柠檬酸发酵动力学模型研究

酿酒酵母生产谷胱甘肽分 批发酵动力学研究
谷胱甘肽
谷胱甘肽(glutathione，GSH)是一种 广泛存自然界中的生物活性三肽化合物。 由于其分子中含个特异的γ- 肽键和一个 活泼的巯基，所以GSH 在生物体内具有 很多重要的生理功能。
以麦芽汁为发酵培养基，对7.5L自动发酵罐中 酿酒酵母Y518分批发酵生产谷胱甘肽的实验数据 进行分析，建立谷胱甘肽分批发酵动力学模型。 通过对产物生成的Luedeking-Piret方程，进行最 优参数估计和非线性拟合，最；X为菌体质量浓度/(g/L);α为GSH生 长偶联参数；P为GSH产量/(mg/L)。
基质消耗动力学模型
式中：t为发酵时间/h；S为基质质量浓度/(g/L)； Yx/s为最大细胞得率系数；X为菌体质量浓度/(g/L)； Yp/s为产物得率系数；P为GSH产量/(mg/L)；m为菌体细 胞维持相关常数。
根据实验结果和图1显示，漆酶的生成和B3菌的生长 属于部分偶联型，对公式（1）积分得公式（2）：
将实验所测得的实验值代入公式（1）、（2） 得到公式（3）、（4）：
（3）
（4）
则（4）即为漆酶生长动力学模型。
重组大肠杆菌产青霉素酰化酶 的发酵动力学研究
韦晓菊，黎继烈*，朱晓媛 （中南林业科技大学生命科学与技术学院经济 森林培育与保护教育重点实验室，湖南长沙 410004）
文献信息
内生真菌拟茎点酶B3产漆酶 分批发酵动力学
周骏，杨艳珍，杨腾，康莉，戴志东，戴传超 南京师范大学生命科学学院，江苏省微生物与功能基因组学 重点实验室，江苏省为生物资源产业化工程技术研究中心， 江苏 南京 210023
内生真菌拟茎点酶B3发酵曲线
在内生菌拟茎点霉B3的发酵工程中， 取样测定其生物量、漆酶酶活力和蔗糖 质量浓度，得图1。

1．呼吸（respiration） 呼吸 是一种最普遍和最重要的 生物氧化方式，其特点是 底物按常规方式脱氢后， 经完整的呼吸链[RC， respiratory chain，又称电 子传递链（ETC， electron transport chain）] 递氢，最终由分子氧接受 氢并产生水和释放能量 （ATP）。由于呼吸必须 在有氧条件下进行，因此 又称有氧呼吸（aerobic respiration）。
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4．三羧酸循环（tricarboxylicacidcycle）
• 又称TCA循环、Krebs循环或柠檬酸循环。 • 这是一种循环方式的反应顺序，它在绝大多数异养微生物 的氧化性（呼吸）代谢中起着关键性的作用。在真核微生 物中，TCA循环的反应在线粒体内进行，其中的大多数酶 定位在线粒体的基质中；在原核生物例如细菌中，大多数 酶都存在于细胞质内。只有琥珀酸脱氢酶属于例外，它在 线粒体或细菌中都是结合在膜上的。
（2）协同反馈抑制：在分 支代谢途径中，几种末端 产物同时都过量时，才对 途径中的第一个酶具有抑 制作用，若某一末端产物 单独过量则对途径的第一 个酶无抑制作用。 （3）累积反馈抑制：在 分支代谢途径中，任何 一种末端产物过量时都 能对共同途径中第一个 酶起抑制作用，而且各 种末端产物的抑制作用 互不干扰。当各种末端 产物同时过量时，它们 的抑制作用是累加的。
由EMP途径中丙酮酸出发的发酵

