金屬離子對(duì)黃原膠發(fā)酵生物合成的影響.pdf

1、黃原膠（Xanthan Gum）是由野油菜黃單胞菌（Xanthomonas campestris）以碳水化合物為主要底物發(fā)酵產(chǎn)生的一種酸性胞外多糖。 本論文通過(guò)添加不同濃度金屬離子的一系列搖瓶及發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，對(duì)黃原膠生物合成途徑，包括糖酵解（EMP）、磷酸戊糖途徑（HMP）、2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡糖酸途徑（ED）中關(guān)鍵酶的活性進(jìn)行了研究，包括EMP途徑中的丙酮酸激酶，（PYK）及HMP途徑中的6-磷酸葡萄糖脫氫酶，（G-6-P

2、DH），為黃原膠發(fā)酵提供了酶學(xué)證據(jù)。此外，通過(guò)對(duì)發(fā)酵過(guò)程中另外一些菌體代謝信息，包括殘?zhí)恰钡臏y(cè)定，結(jié)合酶活性研究，為進(jìn)一步優(yōu)化黃原膠發(fā)酵生產(chǎn)工藝提供理論指導(dǎo)意義，另一個(gè)重要目的是通過(guò)比較搖瓶發(fā)酵及罐發(fā)酵這兩種不同發(fā)酵工藝的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出它們之間的相關(guān)聯(lián)系及區(qū)別。 本文內(nèi)容主要分為以下三個(gè)方面： 一、單因子影響下野油菜黃單胞菌生物合成黃原膠的酶學(xué)分析； 二、黃原膠生物合成過(guò)程中金屬離子對(duì)殘?zhí)恰钡挠绊懀?

3、 三、分析黃原膠合成途徑的有機(jī)酸含量，得出它們與酶活之間的關(guān)系，優(yōu)化代謝網(wǎng)絡(luò)，為充分發(fā)揮野油菜黃單胞菌生物合成黃原膠代謝潛能提供理論依據(jù)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： 一、在兩種發(fā)酵方式中，G-6-PDH活性的變化趨勢(shì)是24h處活性較低，36h出現(xiàn)反彈，48h大幅降低，60h處出現(xiàn)反彈，72h處降至最低點(diǎn)。PYK活性呈現(xiàn)總體上升趨勢(shì)，在60h處略微下降隨后繼續(xù)上升，但和48h基本處于同一水平。 二、金屬離子對(duì)黃原膠生物合成

4、酶活性的改變起著重要的作用。Mg2+是糖代謝過(guò)程中許多酶發(fā)生作用的催化因子，Ca2+可促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)，在黃原膠罐發(fā)酵過(guò)程中，0．40g/100mlMg2+和0．60g/100mlCa2+是G-6-PDH的激活劑，可以提高其活性，其中Ca2+影響最大，與對(duì)照組相比可提高其酶活5～7倍，而0．04g/100ml Mn2+存在時(shí)對(duì)PYK活性的提高明顯。 三、在兩種發(fā)酵方式中，發(fā)酵液殘?zhí)呛烤氏陆第厔?shì)，且在60h以后變化不大，趨于平

5、穩(wěn)。在罐發(fā)酵實(shí)驗(yàn)中，0．6g/100ml的Ca2+可以提高碳源的利用率，而Mg2+和CO2+則相反，會(huì)降低其發(fā)酵過(guò)程中碳源的利用率。 四、黃原膠生物合成過(guò)程氨氮含量總體呈下降趨勢(shì)，24h至36h較明顯，36h至48h是一個(gè)平穩(wěn)期，隨后再次明顯下降，60h至發(fā)酵結(jié)束變化不大。這與殘?zhí)亲兓厔?shì)一致。0．04g/100mlMn2+及0．60g/100mlCa2+會(huì)在發(fā)酵后期提高其氮源的利用率，而添加0．0016g/100ml Co2+

6、的氨氮含量略微升高，說(shuō)明其降低了發(fā)酵中氮源的利用率。 五、比較搖瓶實(shí)驗(yàn)和罐實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出，金屬離子對(duì)黃原膠生物合成關(guān)鍵酶活性及殘?zhí)堑挠绊懺趦煞N發(fā)酵方式中基本保持一致。所不同的體現(xiàn)在Mg2+和Co2+，前者在罐發(fā)酵過(guò)程中，發(fā)酵初期及末期G-6-PDH活性略低于對(duì)照組，而搖瓶實(shí)驗(yàn)中其對(duì)該酶活性的提高貫穿全程，后者在搖瓶實(shí)驗(yàn)中各個(gè)時(shí)間檢測(cè)點(diǎn)都提高了殘?zhí)呛?，而在罐發(fā)酵實(shí)驗(yàn)中該影響主要表現(xiàn)在60h之前，可能原因尚需進(jìn)一步研究。 六