柠檬酸钠提升L-亮氨酸发酵效率：代谢流分析

"该研究通过代谢流分析方法探讨了柠檬酸钠对L-亮氨酸发酵过程中的代谢流分布影响，特别是在发酵中后期。在不添加柠檬酸钠的情况下，L-亮氨酸的代谢流量为25.4，而在初始培养基中加入2.0 g·L-1的柠檬酸钠后，L-丙氨酸和乙酸的代谢流量显著降低，L-亮氨酸的生物合成代谢流量增加到30.2，提高了18.9%。柠檬酸钠的添加有助于维持EMP途径与TCA循环之间的代谢流量平衡，减少副产物生成，优化L-亮氨酸的合成途径。" 在发酵过程中，代谢流分析是一种重要的工具，用于理解微生物细胞内部的代谢网络和能量转换。在这个特定的研究中，研究者关注的是L-亮氨酸的生产，这是一种重要的氨基酸，广泛应用于医药、食品和饲料工业。L-亮氨酸的发酵通常涉及多种代谢途径，包括糖酵解（EMP途径）和三羧酸循环（TCA循环）。 在L-亮氨酸的发酵过程中，未添加柠檬酸钠时，代谢流主要集中在EMP途径上，其流量达到97.7，这可能导致大量副产物如L-丙氨酸和乙酸的生成，这些副产物会消耗能源并降低L-亮氨酸的产量。然而，当添加2.0 g·L-1的柠檬酸钠后，这种现象发生了变化。柠檬酸钠可能通过影响细胞膜通透性或调节某些关键酶的活性，限制了葡萄糖的供应，导致EMP途径的代谢流减少到87.1，从而减少了副产物的产生。 与此同时，L-亮氨酸的生物合成代谢流显著增强，从25.4增加到30.2，这是一个18.9%的显著提升。这表明柠檬酸钠能够有效地引导代谢流向目标产物，即L-亮氨酸，提高了其合成效率。此外，这种调整也有助于保持EMP途径与TCA循环之间的代谢流量平衡，避免因过度偏向某一条途径而产生的代谢压力。 这项研究揭示了柠檬酸钠作为代谢工程策略的一种有效添加剂，可以优化L-亮氨酸的发酵过程，降低副产物的产生，提高目标产物的产率。这对于工业发酵过程的优化具有重要意义，能够指导生物技术产业在生产L-亮氨酸和其他氨基酸时采用更高效的方法，提高经济效益。