全 文 ：第７卷第５期
２００９年９月
生　物　加　工　过　程
ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｐｒｏｃｅｓｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ．７Ｎｏ．５
Ｓｅｐ．２００９
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１７６２－３６７８．２００９．０５．０１２
收稿日期：２００８－１１－０３
基金项目：国家科技支撑计划资助项目（２００７ＢＡＫ３６Ｂ００）；国家高技术研究发展计划（８６３计划）资助项目（２００６ＡＡ０２０３０１）；天津科技大学引进
人才科研启动基金资助项目（２００７０４４１）
作者简介：宋　翔（１９８４—），男，山西太原人，硕士研究生，研究方向：代谢工程；陈　宁（联系人），教授，Ｅｍａｉｌ：ｎｉｎｇｃｈ＠ｔｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
苹果酸对 Ｌ 谷氨酸发酵代谢流迁移的影响
宋　翔，谢希贤，徐庆阳，刘淑云，陈　宁
（天津科技大学　生物工程学院　工业微生物教育部重点实验室，天津 ３００４５７）
摘　要：为更全面深入地理解细胞内谷氨酸代谢的调控机制，以黄色短杆菌ＧＤＫ ９为供试菌株，应用ＭＡＴＬＡＢ软
件和代谢流分析方法定量研究添加苹果酸后Ｌ谷氨酸发酵中、后期胞内的代谢流迁移。在 Ｌ 谷氨酸发酵中、后
期添加 ２０ｇ／Ｌ苹果酸后，合成副产物Ｌ 丙氨酸和乳酸的代谢流量明显减少，分别降低了２２１％和１６５％，ＥＭＰ
途径和乙醛酸循环的代谢流分别减少了２２６％和９０９％，ＨＭＰ途径的代谢流增加了２２６％，而Ｌ 谷氨酸生物合
成的代谢流从７３５９％增长至７９９２％，较未添加前提高了６３３％。添加适量苹果酸能使关键节点发生代谢流迁
移，提高了Ｌ谷氨酸合成中心代谢途径的代谢流量。
关键词：黄色短杆菌；Ｌ谷氨酸；线性规划；代谢流分析
中图分类号：Ｑ９３　　　　文献标志码：Ａ　　　　文章编号：１６７２－３６７８（２００９）０５－００５８－０６
ＥｆｅｃｔｓｏｆｍａｌａｔｅｏｎｍｅｔａｂｏｌｉｃｆｌｕｘｔｒａｎｓｆｅｒｏｆＬｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ
ＳＯＮＧＸｉａｎｇ，ＸＩＥＸｉｘｉａｎ，ＸＵＱｉｎｇｙａｎｇ，ＬＩＵＳｈｕｙｕｎ，ＣＨＥＮＮｉｎｇ
（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＣｏｌｅｇｅｏｆＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００４５７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｒｅｇｕｌａｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＬｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ，ｔｈｅｍｅｔａｂｏｌｉｃ
ｆｌｕｘｔｒａｎｓｆｅｒｄｕｒｉｎｇｔｈｅｍｉｄｄｌｅａｎｄｌａｔｅｐｅｒｉｏｄｗｉｔｈｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｍａｌａｔｅｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｗｉｔｈｔｈｅｌｉｎｅａｒｐｒｏ
ｇｒａｍｍｉｎｇｗｉｔｈＭＡＴＬＡＢｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｗｈｅｎ２０ｇ／Ｌｏｆｍａｌａｔｅｗａｓａｄｄｅｄｔｏｔｈｅｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｍｅｄｉｕｍ，ｔｈｅ
