基中菌体的生长和谷氨酸的合成不受影响 或影响很小。这可通过选育耐高糖、耐高谷氨酸及耐高糖+高谷 氨酸突变株来实现。
⑵选育解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶反馈调节的突变株 当谷 氨酸合成达到一定量时，谷氨酸就会反馈抑制和阻遏谷氨酸脱 氢酶，使谷氨酸的合成停止，使代谢转向天冬氨酸的合成。若 解除了谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的反馈调节，菌体就会不断的合 成谷氨酸。这可通过选育酮基丙二酸抗性、谷氨酸结构类似物 抗性（如谷氨酸氧肟酸盐）、谷氨酰胺抗性突变株来实现。
Ile Le u Trp
糖 磷酸丙糖 PEP 丙酮酸
乙 酰 -CoA
甘油
脂肪 脂肪酸
乙 酰 乙 酰 -CoA
酮体
草酰乙酸
柠檬酸
Le u Lys Phe Tyr Trp
Asp Asn
TCA
cycle
α-酮戊二酸
Glu
Phe Tyr 延 胡 索 酸
Arg Gln His Pro
琥 珀 酰 -CoA
Ile M e t Se r Thr Val
当细胞内能荷高时，ATP增加，抑制糖原降解、糖酵 解和TCA循环的关键酶，如糖原磷酸化酶、磷酸果糖 激酶、柠檬酸合成酶、异柠檬酸合成酶，并激活糖类 合成所需要的酶，如糖原合成酶和果糖-1，6-二磷酸酯 酶，从而抑制糖的分解，加速糖原的合成。
②生物素的影响：生物素对糖代谢的影响，主要是影响糖降解速度，而不是 影响EMP与HMP途径的比率。在生物素充足的条件下，丙酮酸以后的氧化活 性虽然也得到提高，但由于糖降解速度显著提高，打破了糖降解速度与丙酮 酸氧化速度之间的平衡，丙酮酸趋于生成乳酸的反应，因而会引起乳酸的溢 出。
第三节 谷氨酸发酵中控制细胞膜的渗透性
控制细胞膜渗透性的方法 １.化学控制方法 2.物理控制方法
化学控制方法
第四节谷氨酸生产菌的育种思路
谷氨酸生产菌的具体育种思路
1.切断或减弱支路代谢 2.解除自身的反馈抑制 3.增加前体物的合成 4.提高细胞膜的渗透性 5.强化能量代谢 6.利用基因工程技术构建谷氨酸工程菌株
第二章 谷氨酸的发酵机制
联合脱氨基作用
氨基酸
R H C NH2
COOH
α-酮酸
转氨酶 Βιβλιοθήκη Baidu CO COOH
COOH CH2 CH2 CO COOH
α-KG COOH CH2 CH2 CH NH2 COOH
谷氨酸
NH3 + NADH + H+ 谷氨酸脱氢酶
H2O + NAD+
谷丙转氨酶(glutamic pyruvic transaminase,GPT), 谷草转氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase,GOT)
果糖的甜度相当于蔗糖的1.8倍，为天然糖中最甜的，但是 由于没有含果糖高的适当农作物为原料，故工业上未能大量 生产.
