柠檬酸-PPT课件

则该酶失活或活性减少，而积累柠檬酸。添 加顺乌头酸酶抑制剂，如亚铁氰化钾（黄血 盐 ）可促进柠檬酸积累。
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4.异柠檬酸脱氢酶

柠檬酸浓度升高到某一水平就抑制异柠 檬酸脱氢酶活力，从而进一步促进了柠 檬酸自身积累
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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(顺乌头酸酶、异柠檬 酸酶在pH2.0时失活)，更有利于柠 檬酸的积累及排出细胞外。
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积累柠檬酸要求在发酵过 程中培养基中Mn 2+浓度 要低， 导致NH 4+浓度升 高；侧系呼吸链，发酵时 不能缺氧。
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2、丙酮酸羧化酶：组成型酶，不被调节控制。 就源源不断地提供草酰乙酸。 3、柠檬酸合成酶：柠檬酸合成酶是TCA循环第 一个酶。但黑曲霉中柠檬酸合成酶没有调节作用。


生长最适温度为33~37℃，产酸最适温度 在28~30℃。
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二、 柠檬酸发酵微生物
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三、柠檬酸生物合成途径
柠檬酸生物合成途径有多种，原料不同， 菌种不同，途径也不同，黑曲霉可以由糖类、 乙醇为原料发酵生产柠檬酸，这是一个非常 复杂的生理生化过程。对柠檬酸的发酵机理 长期以来基于假设。
CO 2
乙酰CoA
草酰乙酸 柠檬酸合成酶
柠檬酸
顺乌头酸酶
顺乌头酸 α-酮戊二酸 异柠檬酸
异柠檬酸脱氢酶
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1、磷酸果糖激酶（PFK） NH4+激活PFK的活性，ATP抑制PFK活性。

研究表明，柠檬酸产生菌——黑曲霉如果生 长在Mn+缺乏的培养基中，NH4+浓度异常的高，可 达到25mmol/L，显然，由于Mn+的缺乏，使得微生 物体内NH4+浓度升高，使得葡萄糖源源不断的合 成大量的柠檬酸。
我国柠檬酸行业从产量Hale Waihona Puke Baidu位居世界第一 ，并获得成功，从而确定了中国柠檬酸生产
的这一主要工艺路线。薯干粉深层发酵柠檬
酸，原料丰富，工艺简单，不需添加营养盐
，产率高，边糖化边发酵的工艺，生产周期
比国外要短，是中国独特的先进工艺。 4
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丰原生化 玉米为原料
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葡萄糖 乙酸
烷烃
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葡萄糖为碳源

糖经EMP、HMP途径形成丙酮酸。
黑曲霉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
磷酸果糖激酶
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丙酮酸生成草酰乙酸和乙酰CoA
丙酮酸经CO2固定生成草酰乙酸（丙酮酸羧化酶）
丙酮酸氧化脱酸生成乙酰-CoA和CO2固 定两个反应的平衡，以及柠檬酸合成酶 不被调节，增强了合成柠檬酸能力。
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3、顺乌头酸水合酶

顺乌头酸水合酶失活是阻断TCA循环，大量生成柠檬 酸的必要条件。 柠檬酸产生菌体内该酶的活性本身就要求很弱， 该酶是个含铁的非血红蛋白。在菌体生长到 研究表明，黑曲霉中顺乌头酸水合酶，它在催化 足够菌数时，适量加入亚铁氰化钾（黄血 时能建立下面的平衡：柠檬酸 :顺乌头酸:异柠檬酸 Fe++ 生成络合物， ＝盐），使与铁硫中心的 90:3:7。
1938 年 Perquin 和 1942 年 Karrow 进行了柠檬酸的 深层 发酵研究。 1951年美国Miles公司首先以淀粉质为原料，经水解后 深层发酵大规模生产柠檬酸。
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我国1966年后，天津市工业微生物研究所、 上海市工业微生物研究所相继开展用黑曲霉 进行薯干粉原料深层发酵柠檬酸的试验研究
柠檬酸
主要内容
一、柠檬酸生产的历史 二、 柠檬酸发酵微生物 三、柠檬酸生物合成途径 四、柠檬酸发酵工艺 五、柠檬酸提取
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柠檬酸

柠檬酸(Citric acid)，又名枸橼酸，分子式为 C6H8O7。外观为白色颗粒状或白色结晶粉末，无 臭，具有令人愉快的强烈的酸味，相对密度为 1.6550。柠檬酸易溶于水、酒精、不溶于醚、酯、 氯仿等有机溶剂。柠檬酸是生物体主要代谢产物 之一。
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黑曲霉利用糖类为原料生产柠
檬酸时，柠檬酸如何积累？
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乙酸为碳源
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NADH被氧化了，又没有产生ATP。
为了解释这种现象，有人提出了一种假设： 菌体内存在一条侧系呼吸链 实验证明，某些微生物体内确实存在侧系 呼吸链，该侧系呼吸链中的酶系强烈需氧， 如在柠檬酸的发酵中，发酵液的溶氧浓度 在很低水平维持一段时间，或中断供氧一 段时间（20分钟），则这一侧系呼吸链不 可逆的失活，其结果是菌体不再产酸，而 是产生了大量的菌体。
CO2+丙酮酸+ATP+H2O
Mg++
草酰乙酸+ADP+Pi
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柠檬酸合成酶
顺乌头酸合成酶
异柠檬酸脱氢酶
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葡萄糖
6-磷酸果糖 磷酸果糖激酶 1.6－二磷酸果糖
HMP
黑 曲 霉 中 柠 檬 酸 的 代 谢
丙酮酸 丙酮酸羧化酶
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一、柠檬酸生产的历史
柠檬酸1784年由Scheels从柠檬中提取发现。 1893年前，主要用柑橘、菠萝果实提取柠檬酸。 1893 年德国微生物学家 Wehmer 发现二种青霉菌可以生 成柠檬酸。 1917年Currie使用黑曲霉浅盘发酵生产柠檬酸。
1923年美国科学家研究成功了以废糖蜜为原料的 浅盘 法柠檬酸发酵，并在比利时设厂生产。
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二、 柠檬酸发酵微生物

1) 黑曲霉（Aspergillus niger）
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二、 柠檬酸发酵微生物

2) 黑曲霉（Aspergillus niger）的生理特 征 黑曲霉生长最适pH值因菌种而异，一般为 pH3~7；产酸最适pH为1.8~2.5。pH值中性或
碱性时，会产生较多草酸和葡萄糖酸。