ｍｅｔａｂｏｌｉｃｆｌｕｘｏｆｂｙｐｒｏｄｕｃｔｓＬＡｌａａｎｄｌａｃｔｉｃａｃｉｄｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙ２２１％ ａｎｄ１６５％．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，
ｔｈｅｍｅｔａｂｏｌｉｃｃｈａｎｎｅｌｅｄｔｏＥＭＰａｎｄｇｌｙｏｘｙｌｃｉｒｃｌｅｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙ２２６％ ａｎｄ９０９％．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｍｅｔ
ａｂｏｌｉｃｆｌｕｘｃｈａｎｎｅｌｅｄｔｏＨＭＰｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ２２６％．ＴｈｅｍｅｔａｂｏｌｉｃｆｌｕｘｃｈａｎｎｅｌｅｄｔｏｔｈｅＬｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄ
ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｐａｔｈｗａｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ７３５９％ ｔｏ７９９２％．Ｔｈｅａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｌａｔｅｃｈａｎｇｅｄｔｈｅｍｅｔａｂｏｌｉｃ
ｆｌｕｘｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｋｅｙｎｏｄｅｓａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｔｈｅＬｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍｆｌａｖｕｍ；Ｌｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄ；ｌｉｎｅａｒｐｒｏｇｒａｍ；ｍｅｔａｂｏｌｉｃｆｌｕｘａｎａｌｙｓｉｓ
　　目前，基于我国整个氨基酸生产行业产酸水平和
糖酸转化率与国际同行业先进水平（尤其是日本）尚
有很大差距的现状，有必要应用代谢工程等先进方法
改造生产菌株并优化发酵过程控制工艺［１－３］。代谢
流分析（ＭｅｔａｂｏｌｉｃＦｌｕｘＡｎａｌｙｓｉｓ，ＭＦＡ）作为代谢网络
定量分析的重要手段之一，对于理解细胞谷氨酸代谢
的调控机制具有十分重要的意义［４－６］。近年来，国外
对谷氨酸代谢流的详尽研究为数不少［７－１０］，笔者在
前期研究中，已经进行了有关基于途径分析和代谢流
量分析的Ｌ 谷氨酸发酵过程优化方面的的相关研
究［１１－１２］。本文在前期研究构建Ｌ 谷氨酸生物合成
的代谢网络模型并对其进行代谢流量分析的基础上，
定量研究添加苹果酸后Ｌ谷氨酸发酵中后期胞内的
代谢流迁移，确定关键节点处代谢流量的分配变化对
Ｌ谷氨酸生物合成的影响。
１　材料及方法
１１　菌种
黄色短杆菌（Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍｆｌａｖｕｍ）ＧＤＫ ９，天
津科技大学代谢工程研究室保藏菌株。
１２　培养基
参见文献［１１］。
１３　培养方法
１３１　斜面活化培养
３２℃培养２０～２４ｈ。
１３２　种子培养
５００ｍＬ三角瓶中装液量２０ｍＬ，９层纱布封口，于
旋转式摇床上２００ｒ／ｍｉｎ、３２℃振荡培养８～１０ｈ。
１３３　１０Ｌ罐发酵
１０Ｌ发酵罐中装液量６Ｌ，接种量６００ｍＬ，３４～
３９℃，通风比１∶１，自动流加氨水控制ｐＨ７０，通过
流加泡敌消泡，搅拌转速依据所需设定，发酵到一
定时间开始流加质量分数为８０％葡萄糖补料液发
酵３６ｈ。
１４　分析方法［１１］
１４１　生物量的测定
吸取０５ｍＬ试样菌液到１０ｍＬ蒸馏水中，摇匀，
采用７５２分光光度计，６２０ｎｍ下测定其ＯＤ值。
１４２　发酵液中氨基酸含量的测定
采用ＥｌｉｔｅＡＡＡ氨基酸分析仪进行柱前衍生测
定，色谱分离条件：柱温３３℃；检测波长３６０ｎｍ；流