美国玉米加工公司于1967年首先用水溶异构酶间歇工艺生 产果糖含量14%的果葡糖浆，次年应用固定化异构酶提高 果糖含量到42%，甜度与蔗糖相当，为重要甜味料。其他 工厂也相继生产。
在谷氨酸发酵的菌体生长期,需要异柠檬酸裂解酶反应, 走乙醛酸循环途径。菌体生长期之后,进入谷氨酸生成 期,最好没有异柠檬酸裂解酶反应,封闭乙醛酸循环。
在生长之后,理想的发酵按如下反应进行:
C6H12O6+NH3+1.5O2 ── C5H9O4N+CO2+3H2O
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
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第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
X
第一章淀粉水解糖的制备
1、谷氨酸发酵的水解糖液必须具备哪些条件？ 2、试比较酸解法、酶酸法、双酶法生产淀粉水解糖的优缺点。 3、酸解法制备水解液的过程中，主要发生了哪些反应，这些
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
我国淀粉糖品种很多，除原有的饴糖，α－含水结晶葡 萄糖，DE值38－42的转化葡萄糖浆，F42果葡糖浆 外，又开发出了无水结晶葡萄糖，各种DE值的糖浆， F55果葡萄糖，结晶果糖，白馅糖，高麦芽糖，全糖 粉，麦芽糊精，低聚麦芽糖，IMO500和IMO900低 聚异麦芽糖，啤酒糖浆及各种专用糖，低聚木糖和低 聚果糖等24个品种。
理论收率为81.7%。四碳二羧酸是100%通过CO2固定反 应供给。
若通过乙醛酸循环供给四碳二羧酸, 实际收率处于中间值。
3C6H12O6 6丙酮酸 6乙酸+2NH3 +3O2 则理论收率仅为54.4%,
6乙酸 + 6CO2 2 C5H9O4N +2CO2 +6H2O
第二节 谷氨酸生物合成的调节机制
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
在1811年，德国化学家柯乔夫用硫酸处理马铃薯淀粉， 原意是制造可能代替阿拉伯树胶用的胶粘剂，但酸的 作用过度，所得产物为粘度很低的液体，澄清，具有 甜味。柯乔夫继续研究这种液体，最后制成一种糖浆， 放置一定时间以后有结晶析出，用布袋装盛，压榨， 除去大部分母液，得固体产品。这就是最早的利用酸
反应对水解糖液的质量各有何影响？ 4、酶酸法制备水解糖液的过程中，主要影响因素有哪些？对
产品质量及糖转化率影响较大的关键操作步骤是什么？ 5、双酶法生产水解糖液对酶制剂有何要求？糖化工艺条件对
糖液质量有何影响？ 6、试设计一条以大米为原料生产葡萄糖的生产线。
设计要求：工艺合理、技术先进、生产稳定、生产的产品质量 高、成本低。
1.切断或减弱支路代谢
⑴选育减弱α-酮戊二酸进一步氧化能力的突变株 从谷氨酸生物合成的代谢途径可以 看出，减弱α-酮戊二酸脱氢酶复合体的活性，可以使代谢流向谷氨酸，从而使谷 氨酸得到积累。 ⑵选育减弱HMP途径后段酶活性的突变株 在谷氨酸生物合成途径中，从葡萄 糖到丙酮酸的反应是由EMP途径和HMP途径组成的。但是，通过HMP途径也可生 成核糖、核苷酸、莽草酸、芳香族氨基酸、辅酶Q、维生素K、叶酸等物质。这些 物质的生成消耗了葡萄糖，使谷氨酸的产率降低。如果削弱或切断这些物质的合 成途径，就会使谷氨酸的产率增加。这可通过选育莽草酸缺陷型或添加芳香族氨 基酸能促进生长的突变株以及抗嘌呤、嘧啶类似物或核苷酸类抗生素，如德夸菌 素、狭霉素C抗性突变株来实现。
另外，该酶受琥珀酸阻遏，生物素亚适量时因琥珀酸氧化能力降低而积累的琥 珀酸就会反馈抑制该酶的活性，并阻遏该酶的合成，乙醛酸循环基本上是封 闭的，代谢流向异柠檬酸→α-酮戊二酸→谷氨酸的方向高效率地移动。
三、氮代谢的调节