F0 X dX X dt V
细胞量的积累速率 = 细胞生长速率－细胞的消失速率
2、基质的利用
基质的消耗速率 = 补料中基质的添加速率－生长消耗的基 质速率－产物合成用去的基质速率－维持所消耗的基质速 率－基质的移去速率
说明：菌体得率
定义：消耗单位基质量Δ S（每克或每摩 尔）与生成的干菌体Δ X（g）之间的比值 定义为菌体得率（YX/S）。[消耗1g基质生成
殖，菌体衰所处的环境是不断变化的，可进行 少量多品种的发酵生产，发生杂菌污染能够很容 易终止操作，当运转条件发生变化或需要生产新 产品时，易改变处理对策，对原料组成要求较粗
放等。
分批培养中细胞的生长
就细胞生长来说，在分批培养中一般要经历延滞期、指数 生长期、减速期、静止期和衰亡期等阶段。
非竞争性抑制的普遍机理式可表示为
对非竞争性抑制，由于抑制剂的作用使最 大反应速率降低了（1十CI/KI）倍，并且
CI增加、KI减小都使其抑制程度增加。
反竞争性抑制动力学
反竞争性抑制的特点是抑制剂不能直接与
游离酶相结合，而只能与复合物[Es]相结合
生成[SEI]复合物。
发酵动力学与发酵 过程控制
简单的酶催化反应动力学
方程推导三点假设：
①与底物浓度CS相比，酶的浓度CI是很小的，因 而可忽略由于生成中间复合物[ES]而消耗的底物。 ②在反应过程中，酶浓度保持恒定。CE0＝CE＋ CES ③产物的浓度很低，因而产物的抑制作用可以忽略 。生成产物一步的速率要慢于底物与酶生成复合物的 可逆反应的速率，因此，生成产物一步的速率决定整 个酶的催化反应速率，而生成复合物的可逆反应达到
总生产率:
总生产率:
其中发酵过程总的运转周期为：

柠檬酸的乳酸菌发酵降解途径及其应用袁星星1，2，余元善2，徐玉娟2，*（1.江西农业大学食品科学与工程学院，江西南昌330045；2.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所/农业部功能食品重点实验室/广东省农产品加工重点实验室，广东广州510610）摘要：青梅、柠檬和柑橘等高酸水果中含大量柠檬酸，用这些原料制成果酒果汁，其降酸技术一直是食品行业的研究热点及难点。

本文阐述了乳酸菌发酵降解柠檬酸的代谢途径及其关键酶，并对乳酸菌可利用柠檬酸作为碳源进行生长作可行性分析。

同时也综述了乳酸菌发酵在果汁果酒降酸中的应用研究进展。

最后，分析乳酸菌降解柠檬酸的优缺点并对其在食品工业上的应用进行展望。

关键词：乳酸菌；柠檬酸；降酸；代谢途径；发酵Citric Acid Fermentation of Lactic Acid Bacteria and Its ApplicationYUAN Xing-xing 1，2，YU Yuan-shan 2，XU Yu-juan 2，*（1.College of Food Science &Food Engineering ，Jiangxi Agricultural University ，Nanchang 330045，Jiangxi ，China ；2.Sericultural &Agri-Food Research Institute Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Functional Foods ，Ministry of Agriculture/Guangdong Key Laboratory of Agricultural ProductsProcessing ，Guangzhou 510610，Guangdong ，China ）Abstract ：Many fruits are rich in citric acid ，such as green plum ，lemon and citrus ，so how to decrease the content of organic acid has been paid attention and exists many difficulties.In this review ，the metabolic path －ways and key enzymes related to citric acid fermentation with lactic acid bacteria was discussed ，and the feasi －bility of citric acid as sole carbon source for the growth of lactic acid bacteria was evaluated.Moreover ，the ap －plication of deacidification by lactic acid bacteria in fruit juice or wine was summarized.Finally ，analyzed the advantages and disadvantages and prospects the application in food industry.Key words ：lactic acid bacteria ；citric acid ；deacidification ；metabolic pathways ；fermentation食品研究与开发F ood Research And Development2017年5月第38卷第10期DOI ：10.3969/j.issn.1005-6521.2017.10.046基金项目：广东省科技计划项目（2015B020*******）作者简介：袁星星（1992—），女（汉），在读硕士研究生，研究方向：食品科学。