代谢控制发酵是一种利用遗传学或其他生物化学方法，在脱氧核糖核酸（DNA）的分子水平上人为地改变和控制微生物的代谢途径，以最大限度地积累产物的发酵技术。这种技术最早在氨基酸发酵中得到成功应用，并且是发酵生理学和生物工程领域的重要基础。

关键概念

代谢途径：微生物在生长和代谢过程中使用的化学反应路径。

遗传学方法：通过改变微生物的基因来影响其代谢过程。

产物积累：通过控制发酵条件，使微生物产生的有用代谢产物大量积累。

技术特点

高密度培养：在有限体积的培养基中培养大量微生物。

高产物浓度：在发酵过程中产生高浓度的目标产物。

高产物合成速率：提高微生物合成产物的速率。

高细胞得率：增加单位体积培养基中微生物的数量。

高细胞稳定性：保持微生物在发酵过程中的稳定生长。

应用领域

代谢控制发酵技术被广泛应用于生产抗生素、酶、氨基酸、有机酸、溶剂、醇类、多糖、维生素、蛋白质、生理活性物质、色素等工业微生物产物。

发展历程

20世纪50年代：代谢控制发酵技术开始发展。

基因组学、蛋白质组学和代谢组学：技术进步优化了发酵技术，提高了产物产量和纯度，降低了成本。

控制机制

终产物抑制或激活：通过产物对代谢途径中的酶进行反馈调节。

辅酶水平的活性调节：通过改变辅酶的浓度来影响代谢速率。

酶原的活化：激活不活跃的酶原分子，使其成为活性酶。

细胞膜渗透性的控制：调节细胞膜的通透性，影响物质的进出。

代谢控制发酵技术通过精确调控微生物的代谢途径，实现了对发酵过程的优化，从而提高了生产效率和产品产量。