动相总流量 １ｍＬ／ｍｉｎ。
１４３　残糖、谷氨酸和乳酸的测定
采用ＳＢＡ ４０Ｃ生物传感仪测定。
１４４　溶氧及ｐＨ
在线测定。
１５　谷氨酸生物合成代谢流平衡模型的建立方法
谷氨酸生物合成代谢流平衡模型的建立及添
加苹果酸前代谢流量计算见文献［１１］。Ｌ 谷氨酸
生物合成的代谢网络如图１所示。化学计量方程见
附表１。反应速率方程组见附表２。
２　结果与讨论
２１　理想代谢流量分布
在前期研究工作中，已运用基元模型分析方法
对Ｌ谷氨酸发酵过程进行了途径分析［１２］，得到了
Ｌ谷氨酸合成的理想代谢途径，并且计算出了 Ｌ
谷氨酸合成的理想代谢流分布，结果见图１。
（１）ＡｃＣｏＡ：ＡｃｅｔｙｌｃｏｅｎｚｙｍｅＡ；（２）Ｇ６Ｐ：Ｇｌｕｃｏｓｅ６ｐｈｏｓｐｈａｔｅ；
（３）ＰＥＰ：Ｐｈｏｓｐｈｏｅｎｏｌｐｙｒｕｖａｔｅ；（４）ＡＳＡ：Ａｓｐａｒｔａｔｅｓｅｍｉａｌｄｅｈｙｄｅ；
（５）Ｆ６Ｐ：Ｆｒｕｃｔｏｓｅ６ｐｈｏｓｐｈａｔｅ；（６）ＧＡＰ：Ｇｌｙｃｅｒａｄｅｈｙｄｅ３ｐｈｏｓｐｈａｔｅ；
（７）ＳｕｃＣｏＡ：ＳｕｃｃｉｎｙｌｃｏｅｎｚｙｍｅＡ；（８）Ｒｉｂ５Ｐ：Ｒｉｂｏｓｅ５ｐｈｏｓｐｈａｔｅ；
（９）Ｒｉｂｕ５Ｐ：Ｒｉｂｕｌｏｓｅ５ｐｈｏｓｐｈａｔｅ；（１０）Ｘｙ１５Ｐ：Ｘｙｌｕｌｏｓｅ５ｐｈｏｓｐｈａｔｅ；
（１１）Ｓｅｄ７Ｐ：Ｓｅｄｏｈｅｐｔｕｌｏｓｅ７ｐｈｏｓｐｈａｔｅ；
（１２）Ｅ４Ｐ：Ｅｒｙｔｈｒｏｓｅ４ｐｈｏｓｐｈａｔｅ；（１３）ＯＡＡ：Ｏｘａｌｏａｃｅｔａｔｅ
图１　Ｌ 谷氨酸生物合成代谢网络及理想代谢流分布
Ｆｉｇ．１　Ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｐａｔｈｗａｙａｎｄｉｄｅａｌｍｅｔａｂｏｌｉｃ
ｆｌｕｘｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＬｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ
由图１可知，在理想代谢途径中，Ｌ 谷氨酸的
最大理论摩尔得率为１００％，而其相应的质量得率
为８１７％。
在Ｌ谷氨酸合成的理想代谢途径中，丙酮酸向
丙氨酸和乳酸转化的酶活性完全丧失，反应完全被
阻断，这样可以使代谢流最大限度地流向合成Ｌ谷
氨酸的方向。因此，丙酮酸是Ｌ谷氨酸合成的关键
节点。
异柠檬酸既是Ｌ谷氨酸合成的直接前体，亦是
Ｌ谷氨酸合成的关键节点。异柠檬酸合成所需的
９５　第５期 宋翔等：苹果酸对Ｌ谷氨酸发酵代谢流迁移的影响
草酰乙酸是由乙醛酸循环和 ＣＯ２固定反应所提供
的。而异柠檬酸本身又是从 ＴＣＡ循环转向乙醛酸
循环的入口代谢物，故异柠檬酸作为Ｌ谷氨酸合成
的关键节点，有着调节和平衡ＴＣＡ循环与乙醛酸循
环间流量分配比例的关键作用。
２２　添加苹果酸前后的代谢流迁移
本文拟对细胞的整体代谢网络进行代谢网络
定量分析，并以此为着手点，着重对添加苹果酸前
后Ｌ谷氨酸生物合成中的关键节点所发生的代谢
流迁移进行分析，以期找到菌种改造和发酵过程控
制优化的新突破点，继而进一步强化Ｌ谷氨酸生物
合成代谢流，从而使Ｌ谷氨酸发酵产酸水平及糖酸
转化率得以大幅度提高。
前期研究工作表明６ 磷酸葡萄糖、丙酮酸和异
柠檬酸是黄色短杆菌 ＧＤＫ ９合成 Ｌ 谷氨酸代谢
网络的关键节点。当ＥＭＰ途径的流量超过 ＴＣＡ循
环的代谢能力时，丙酮酸的进一步代谢受阻，故通
过其它途径进行代谢，进而导致乳酸、Ｌ 丙氨酸等
副产物的生成，造成碳架的浪费。因此，在补料分
批发酵生产 Ｌ 谷氨酸的过程中，适当减少 ＥＭＰ途
径的代谢流量，降低副产物乳酸、Ｌ 丙氨酸、Ｌ 赖
氨酸等的生成以及控制乙醛酸循环和 ＴＣＡ循环间
的流量分配是提高Ｌ 谷氨酸发酵产酸率和糖酸转
化率的关键。
在发酵培养基中不添加或添加２０ｇ／Ｌ苹果酸
（除苹果酸外其他培养基组分及发酵条件均控制在
同一水平且耗糖总质量一致），分别对其发酵中、后
期进行代谢流分析，并对其代谢流迁移进行研究。
测定发酵中、后期葡萄糖、３种氨基酸（Ｌ 谷氨酸、
Ｌ丙氨酸、Ｌ 赖氨酸）和乳酸的质量浓度，并对其
变化速率及代谢流量进行计算，结果分别见表１、表