关于氮代谢的调节，众所周知，控制谷氨酸发酵的关键之一就 是降低蛋白质的合成能力，使合成的谷氨酸不能转化成其他氨基 酸或参与蛋白质合成。在生物素亚适量的情况下，几乎没有异柠 檬酸裂解酶，琥珀酸氧化能力弱，苹果酸和草酰乙酸脱羧反应停 滞，在铵离子适量存在下，生成积累谷氨酸。生成的谷氨酸也不 通过转氨作用生成其他氨基酸和合成蛋白质。在生物素充足的条 件下，异柠檬酸裂解酶活性增强，琥珀酸氧化能力增强，丙酮酸 氧化力加强，乙醛酸循环的比例增加，草酰乙酸、苹果酸脱羧反 应增强，蛋白质合成增强，谷氨酸减少，合成的谷氨酸通过转氨 作用生成的其他氨基酸量增加。
法水解淀粉制造糖品。
19世纪初，法国人曾研究用许多种原料制糖，1801年朴 罗斯特试验成功由葡萄汁提制出葡萄糖，葡萄糖的名称便 是由此得来，一直沿用到现在。
法国化学家沙苏里于1815年确定由淀粉制糖的化学反应为 水解反应，水解的最终产品为葡萄糖，与葡萄果汁中的葡 萄糖完全相同。
1920年，美国牛柯克发现含水葡萄糖比无水葡萄糖容易结 晶，使用25%-30%湿晶种的冷却结晶法容易控制，所得 结晶产品易于用离心机分离，产品质量高，被世界各国普 遍采用，现在工业基本上还应用此结晶工艺。
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
第一章淀粉水解糖的制备
一、优先合成与反馈调节 二、糖代谢的调节 三、氮代谢的调节 四、其它调节
二、糖代谢的调节
①能荷控制：糖代谢的调节主要受能荷的控制，即 受细胞内能量水平的控制。
当生物体内生物合成或其他需能反应加强时，细胞内 ATP分解，生成ADP和AMP，能荷降低。低能荷会激 活某些催化糖类分解的酶或解除ATP对这些酶的抑制， 并抑制糖原合成的酶(如糖原合成酶、果糖-1,6-二磷酸 酯酶等)，从而加速糖酵解，使TCA循环产生能量，通 过磷酸化作用生成ATP。
1972年采用固定化异构酶连续生产工艺。
1978年采用色谱分离技术，将含果糖42%产品中的葡萄糖 和果糖分离开来，得果糖含量90%以上的糖液，再与适量 含果糖42%的产品混合，生产果糖含量55%和90%的产品， 其甜度高，分别约为蔗糖的1.1和1.4倍。最甜的果糖以淀粉 为原料大量生产，这是制糖工业的突破性大发展。
COOH
CH2
Glu
CH2
CH NH2
COOH
CH3 CO COOH
Pyruvate
COOH
α-Ketoglutarate CH2
(α-KG)
CH2
CO
COOH
GPT
CH3 CH NH2 Ala COOH
COOH
A D P+P i
胺合成酶
CONH2 CH2
酰胺酶
CH2 +
H2O CHNH2 COOH
生物素对CO2固定反应也有影响。研究表明，生物素是丙酮酸羧化酶的辅 酶，参与CO2固定反应。据有关资料报道,当生物素大过量（100μg/L以上） 时，CO2固定反应可提高30%。
乙醛酸循环的关键酶异柠檬酸裂解酶受葡萄糖、琥珀酸的阻遏，为醋酸 所诱导。
以葡萄糖为原料发酵生成谷氨酸时，通过控制生物素亚适量，几乎看不到异柠 檬酸裂解酶的活性。因为丙酮酸氧化能力下降，醋酸的生成速率减慢，所以 为醋酸所诱导形成的异柠檬酸裂解酶就很少。
四、谷氨酸生物合成的理想途径
由葡萄糖发酵生成谷氨酸的理想途径
在谷氨酸发酵时,糖酵解经过EMP及HMP两个途径进 行,生物素充足菌HMP所占比例是38%,控制生物素亚 适量的结果,发酵产酸期,EMP所占的比例更大,HMP所 占比例约为26%。
由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径中的主要过程至 少有16步酶促反应。
应用麦芽生产饴糖虽已有很悠久的酶法技术，但近年 来淀粉酶制剂和技术大发展，促进了淀粉制糖工业大 发展。
1940年美国开始采用酸酶合并糖化工艺生产高甜度糖 浆，
1960年，日本开始用淀粉酶液化和葡萄糖淀粉酶糖化 的双酶法生产结晶葡萄糖工艺。
1965年日本高崎辛利用异构酶法将淀粉糖化，得到 果葡糖浆。
CH2 CH2 CH NH2 COOH
COOH NADPH2
CH2
CH2
GS
CO
COOH
CH3 CO
COOH
COOH NH3
NACDH3P
CH2
ATP
谷氨酰
CH 2NH2C H 2 COOH C H N H 2
谷氨
