关于柠檬酸发酵的机制有多种理论，目前大多数学者认为它与三羧酸循环有密切的关系。

糖经糖酵解途径(EMP途径)，形成丙酮酸，丙酮酸羧化形成C4化合物，丙酮酸脱羧形成C2化合物，两者缩合形成柠檬酸。

柠檬酸的溢出代谢

<aside> ⭕ 发酵机理

大量的胞内NH4+和呼吸活性提高，使糖酵解途径的代谢得到加强。葡萄糖经EMP通路分解成为丙酮酸，进入三羧酸循环，在丙酮酸脱氢酶复合物作用下氧化成为乙酰CoA及CO2，然后在柠檬酸合成酶作用下与草酰乙酸缩合而形成柠檬酸，而异柠檬酸脱氢酶、乌头酸酶因受到抑制，而使柠檬酸得以积累。

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黑曲霉之所以能在特定环境条件下累积柠檬酸，是因为在这种环境条件下代谢途径前段的运转速率大于后段的运转速率。

柠檬酸的溢出代谢是黑曲霉特有的遗传、生化机制、培养条件共同起作用的结果。引起溢出代谢的原因包括以下三个方面：

• 高水平的柠檬酸合成能力
• 较低的降解柠檬酸的能力
• 有利于柠檬酸的排出

TCA循环在柠檬酸积累中的调节

1. 大量生成草酰乙酸是积累柠檬酸的关键；
2. 丙酮酸羧化酶和柠檬酸合成酶基本上不受代谢调节的控制或极微弱 ——-组成型
3. TCA循环的阻断或微弱(即顺乌头酸酶、异柠檬酸脱氢酶和α－酮戊二酸脱氢酶活力降低)，导致柠檬酸积累。而且，当柠檬酸浓度超过一定水平（PH降低），就抑制异柠檬酸脱氢酶活力来提高自身的积累。