２。运用ＭＡＴＬＡＢ软件通过线形规划计算得到苹果
酸添加前后Ｌ谷氨酸发酵中后期的代谢流分布，结
果分别见图２、图３。
表１　添加苹果酸前后代谢产物的质量浓度
Ｔａｂｌｅ１　Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓｗｉｔｈｏｒｗｉｔｈｏｕｔａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｍａｌａｔｅ
ρ（苹果酸）／
（ｇ·Ｌ－１）
时间／ｈ
ρ／（ｇ·Ｌ－１）
葡萄糖 Ｌ丙氨酸 乳酸 Ｌ赖氨酸 Ｌ谷氨酸
０
１６ ７ １７ ０９ ０３ ４２
３２ １０ ２３ ３６ １３ １２２
２０
１６ ８ １４ ０７ ０２ ４０
３２ ９ １９ ３１ １０ １３３
表２　添加苹果酸前后代谢产物变化速率及代谢流量
Ｔａｂｌｅ２　Ｖａｒｉａｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄｍｅｔａｂｏｌｉｃｆｌｕｘｏｆｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓｗｉｔｈｏｒｗｉｔｈｏｕｔａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｍａｌａｔｅ
胞外物质 相对分子质量
消耗·积累速率／（ｇ·Ｌ－１·ｈ－１） 消耗·积累速率／（ｍｏｌ·Ｌ－１·ｈ－１） 代谢流
无苹果酸 添加苹果酸 无苹果酸 添加苹果酸 无苹果酸 添加苹果酸
葡萄糖 １８０ ８３ ８９ ００４６１１ ００４９４４ １００ １００
Ｌ丙氨酸 ８９１ ００３７５ ００３１２５ ００００４２１ ００００３５１ ０９１１ ０７１０
乳酸 ９０ ０１６９ ０１５ ０００１８８ ０００１６７ ４０５ ３３８
Ｌ赖氨酸 １４６１９ ００６２５ ００５ ００００４２８ ００００３４２ ０９２６ ０６９２
Ｌ谷氨酸 １４７１３ ５０ ５８１２５ ００３３９８ ００３９５１ ７３５９ ７９９２
　　由图２、图３可知：添加２０ｇ／Ｌ苹果酸后生成
Ｌ丙氨酸的代谢流（ｒ２６）降低了２２１％，生成乳酸
的代谢流（ｒ２５）降低了１６５％，生成 Ｌ 赖氨酸的代
谢流（ｒ２８）降低了２５３％。由此可知，苹果酸的添
加可以有效阻遏副产物乳酸、Ｌ 丙氨酸和 Ｌ 赖氨
酸的生成和积累，使得由丙酮酸节点流向Ｌ谷氨酸
生物合成途径的代谢流明显增加，从而利于Ｌ谷氨
酸的大量积累。
０６ 生　物　加　工　过　程　　 第７卷　
图２　未添加苹果酸时Ｌ 谷氨酸合成代谢流分布
Ｆｉｇ．２　ＭｅｔａｂｏｌｉｃｆｌｕｘｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＬｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄ
ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｗｉｔｈｏｕｔａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｍａｌａｔｅ
图３　添加苹果酸后Ｌ 谷氨酸合成代谢流分布
Ｆｉｇ．３　ＭｅｔａｂｏｌｉｃｆｌｕｘｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＬｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄ
ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｗｉｔｈａｄｄｉｔｉｏｎｏｆｍａｌａｔｅ
２３　添加苹果酸前后ＩＣＩ节点代谢流量变化
异柠檬酸是Ｌ谷氨酸生成途径中的关键节点，
亦是Ｌ谷氨酸生物合成的直接前体。由图２、图３
可知，未添加苹果酸时进入乙醛酸循环的代谢流为
４１６６，而继续进入ＴＣＡ循环的代谢流为７７８８。添
加２０ｇ／Ｌ苹果酸后，进入乙醛酸循环的代谢流为
３２５７，而继续进入ＴＣＡ循环的代谢流为８１２３。苹
果酸作为乙醛酸循环的终产物，对催化乙醛酸循环
第１步反应（ｒ１５）的异柠檬酸裂解酶有一定的反馈
