Лимонная кислота образуется Л. niger (и другими грибами) в цикле трикарбоновых кислот (ЦТК) в результате конденсации оксалоацетата и ацетил-КоА, осуществляемой цитрат-синтазой.
Необходимые для реакции оксалоацетат и ацетил-КоА образуются из двух молекул пирувата: одна молекула пирувата подвергается декарбоксилированию с образованием ацетил-КоА, вторая — карбоксилируется, давая оксалоацетат. Пируват образуется по фруктозобисфосфатному пути (пути Эмбдена, Мейр-гофа — Парнаса). Все ферменты этого пути, а также пируватде-гидрогеназа, пируваткарбоксилаза и цитрат-синтаза обнаружены у A. niger. Полагают, что аконитат-гидратаза (аконитаза) и изоцитрат-дегидрогеназа, ответственные за метаболизм лимонной кислоты в ЦТК, хотя и присутствуют в клетках гриба в период синтеза этой кислоты, однако их активность ограничена дефицитом ионов металлов (Fe, Мп), низким значением рН среды, а также рядом образовавшихся метаболитов. Аконитат-гидратаза — железо-протеин: для ее активации необходим ион Fe2+, а ингибитором фермента является Н2О2, накапливающаяся в Fe-дефицитных клетках гриба. В отношении изоцитратдегидрогеназы установлено, что ферроцианид калия ингибирует этот фермент. В связи с этим становится понятным положительный эффект присутствия избытка данной соли в среде на процесс накопления кислоты. Другим ингибитором изоцитратдегидрогеназы служит лимонная кислота, накапливающаяся в клетках в высокой концентрации и угнетающая активность фермента.
Таким образом, представления в отношении причин сверхсинтеза грибами лимонной кислоты можно суммировать следующим образом. Лимонная кислота — обычный метаболит ЦТК и в небольшом количестве присутствует в клетках разных микроорганизмов. Некоторые грибы (в первую очередь Л. niger) способны синтезировать огромные количества этой кислоты. Сверхсинтез лимонной кислоты происходит при лимитировании роста грибов-продуцентов минеральными компонентами среды и одновременном избыточном содержании источника углерода.