NH3
COOH
Gln
α-KG
Glu
Ala Cys Gly Ser Thr Trp
⑶选育不分解利用谷氨酸的突变株 为了积累谷氨酸，就必须使菌种不 能分解利用谷氨酸，这可通过选育以谷氨酸为唯一碳源，菌体不长或 生长微弱的突变株来实现。 ⑷选育减弱乙醛酸循环的突变株 四碳二羧酸是由CO2固定反应和 乙醛酸循环所提供的。减弱乙醛酸循环，CO2固定反应所占的比例就会 增大，谷氨酸的产率就高。这可通过选育琥珀酸敏感型突变株、不分 解利用乙酸突变株、异柠檬酸裂解酶活力降低菌株来实现。 ⑸阻止谷氨酸进一步代谢 由于细胞还可以谷氨酸为前体继续向下 合成谷氨酰胺等，就必然会导致谷氨酸的积累量减少，为此，要避免 谷氨酸被菌体利用，还需要切断谷氨酸向下的代谢途径。
2.解除菌体自身的反馈调节 ⑴选育耐高渗透压突变株 要使菌种能高产谷氨酸,首先要使
菌种具备在高糖、高谷氨酸的培养基中仍能正常生长、代谢的 能力，即在高渗培养基中菌体的生长和谷氨酸的合成不受影响 或影响很小。这可通过选育耐高糖、耐高谷氨酸及耐高糖+高谷 氨酸突变株来实现。
⑵选育解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶反馈调节的突变株 当谷 氨酸合成达到一定量时，谷氨酸就会反馈抑制和阻遏谷氨酸脱 氢酶，使谷氨酸的合成停止，使代谢转向天冬氨酸的合成。若 解除了谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的反馈调节，菌体就会不断的合 成谷氨酸。这可通过选育酮基丙二酸抗性、谷氨酸结构类似物 抗性（如谷氨酸氧肟酸盐）、谷氨酰胺抗性突变株来实现。
Ile Le u Trp
糖 磷酸丙糖 PEP 丙酮酸
乙 酰 -CoA
甘油
脂肪 脂肪酸
乙 酰 乙 酰 -CoA
酮体
草酰乙酸
柠檬酸
Le u Lys Phe Tyr Trp
Asp Asn
TCA
cycle
α-酮戊二酸
Glu
Phe Tyr 延 胡 索 酸
Arg Gln His Pro
琥 珀 酰 -CoA
Ile M e t Se r Thr Val
当细胞内能荷高时，ATP增加，抑制糖原降解、糖酵 解和TCA循环的关键酶，如糖原磷酸化酶、磷酸果糖 激酶、柠檬酸合成酶、异柠檬酸合成酶，并激活糖类 合成所需要的酶，如糖原合成酶和果糖-1，6-二磷酸酯 酶，从而抑制糖的分解，加速糖原的合成。
②生物素的影响：生物素对糖代谢的影响，主要是影响糖降解速度，而不是 影响EMP与HMP途径的比率。在生物素充足的条件下，丙酮酸以后的氧化活 性虽然也得到提高，但由于糖降解速度显著提高，打破了糖降解速度与丙酮 酸氧化速度之间的平衡，丙酮酸趋于生成乳酸的反应，因而会引起乳酸的溢 出。
第三节 谷氨酸发酵中控制细胞膜的渗透性
控制细胞膜渗透性的方法 １.化学控制方法 2.物理控制方法
化学控制方法
第四节谷氨酸生产菌的育种思路
谷氨酸生产菌的具体育种思路
1.切断或减弱支路代谢 2.解除自身的反馈抑制 3.增加前体物的合成 4.提高细胞膜的渗透性 5.强化能量代谢 6.利用基因工程技术构建谷氨酸工程菌株
第二章 谷氨酸的发酵机制
联合脱氨基作用
氨基酸
R H C NH2
COOH
α-酮酸
转氨酶 Βιβλιοθήκη Baidu CO COOH
COOH CH2 CH2 CO COOH
α-KG COOH CH2 CH2 CH NH2 COOH
谷氨酸
NH3 + NADH + H+ 谷氨酸脱氢酶
H2O + NAD+
谷丙转氨酶(glutamic pyruvic transaminase,GPT), 谷草转氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase,GOT)
果糖的甜度相当于蔗糖的1.8倍，为天然糖中最甜的，但是 由于没有含果糖高的适当农作物为原料，故工业上未能大量 生产.
美国玉米加工公司于1967年首先用水溶异构酶间歇工艺生 产果糖含量14%的果葡糖浆，次年应用固定化异构酶提高 果糖含量到42%，甜度与蔗糖相当，为重要甜味料。其他 工厂也相继生产。