抑制作用，故其适量添加可使一部分乙醛酸循环的
代谢流向着继续ＴＣＡ循环的方向发生迁移，使异柠
檬酸更多的生成 α ＫＧ，进而更多的生成 Ｌ 谷氨
酸，而非合成乙醛酸和琥珀酸。
２４　添加苹果酸前后Ｇ６Ｐ节点代谢流量变化
由图２、图３可知，未添加苹果酸时进入ＥＭＰ的
代谢流为９９８４，进入 ＨＭＰ途径的代谢流为０１６。
添加２０ｇ／Ｌ苹果酸后，进入 ＥＭＰ的代谢流为
９７５８，进入 ＨＭＰ途径的代谢流为 ２４２。由此可
知，添加苹果酸可以增加 ＨＭＰ途径代谢流量，减弱
ＥＭＰ途径代谢流量。而 ＥＭＰ途径向 ＨＭＰ途径发
生的代谢流迁移，使 ＨＭＰ途径的流量增加，从而增
加了作为Ｌ谷氨酸合成中心代谢途径中关键反应
所需还原力的 ＮＡＤＰＨ的量，进而使更多的代谢流
流向Ｌ谷氨酸。
２５　添加苹果酸前后Ｐｙｒ节点代谢流量变化
丙酮酸也是Ｌ谷氨酸生成途径中的关键节点。
ＴＣＡ循环以及有机酸、氨基酸的合成都需要丙酮酸
的直接或间接参与。由图２、图３可知，未添加苹果
酸时由Ｐｙｒ生成乳酸和 Ｌ 丙氨酸的代谢流分别为
４０５和０９１。在添加苹果酸后由 Ｐｙｒ生成乳酸和
Ｌ丙氨酸的代谢流分别为３３８和０７１。苹果酸的
添加减弱了ＥＭＰ途径，缓解了ＥＭＰ途径和ＴＣＡ循
环之间存在的“碳源溢流”［１３－１４］，从而减少流向副
产物（乳酸和Ｌ 丙氨酸）代谢流并向 Ｌ 谷氨酸合
成途径发生代谢流迁移。另外，苹果酸作为ＴＣＡ循
环的主要产物之一，其添加会对作为ＴＣＡ循环限速
酶的柠檬酸合成酶的活性产生一定抑制作用，从而
限制ＴＣＡ循环代谢流量过多，减少 ＣＯ２的生成，进
而避免了碳架的大量浪费。
３　结　论
应用代谢流分析技术定量研究了添加适量苹
果酸对Ｌ谷氨酸发酵过程中后期细胞内代谢流迁
移的影响。苹果酸的添加使合成副产物Ｌ丙氨酸、
乳酸、Ｌ 赖氨酸的代谢流量分别减少了 ２２１％、
１６　第５期 宋翔等：苹果酸对Ｌ谷氨酸发酵代谢流迁移的影响
１６５％、２５３％，ＥＭＰ途径和乙醛酸循环的代谢流
分别减少了２２６和９０９，ＨＭＰ途径的代谢流增加
了２２６，而Ｌ 谷氨酸生物合成的代谢流从 ７３５９
增长至７９９２，较未添加前提高了６３３％。
参考文献：
［１］　张蓓．代谢工程［Ｍ］．天津：天津大学出版社，２００３：１４９１５４．
［２］　陈宁．氨基酸工艺学［Ｍ］．北京：中国轻工业出版社，２００７：
７７８３．
［３］　王峥，郝宁，许琳，等．谷氨酸棒杆菌生物合成 Ｌ 鸟氨酸的代
谢流分析［Ｊ］．南京工业大学学报：自然科学版，２００９，３１（４）：
３６４０．
ＷａｎｇＺｈｅｎｇ，ＨａｏＮｉｎｇ，ＸｕＬｉｎ，ｅｔａｌ．Ｍｅｔａｂｏｌｉｃｆｌｕｘａｎａｌｙｓｉｓｏｆ
ＬｏｒｎｉｔｈｉｎｅｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｂｙＣｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍｇｌｕｔａｍｉｃｕｍ［Ｊ］．Ｊｏｕｒ
ｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ，
２００９，３１（４）：３６４０．
［４］　ＳｃｈｕｓｔｅｒＳ，ＫｌａｍｔＳ，ＷｅｃｋｗｅｒｔｈＷ，ｅｔａｌ．Ｕｓｅｏｆｎｅｔｗｏｒｋａｎａｌｙｓｉｓ
ｏｆｍｅｔａｂｏｌｉｃｓｙｓｔｅｍｓｉｎｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｊ］．ＢｉｏＰｒｏｃｅｓｓＢｉｏｓｙｓ
Ｅｎｇ，２００２，２４：３６３３７２．
［５］　ＧｏｅｌＡ，ＦｅｒａｎｃｅＪ，ＪｅｏｎｇＪ，ｅｔａｌ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｍｅｔａｂｏｌｉｃｆｌｕｘｅｓｉｎ
ｂａｔｃｈａｎｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｕｌｔｕｒｅｓｏｆＢａｃｉｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓ［Ｊ］．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ
