剧下降。一旦恢复供氧,标准呼吸链复活,而不影响菌的生长;但侧系呼吸链却不能 恢复,故对产酸速率有很大影响。所以柠檬酸发酵过程中,特别是产酸期,一定要充 足氧的供给,以保证更多的NHDH通过侧系呼吸链将H2交给O2生成CO2和H20, 使呼吸产生的ATP减少,解除ATP对PK酶的反馈抑制。使EMP代谢流增大,丙酮 酸和草配乙酸生成水平提高,柠檬酸产率提高。 黑曲霉柠檬酸发酵机制 (1)由于严格限制供给话离子等金属离子,或筛选耐高浓度锰离于、锌离子、 铁离子等金属离子的菌株,降低菌体中糖代谢转向合成蛋白质、脂肪酸、核酸的能力 使细胞中形成高水平的铵离子,从而解除柠檬酸和AP对PFK酶的反馈抑制,使EMP 途径的代谢流增大 (2)存在一条呼吸活动性强的侧系呼吸链,对氧敏感,但不产生AP,这样使 细胞内的ATP浓度下降。因而减轻了ATP对PK酶、CS酶的反馈抑制,促进了EMP 途径的畅通,增加柠檬酸的生物合成: (3)丙酮酸羧化酶是组成性酶,不受代谢调节控制,可源源不断地提供草酰乙 酸,丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA和CO2固定反应取平衡,保证前体物乙酰CoA和 草酰乙酸的提供,柠檬酸合成酶又基本上不受调节或极微弱,增强了柠檬酸的合成能 (4)α-酮戊二酸脱氢酶是受葡萄糖和铵离子的阻遏.使黑曲霉中的TA循环 变成“马蹄形”的代谢方式,减弱TA循环,降低细跑内AP浓度,另外使,a-酮 戊二酸浓度升高。反过来.又反馈抑制异柠檬政脱氢酶,降低柠檬酸的自身分解; (5)顺乌头酸水合酶催化时建立柠檬酸:顺乌头酸:异柠檬酸=90:3:7的 平衡,顺乌头酸水合酶的作用总是趋向于合成柠檬酸,即柠檬政分解活力低。一旦柠 檬酸浓度升高到某一水平,就抑制异柠檬酸脱氢酶活力,从而进一步促进柠檬酸自身 积累,pH降至2.o以下。顺乌头酸水合酶和异柠檬酸脱氢酶失活,更有利于柠檬酸 积累并排出体外。 第三节柠檬酸发酵生产菌种 黑曲霉(Asp,nger) 黑曲霉柠檬酸的形态特征 (1)在米曲汁或麦芽汁培养基上菌丝白色,不是绒球状,凸起,边缘整齐,菌 落较小,带皱折。在麦芽汁培养基上生长4d成熟的孢子呈黑褐色。 (2)在察氏培养基上生长较慢,菌落边缘整齐,分生孢子梗短,分生孢子着生 较密。 (3)菌丝顶端着生稀疏的大型的黑褐色孢子德,成熟后呈开花状而崩裂 (4)孢子柄(14-15)(1.5-2)以。 (5)顶囊球形d直径为50-72um (6)小梗分二层,初生小梗和次生小梗区别明显,初生小梗(30~31)×7pm, 次生小便大多是3根,也有2根的,大小为(9~13)μm×3.8um。 (⑦分生孢子串珠状着生,黑褐色,表面组糙且有明显的刺状突起,4.7 5.2μm,成熟后遇振动易散落。 、生活周期 黑曲霉属半知菌纲,一般只进行无性繁殖,由孢子发芽开始到新孢子形成 成熟,为一个生活周期。图2-3-1所示是黑曲霉发芽和抱子形成过程 孢子在液体培养基中培养6—鼬开始萌发出芽,长出多根芽,逐渐形成菌丝,剧下降。一旦恢复供氧，标准呼吸链复活，而不影响菌的生长；但侧系呼吸链却不能 恢复，故对产酸速率有很大影响。