用糖原料發(fā)酵檸檬酸的生化過(guò)程基本上已被闡明為糖的有氧氧化中的中間產(chǎn)物。在發(fā)酵過(guò)程中，當(dāng)微生物缺乏某些酶或控制發(fā)酵條件時(shí)，抑制了導(dǎo)致檸檬酸繼續(xù)被氧化的酶，并且檸檬酸大量積累。
糖類(lèi)原料主要包括含有淀粉和糖蜜的農(nóng)副產(chǎn)品。淀粉質(zhì)材料需要通過(guò)淀粉酶的作用轉(zhuǎn)化為葡萄糖;糖蜜原料在蔗糖酶的作用下變成葡萄糖和果糖。微生物使用這些單糖來(lái)合成檸檬酸。
直接使用馬鈴薯材料生產(chǎn)檸檬酸是利用黑曲霉產(chǎn)生的淀粉酶糖化淀粉，然后合成檸檬酸。
（1）淀粉糖化
I.淀粉分子的結(jié)構(gòu)
淀粉是一種從許多葡萄糖中脫水和濃縮的多糖。因此，當(dāng)?shù)矸鬯獬善咸烟菚r(shí)，理論產(chǎn)率約為111％。在結(jié)構(gòu)上，它可以分為糖淀粉（直鏈淀粉）和明膠淀粉（支鏈淀粉）。糖淀粉是長(zhǎng)鏈的，其葡萄糖殘基通過(guò)第一個(gè)碳原子和第四個(gè)碳原子上的糖苷鍵連接（圖2-1）。除了第一個(gè)碳原子和第四個(gè)碳原子之間的連接外，明膠淀粉還含有第一個(gè)碳原子和第六個(gè)原子的組合（圖2-2），從而形成一個(gè)分支，
2.淀粉的糖化
由于淀粉的不同結(jié)構(gòu)和酶的高特異性，淀粉向葡萄糖的轉(zhuǎn)化是許多酶的協(xié)同效應(yīng)的結(jié)果。淀粉酶分布廣泛，不同生物存在一些差異。在黑曲霉的情況下，產(chǎn)生的淀粉酶主要是α-淀粉酶，淀粉-1,4葡糖苷酶，淀粉-1,6-葡糖苷酶?麥芽糖酶等。由黑曲霉產(chǎn)生的淀粉酶比其他生物產(chǎn)生的淀粉酶更耐酸，并且可以在較低的pH下糖化。各種淀粉酶的作用如下：
（1）α-淀粉酶當(dāng)酶作用于淀粉時(shí)，它可以任意分解α-1,4糖苷鍵，但它不能分解α-1,6糖苷鍵。該產(chǎn)品是小分子糊精和少量麥芽糖。?葡萄糖等，其作用點(diǎn)如圖2-3所示。在淀粉被α-淀粉酶作用后，粘度迅速降低，因此它也被稱(chēng)為液化酶。用于生產(chǎn)檸檬酸的黑曲霉產(chǎn)生的酶很少，但液化特性非常強(qiáng)。在烹飪發(fā)酵培養(yǎng)基后，粘度非常大。在酶的作用之后，它迅速變薄以改善培養(yǎng)基的流動(dòng)。性交和熱交換都很好。（2）淀粉-1,4葡萄糖苷酶，也稱(chēng)葡萄糖生成酶，黑曲霉的糖化主要依賴(lài)于這種酶。它能分解淀粉-1,4糖苷鍵，從非還原端分解葡萄糖，但不能分解淀粉-1,6糖苷鍵，可以通過(guò)旁路繼續(xù)作用于1,4鍵。這個(gè)結(jié)構(gòu)。 。
（8）麥芽糖酶該酶的功能是將麥芽糖分解為葡萄糖。
黑曲霉富含分解淀粉的酶。當(dāng)然，它不限于上述內(nèi)容。在這里，簡(jiǎn)要介紹了一些關(guān)于主要糖化酶的研究。在這些酶的協(xié)同作用下，淀粉最終轉(zhuǎn)化為葡萄糖，這是檸檬酸發(fā)酵的第一步，即糖化過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，因?yàn)楹谇谷院辛硪环N酶，即轉(zhuǎn)移葡糖苷酶，這會(huì)給發(fā)酵帶來(lái)不利因素。它可以使用痰中的麥芽糖作為供體和痰中的葡萄糖。受體結(jié)合在Co-oH位置以產(chǎn)生異麥芽糖。同時(shí)，麥芽糖可用作供體和受體，并且在非還原基團(tuán)Ct-OH位置進(jìn)行α-結(jié)合以產(chǎn)生潘糖。這兩種糖都是不可發(fā)酵的糖，因此這種酶的存在是高淀粉利用率為?殘?zhí)堑脑蛑弧Ｔ撁概c上述酶不同，其效果是可逆的。如何改變發(fā)酵條件并使其反方向反應(yīng)也值得研究。
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