Ｂｉｏｅｎｇ，１９９３，４２（４）：６８６６９６．
［６］　ＶａｌｉｎｏＪＪ，ＳｔｅｐｈａｎｏｐｏｕｌｏｓＧ．Ｍｅｔａｂｏｌｉｃｆｌｕｘｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｉｎ
Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍｇｌｕｔａｍｉｃｕｍｄｕｒｉｎｇｇｒｏｗｔｈａｎｄｌｙｓｉｎｅｏｖｅｒｐｒｏｄｕｃ
ｔｉｏｎ［Ｊ］．ＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌＢｉｏｅｎｇ，１９９３，４１（６）：６３３６４６．
［７］　ＫｉｍｕｒａＥ．Ｍｅｔａｂｏｌｉｃｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆｇｌｕｔａｍａｔｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ［Ｍ］∥
ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＢｉｏｃｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ／Ｂｉｏｔｅｅｈｒｏｌｏｇｙ．Ｂｅｒｌｉｎ／Ｈｅｉ
ｄｅｌｂｅｒｇ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，２００３：３７５７．
［８］　ＳｈｉｍｉｚｕＨ，ＨｉｒａｓａｗａＴ．Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｍｅｔａ
ｂｏｌｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｍ］∥ＡｍｉｎｏＡｃｉｄＢｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ．Ｂｅｒｌｉｎ／Ｈｅｉｄｅｌ
ｂｅｒｇ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，２００７：１３８．
［９］　ＴａｋａｃＳ，ＣａｌｉｋＧ，ＭａｖｉｔｕｎａＦ，ｅｔａｌ．Ｍｅｔａｂｏｌｉｃｆｌｕｘｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
ｆｏｒｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＬｇｌｕｔａｍａｔｅ［Ｊ］．ＥｎｚｙｍｅａｎｄＭｉ
ｃｒｏｂｉａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９８，２３（５）：２８６３００．
［１０］ＰｉｅｒｅＧｏｕｒｄｏｎ，ＮｉｃｈｏｌａｓＤ．Ｌｉｎｄｌｅｙ．Ｍｅｔａｂｏｌｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇｌｕｔａ
ｍａｔｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｂｙＣｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍｇｌｕｔａｍｉｃｕｍ［Ｊ］．Ｍｅｔａｂｏｌｉｃ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９９９，１，２２４２３１．
［１１］杜军，陈宁，刘辉，等．基于代谢流量分析的 Ｌ 谷氨酸发酵过
程优化［Ｊ］．中国食品报，２００８，８（２）：３０３５．
ＤｕＪｕｎ，ＣｈｅｎＮｉｎｇ，ＬｉｕＨｕｉ，ｅｔａｌ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｅｔａｂｏｌｉｃｆｌｕｘ
ａｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＬｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ
