谷氨酸的生产.ppt

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1、代谢控制发酵文生095-1董晓蒙200990521117耿春霞200990521127陈聪聪200990521131谷氨酸的生产一组谷氨酸生产现状工业化生产开始于由水解小麦面筋或大豆蛋白质而制取。1957年，日本率先采用微生物发酵法生产，并投入大规模工业化生产，这是被誉为现代发酵工业的重大创举，使发酵工业进入调节代谢的调控阶段。目前世界产谷氨酸钠30万吨/年，占氨基酸总量的2/3。我国现已有200余家生产，年产量达15万吨，居世界首位。代谢控制发酵文生095-1董晓蒙200990521117耿春霞200990521127陈聪聪20099052113

2、1产生菌株特点：革兰氏阳性不形成芽胞没有鞭毛，不能运动需要生物素作为生长因子在通气条件下才能产生谷氨酸谷氨酸生物合成机理：由三羧酸循环中产生的a-酮戊二酸，在谷氨酸脱氢酶和氢供体存在下进行还原性氨化作用而得到。代谢控制发酵文生095-1董晓蒙200990521117耿春霞200990521127陈聪聪200990521131Ⅰ.谷氨酸的生物合成途径主要包括：EMP途径HMP途径TCA循环乙醛酸循环CO2固定反应（一）、谷氨酸发酵机制代谢控制发酵文生095-1董晓蒙200990521117耿春霞200990521127陈聪聪200990521131总

3、反应途径糖经过EMP途径和HMP生成丙酮酸。一方面丙酮酸氧化脱羧生成乙酰-CoA；另一方面，经CO2固定作用生成草酰乙酸；两者合成柠檬酸进入TCA循环，由三羧酸循环的中间产物α-酮戊二酸，在谷氨酸脱氢酶的催化下，还原氨基化合成谷氨酸。代谢控制发酵文生095-1董晓蒙200990521117耿春霞200990521127陈聪聪200990521131CO2代谢控制发酵文生095-1董晓蒙200990521117耿春霞200990521127陈聪聪200990521131总反应式和理论转化率总反应式:C6H12O6+NH3+3/2O2C5H9O4N+C

4、O2+3H2O理论转化率：（147/180）×100%=81.7%代谢控制发酵文生095-1董晓蒙200990521117耿春霞200990521127陈聪聪200990521131EMP途径和HMP途径生物素充足：HMP途径所占比例为38%生物素亚适量：HMP途径所占比例为26%代谢控制发酵文生095-1董晓蒙200990521117耿春霞200990521127陈聪聪200990521131TCA、DCA循环和CO2固定1.TCA循环丙酮酸丙酮酸丙糖-3-磷酸乙酰CoA草酰乙酸柠檬酸TCA氧化CO2固定乙酰CoA草酰乙酸柠檬酸异柠檬酸琥珀酸乙醛

5、酸乙酰CoA苹果酸柠檬酸合成酶异柠檬酸裂解酶苹果酸合成酶苹果酸脱氢酶2.DCA循环代谢控制发酵文生095-1董晓蒙200990521117耿春霞200990521127陈聪聪200990521131DCA循环的生理意义作为TCA循环有缺陷时C4二羧酸的补充，特别是以醋酸和乙醇为原料的谷氨酸发酵，它是C4二羧酸的唯一补充来源作为能量供给来源的末端氧化系代谢控制发酵文生095-1董晓蒙200990521117耿春霞200990521127陈聪聪200990521131TCA循环和DCA循环以醋酸为唯一碳源的菌体实验表明：菌体内有机酸浓度低到需要DCA循

6、环运转时，由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；由于DCA循环运转，TCA循环有机酸过剩，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循环运转代谢控制发酵文生095-1董晓蒙200990521117耿春霞200990521127陈聪聪200990521131在糖质原料的谷氨酸发酵中，在谷氨酸生成期，如果葡萄糖先转化为醋酸，再由DCA循环提供C4二羧酸合成谷氨酸，谷氨酸对糖的转化率就大为减少。3C6H12O66丙酮酸6醋酸6醋酸+2NH3+3O22C5H9O4N+2CO2+6H2O转化率

7、：2×147/（3×180）×100%=54.4%在以葡萄糖为原料的谷氨酸发酵中，特别是谷氨酸生成期DCA循环应该关闭代谢控制发酵文生095-1董晓蒙200990521117耿春霞200990521127陈聪聪200990521131丙酮酸苹果酸草酰乙酸苹果酸脱氢酶苹果酸酶±CO2NAD+NADH+H+PEP+CO2+GDP草酰乙酸+GTPPEP羧化酶在谷氨酸产生菌中已检出两种CO2固定酶：磷酸烯醇丙酮酸（PEP）羧化酶和苹果酸酶3.CO2固定代谢控制发酵文生095-1董晓蒙200990521117耿春霞200990521127陈聪聪2009905

8、21131与二磷酸果糖共同激活PEP羧化酶PEP浓度低PEP易进入分解途径乙酰-CoA浓度增加转向CO2固定草酰乙酸乙酰-