所以柠檬酸发酵过程中，特别是产酸期，一定要充 足氧的供给，以保证更多的 NHDH2 通过侧系呼吸链将 H2 交给 O2 生成 CO2 和 H20， 使呼吸产生的 ATP 减少，解除 ATP 对 PFK 酶的反馈抑制。使 EMP 代谢流增大，丙酮 酸和草配乙酸生成水平提高，柠檬酸产率提高。 三、黑曲霉柠檬酸发酵机制 (1)由于严格限制供给话离子等金属离子，或筛选耐高浓度锰离于、锌离子、 铁离子等金属离子的菌株，降低菌体中糖代谢转向合成蛋白质、脂肪酸、核酸的能力， 使细胞中形成高水平的铵离子，从而解除柠檬酸和 ATP 对 PFK 酶的反馈抑制，使 EMP 途径的代谢流增大； (2)存在一条呼吸活动性强的侧系呼吸链，对氧敏感，但不产生 ATP，这样使 细胞内的 ATP 浓度下降。因而减轻了 ATP 对 PFK 酶、CS 酶的反馈抑制，促进了 EMP 途径的畅通，增加柠檬酸的生物合成； (3)丙酮酸羧化酶是组成性酶，不受代谢调节控制，可源源不断地提供草酰乙 酸，丙酮酸氧化脱羧生成乙酰 CoA 和 CO2 固定反应取平衡，保证前体物乙酰 CoA 和 草酰乙酸的提供，柠檬酸合成酶又基本上不受调节或极微弱，增强了柠檬酸的合成能 力； (4)α-酮戊二酸脱氢酶是受葡萄糖和铵离子的阻遏．使黑曲霉中的 TcA 循环 变成“马蹄形”的代谢方式，减弱 TcA 循环，降低细跑内 ATP 浓度，另外使，α-酮 戊二酸浓度升高。反过来．又反馈抑制异柠檬政脱氢酶，降低柠檬酸的自身分解； (5)顺乌头酸水合酶催化时建立柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸＝90：3：7 的 平衡，顺乌头酸水合酶的作用总是趋向于合成柠檬酸，即柠檬政分解活力低。一旦柠 檬酸浓度升高到某一水平，就抑制异柠檬酸脱氢酶活力，从而进一步促进柠檬酸自身 积累，pH 降至 2．o 以下。顺乌头酸水合酶和异柠檬酸脱氢酶失活，更有利于柠檬酸 积累并排出体外。 第三节 柠檬酸发酵生产菌种 黑曲霉（Asp.niger） 一、黑曲霉柠檬酸的形态特征 (1)在米曲汁或麦芽汁培养基上菌丝白色，不是绒球状，凸起．边缘整齐，菌 落较小，带皱折。在麦芽汁培养基上生长 4d 成熟的孢子呈黑褐色。 (2)在察氏培养基上生长较慢，菌落边缘整齐，分生孢子梗短，分生孢子着生 较密。 (3)菌丝顶端着生稀疏的大型的黑褐色孢子德，成熟后呈开花状而崩裂。 (4)孢子柄(14—15)μ (1．5—2)μ。 (5)顶囊 球形 d 直径为 50 一 72μm。 (6)小梗 分二层，初生小梗和次生小梗区别明显，初生小梗(30～31 )×7μm， 次生小便大多是 3 根，也有 2 根的，大小为(9～13)µm ×3．8µm。 (7)分生孢子 串珠状着生，黑褐色，表面组糙且有明显的刺状突起，4．7— 5．2µm，成熟后遇振动易散落。 二、生活周期 黑曲霉属半知菌纲，一般只进行无性繁殖，由孢子发芽开始到新孢子形成、 成熟，为一个生活周期。图 2—3-1 所示是黑曲霉发芽和抱子形成过程。 孢子在液体培养基中培养 6—8h 开始萌发出芽，长出多根芽，逐渐形成菌丝