［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎｅｓｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＦｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
２００８，８（２）：３０３５．
［１２］杜军，刘辉，徐庆阳，等．基于途径分析的 Ｌ 谷氨酸发酵条件
优化［Ｊ］．食品与发酵工业，２００７，３３（１１）：９１２．
ＤｕＪｕｎ，ＬｉｕＨｕｉ，ＸｕＱｉｎｇｙａｎｇ，ｅｔａｌ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐａｔｈｗａｙａ
ｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＬｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｆｏｏｄ
ａｎｄＦｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，２００７，３３（１１）：９１２．
［１３］陈宁，刘辉．柠檬酸钠酯对 Ｌ 亮氨酸发酵代谢流分布的影响
［Ｊ］．高校化学工程学报，２００８，２２（３）：４７８－４８３．
ＣｈｅｎＮｉｎｇ，ＬｉｕＨｕｉ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｓｏｄｉｕｍｃｉｔｒａｔｅｏｎｍｅｔａｂｏｌｉｃｆｌｕｄｉｓ
ｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆＬｌｅｕｃｉｎｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｂｙ Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｆｌａｖｕｍ
ＴＫ０３０３［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＣｈｉｎｅｓｅＵｎｉｖｅｒ
ｓｉｔｉｅｓ，２００８，２２（３）：４７８４８３．
［１４］ＭａｊｅｗｓｋｉＲＡ，ＤｏｍａｃｈＭＭ．Ｓｉｍｐｌｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｖｉｅｗ
ｏｆａｃｅｔａｔｅｏｖｅｒｆｌｏｗｉｎＥ．ｃｏｌｉ［Ｊ］．ＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌＢｉｏｅｎｇ，１９９０，３５
（７）：
櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒
７３２７３８．
附表１　化学计量方程
ｒ１：Ｇｌｃ＋ＰＥＰ＝Ｇ６Ｐ＋Ｐｙｒ
ｒ２：Ｇ６Ｐ＋Ｈ２Ｏ＋２ＮＡＤＰ＝ＲＩＢＵ５Ｐ＋ＣＯ２＋２ＮＡＤＰＨ
ｒ３：ＲＩＢＵ５Ｐ＝ＸＹＬ５Ｐ
ｒ４：ＲＩＢＵ５Ｐ＝ＲＩＢ５Ｐ
ｒ５：ＸＹＬ５Ｐ＋ＲＩＢ５Ｐ＝ＳＥＤ７Ｐ＋ＧＡＰ
ｒ６：ＸＹＬ５Ｐ＋Ｅ４Ｐ＝Ｆ６Ｐ＋ＧＡＰ
ｒ７：ＧＡＰ＋ＳＥＤ７Ｐ＝Ｆ６Ｐ＋Ｅ４Ｐ
ｒ８：Ｇ６Ｐ＝Ｆ６Ｐ
ｒ９：Ｆ６Ｐ＋ＡＴＰ＝２ＧＡＰ＋ＡＤＰ
ｒ１０：ＧＡＰ＋ＮＡＤ＋ＡＤＰ＝ＰＥＰ＋ＮＡＤＨ＋ＡＴＰ＋Ｈ２Ｏ
ｒ１１：ＰＥＰ＋ＡＤＰ＝ＡＴＰ＋Ｐｙｒ
ｒ１２：Ｐｙｒ＋ＣｏＡ＋ＮＡＤ＝ＡｃＣｏＡ＋ＣＯ２＋ＮＡＤＨ
ｒ１３：ＡｃＣｏＡ＋ＯＡＡ＝ＣｏＡ＋ＣＩＴ
ｒ１４：ＣＩＴ＝ＩＣＩ
ｒ１５：ＩＣＩ＝ＳＵＣ＋ＧＬＹＯＸＹ
ｒ１６：ＡｃＣｏＡ＋ＧＬＹＯＸＹ＝ＣｏＡ＋ＭＡＬ
ｒ１７：ＩＣＩ＋Ｈ２Ｏ＋ＮＡＤＰ＝α－ＫＧ＋ＣＯ２＋ＮＡＤＰＨ
ｒ１８：ＮＨ３＋α－ＫＧ＋ＮＡＤＰＨ＝Ｇｌｕ＋Ｈ２Ｏ＋ＮＡＤＰ
ｒ１９：α－ＫＧ＋ＣｏＡ＋ＮＡＤ＝ＳＵＣＣｏＡ＋ＣＯ２＋ＮＡＤＨ
ｒ２０：ＳＵＣＣｏＡ＋ＡＤＰ＝ＳＵＣ＋ＣｏＡ＋ＡＴＰ
ｒ２１：ＳＵＣ＋ＦＡＤ＝ＦＵＭ＋ＦＡＤＨ２
ｒ２２：ＦＵＭ＝ＭＡＬ
