第五章 谷氨酸与味精

（3）其他生物合成方式

谷氨酸合成酶的催化下可产生下列反应：
4、谷氨酸合成途径分析
谷氨酸生物合成途径主要有糖酵解途径
（EMP途径）、磷酸己糖途径（HMP途 径）、三羧酸循环（TCA）、乙醛酸循 环、伍德-沃克反应（二氧化碳的固定 反应）等。
4、谷氨酸生物合成过程中的途径（续）
(1) 糖酵解途径 糖酵解分为两个阶段共10个反应，每个 分子葡萄糖经第一阶段共5个反应，消 耗2个分子ATP为耗能过程，第二阶段5 个反应生成4个分子ATP为释能过程。 葡萄糖→6-磷酸葡萄糖→1,6-二磷酸果 糖→3-磷酸甘油醛→1，3-二磷酸甘油酸 →磷酸烯醇式丙酮酸→丙酮酸
第五章 谷氨酸及味精
概述
一、定义 味精：L-谷氨酸单钠的一水化合物，俗称味 精，它有强烈的肉类鲜味，将其添加在食品 中可使食品风味增强，鲜味增加，是食品的 鲜味调味品。
味精主要物理性质
1、旋光性 L-谷氨酸钠为右旋，在20℃，2mol/L盐 酸介质中的比旋光度为+25.16。 2、溶解度 可溶于水和酒精溶液，在水中随温度升 高而增大；在酒精中随酒精浓度升高而 降低。

（2）磷酸己糖途径


葡萄糖生成6-磷酸葡萄糖后，经磷酸己糖途 径，可以生成核糖、乙酸辅酶A和4-磷酸赤 藓糖等芳香族氨基酸的前体物质，这些都是 细菌构建细胞所必需的。 过程中有6-磷酸果糖、3-磷酸甘油醛和多量 NADPH2生成，前两者可以跟糖酵解途径联 系起来，进一步生成丙酮酸；后者是a一酮 戊二酸进行还原氨基化反应所必需的供氢体。

糖酵解作用（glycolysis, EMP途径） 戊糖磷酸途径（pentose phosphate HMP途径） pathway，

三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
乙醛酸循环(glyoxylate cycle)
丙酮酸羧化支路（CO2固定反应）等
2、控制谷氨酸合成的重要措 施



主要化学性质

1、与酸作用生成谷氨酸 2、与碱反应生成谷氨酸二钠 3、加热脱水反应，生成焦谷氨酸钠


味精安全性

味精代谢： 味精进入胃后，受胃酸作用生成谷氨酸。谷氨 酸被人体吸收后，参与体内许多代谢反应，并 与其他氨基酸一起共同构成人体组织的蛋白质。 人体中的谷氨酸能与血液中氨结合形成谷氨酰 胺，从而解除组织代谢过程中所产生的氨的毒 害作用。 过食可造成体内钠驻留，血管变细，血压升高。



一、合成谷氨酸的途径 二、葡萄糖发酵谷氨酸的理想途径 三、控制谷氨酸生产菌细胞膜渗透性的方法 四、谷氨酸生产菌的特征和种类 五、生产菌种的扩大培养
一、谷氨酸发酵的代谢途径

生成的丙酮酸，一部分在丙酮酸脱 氢酶系的作用下氧化脱羧生成乙酰 CoA，另一部分经CO2固定反应生 成草酰乙酸或苹果酸，催化CO2固 定反应的酶有丙酮酸羧化酶、苹果 酸酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶。

建议每道菜味精添加量不应超过0.5毫克。
味精安全性使用


关于食用味精安全性问题，国际第14届食 品添加物专门委员会曾作过如下结论： 味精作为食品添加物是极其安全的，除 婴儿外，普通人一日允许摄取量为 120mg/kg体重。
味 精 发 酵 生 产 工 艺 流 程
第一节 谷氨酸生产菌种及其产酸机制

味精安全性


据最近台湾一项调查发现，约有30%的人由于 摄取味精过量而出现了嗜睡、焦躁等现象。 味精的主要成分为谷氨酸钠，在消化过程中能 分解出谷氨酸，后者在脑组织中经酶催化，可 转变成一种抑制性神经传递物质。当味精摄入 过多时，这种抑制性神经传递物质就会使人体 中各种神经功能处于抑制状态，从而出现眩晕、 头痛、嗜睡、肌肉痉挛等一系列症状。
CO2固定酶 系活力强
GDH酶活力强
异柠檬酸裂解酶 活力欠缺或微弱
乙醛酸循环弱
α-酮戊二酸氧化 能力缺失或微弱
谷氨酸脱氢酶能 力强

3、 代谢途径中谷氨酸合成的方式 （1）氨基转移作用

（2）还原氨基化作用

NH4+和供氢体[还原性辅酶II（NADPH2）]存在 的条件下，a一酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催 化下形成谷氨酸 。
②谷氨酸脱氢酶活性很高， 不被低浓度的谷氨酸抑制
③细胞膜对谷氨酸的通透性高
菌种选育模型与控制方法
提高细胞膜的 谷氨酸通透性
磷 酸 己 糖 途 径
（3）三羧酸循环

丙氨酸、天冬 氨酸和谷氨酸 经脱氨基后， 可分别生成丙 酮酸、草酸乙 酸和a一酮戊二 酸。
（4）二氧化碳固定反应


由于合成谷氨酸不断消耗a-酮戊二酸，从而 引起草酰乙酸缺乏。 为了保证三羧酸循环不被中断和源源不断 供给a-酮戊二酸，在苹果酸酶和丙酮酸羧化 酶的催化下，分别生成苹果酸和草酸乙酸， 前者再在苹果酸脱氢酶催化下，被氧化成 草酸乙酸，从而使草酸乙酸得到了补充。
（6）还原氨基化反应


α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化下， 发生还原氨基化反应，生成谷氨酸。 异柠檬酸脱氧过程中产生的NADPH为还 原氨基化反应提供了必需的供氧体。
二、葡萄糖发酵谷氨酸的理想途径
由葡萄糖生物合成谷氨酸的理想途径：A？
四
细胞膜通透性控制
①α-酮戊二酸脱氢酶活性极低或缺
失 谷氨酸生产菌的 主要生化特点

草酰乙酸与乙酰CoA在柠檬酸合成 酶催化作用下，缩合成柠檬酸，进 入三羧酸循环，柠檬酸在顺乌头酸 酶的作用下生成异柠檬酸，异柠檬 酸再在异柠檬酸脱氢酶的作用下生 成α-酮戊二酸，α-酮戊二酸是谷氨 酸合成的直接前体。 α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶作用下 经还原氨基化反应生成谷氨酸

1、谷氨酸的生物合成包括
（5）乙醛酸循环

谷氨酸生产菌的a-酮戊二酸脱氢酶活力很弱。 因此，琥珀酸的生成量尚难满足菌体生长 的需要。通过乙醛酸循环异柠檬裂解酶的 催化作用，使琥珀酸、延胡索酸和苹果酸 的量得到补足，这对维持三羧酸循环的正 常运转有重要意义。
谷氨酸发酵的代谢途径
乙醛酸循环的作用
乙醛酸循环途径 可看作三羧酸循 环的支路和中间 产物的补给途径 在菌体生长期之 后，进入谷氨酸 生成期，为了大 量生成、积累谷 氨酸 ，最好没有 异柠檬酸裂解酶 催化反应，封闭 乙醛酸循环