ｒ２３：ＭＡＬ＋Ｈ２Ｏ＋ＮＡＤ＝ＯＡＡ＋ＮＡＤＨ
ｒ２４：ＰＥＰ＋ＣＯ２＝ＯＡＡ
ｒ２５：Ｐｙｒ＋ＮＡＤＨ＝Ｌａｃ＋ＮＡＤ
ｒ２６：Ｐｙｒ＋Ｇｌｕ＝Ａｌａ＋α－ＫＧ
ｒ２７：ＯＡＡ＋Ｇｌｕ＋ＡＴＰ＋ＮＡＤＰＨ＝α－ＫＧ＋ＡＳＡ＋ＮＡＤＰ＋ＡＤＰ＋Ｐ
ｒ２８：ＡＳＡ＋ＰＹＲ＋ＮＡＤＰＨ＋ＳｕｃＣｏＡ＋Ｇｌｕ＝Ｌｙｓ＋
ＮＡＤＰ＋Ｓｕｃ＋ＣｏＡ＋α－ＫＧ＋ＣＯ２
ｒ２９：Ｇｌｕ＝Ｇｌｕｅｘ
附表２　反应速率方程组
（１）Ｇ６Ｐ：ｒ１－ｒ２－ｒ８＝０
（２）Ｆ６Ｐ：ｒ６＋ｒ７＋ｒ８－ｒ９＝０
（３）ＧＡＰ：ｒ５＋ｒ６－ｒ７＋２ｒ９－ｒ１０＝０
２６ 生　物　加　工　过　程　　 第７卷　
（４）ＰＥＰ：－ｒ１＋ｒ１０－ｒ１１－ｒ２４＝０
（５）Ｐｙｒ：ｒ１＋ｒ１１－ｒ１２－ｒ２５－ｒ２６－ｒ２８＝０
（６）ＡｃＣｏＡ：ｒ１２－ｒ１３－ｒ１６＝０
（７）Ｒｉｂｕ５Ｐ：ｒ２－ｒ３－ｒ４＝０
（８）Ｘｙｌ５Ｐ：ｒ３－ｒ５－ｒ６＝０
（９）Ｒｉｂ５Ｐ：ｒ４－ｒ５＝０
（１０）Ｓｅｄ７Ｐ：ｒ５－ｒ７＝０
（１１）Ｅ４Ｐ：ｒ７－ｒ６＝０
（１２）ＯＡＡ：－ｒ１３＋ｒ２３＋ｒ２４－ｒ２７＝０
（１３）ＣＩＴ：ｒ１３－ｒ１４＝０
（１４）ＩＣＩ：ｒ１４－ｒ１５－ｒ１７＝０
（１５）α－ＫＧ：ｒ１７－ｒ１８－ｒ１９＋ｒ２６＋ｒ２７＋ｒ２８＝０
（１６）ＳｕｃＣｏＡ：ｒ１９－ｒ２０－ｒ２８＝０
（１７）ＳＵＣ：ｒ１５＋ｒ２０－ｒ２１＋ｒ２８＝０
（１８）ＦＵＭ：ｒ２１－ｒ２２＝０
（１９）ＭＡＬ：ｒ１６＋ｒ２２－ｒ２３＝０
（２０）ＧＬＹＯＸＹ：ｒ１５－ｒ１６＝０
（２１）Ｇｌｕ：ｒ１８－ｒ２６－ｒ２７－ｒ２８－ｒ２９＝０
（２２）ＡＳＡ：ｒ２７－ｒ２８＝０
（２３）ＣｏＡ：－ｒ１２＋ｒ１３＋ｒ１６－ｒ１９＋ｒ２０＋ｒ２８＝０
（２４）ＮＡＤＰＨ：
櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒
２ｒ２＋ｒ１７－ｒ１８－ｒ２７－ｒ２８＝０
国外动态
欧美兴建大型生物基丁二酸装置
在加拿大蒙特利尔召开的第六届工业生物技术和生物加工世界大会上，ＤＮＰ绿色技术公司总裁吉恩
佛朗哥斯华克透露，ＢｉｏＡｍｂｅｒ公司在法国Ｐｏｍａｃｌｅ的２０００ｔ／ａ示范装置将在２００９年１０月开始批量生产生
物基丁二酸。大型生物基丁二酸生产装置建设将在２０１１年前后开始启动。
美国的Ｍｙｒｉａｎｔ技术公司专用化学品经理阿里夫萨乐哈也表示，公司将在２０１０年下半年开始商业化生
产生物基丁二酸，２００９年第四季度将向客户出售数以吨计的生物基丁二酸以检验产品的规格和质量。
荷兰生命科学和材料公司帝斯曼近期也表示，该公司与罗盖特公司在法国 Ｌｅｓｔｒｅｍ合作新建的产能为
５００ｔ／ａ的生物基丁二酸示范装置将在今年底前开始运营。帝斯曼白色生物技术公司生物基化学品和燃料
部门负责人称：“在进一步优化生物基丁二酸的生产工艺后，计划２０１１～２０１２年将这套示范装置升级为大型
商业化装置。”
日研究称绿茶提取物经加工后可抑制流感病毒
日本大阪大学和横滨市卫生研究所研究人员利用一种绿茶提取物开发出一种新型抗流感药物。这种
药物是利用绿茶中的儿茶素ＥＧＣＧ加工而成的。此前人们已知道ＥＧＣＧ具有抑制病毒的作用，但直接饮用
绿茶，ＥＧＣＧ会立刻在体内分解，无法发挥作用。为此，研究人员让ＥＧＣＧ与一种脂肪酸相结合，使其在体内
不被分解。
研究人员把加工后的ＥＧＣＧ混入季节性流感或禽流感病毒中，再注射入狗的肾脏细胞，研究病毒的感染
能力。结果发现，加工后的ＥＧＣＧ抑制病毒感染的效果可媲美抗流感药物达菲。研究人员的分析显示，经过
加工的ＥＧＣＧ确实能防止病毒入侵细胞，即使病毒成功入侵，也能抑制它在细胞中的增殖。
科学家用胚胎细胞培养出功能健全牙齿
日本东京理科大学科技研究所的崇史香织（ＴａｋａｓｈｉＴｓｕｊｉ）领导的研究组已经利用从胚胎里获得的细胞，
移植３７ｄ后，让成年老鼠长出了功能健全的牙齿。这些新牙还拥有神经元，老鼠在疼痛试验中做出了反应。
他们希望以后利用该技术培养出功能健全的生物工程器官，用来取代因疾病、受伤或衰老而受损或失去的
器官。
（文伟河）
３６　第５期 宋翔等：苹果酸对Ｌ谷氨酸发酵代谢流迁移的影响