稀土离子Ce～（3+）对谷氨酸棒杆菌S9114生长和发酵的影响

论文摘要

本论文以目前国内广泛使用的谷氨酸棒杆菌S9114为实验菌株,系统研究稀土离子Ce3+对谷氨酸棒杆菌S9114发酵、谷氨酸生物合成途径中主要关键酶的影响以及稀土离子Ce3+在细胞上的分布,剖析了稀土稀土离子Ce3+对谷氨酸发酵的影响机理,主要内容包括:确定了摇瓶发酵时谷氨酸的发酵工艺条件:玉米浆浓度15 g/L、装液量10mL、初糖浓度140g/L、接种量8%、初尿浓度7g/L、K2HPO4为1 g/L、发酵残糖浓度为6%左右时,开始间歇加入500g/L葡萄糖溶液,流加糖总时间为10 h左右。发酵温度控制前期为32-34℃,中期为34-36℃,后期为37℃。摇床转速为前期200 r/min,中期250 r/min,后期230 r/min。发酵过程中流加氨水控制pH值。研究结果发现,稀土离子La3+、Ce3+、Nd3+在低剂量时,能使谷氨酸发酵产酸水平提高6%以上,高剂量时,对谷氨酸发酵产酸水平有抑制作用。利用AKTA-100FPLC系统将粗酶液经HiPrep 16/10 DEAE柱层析、Hiprep 16/10 Phenyl（high sub）柱层析、Superdex G-200凝胶过滤柱层析分离、超滤,得到0.45 mg GDH,比活力248 u/mg,纯化倍数71倍,活力回收率12%。该酶样品经PAGE检测仅显示一条蛋白带,说明纯化出的GDH达到了电泳纯。为探讨稀土离子Ce3+对谷氨酸发酵的作用机理,研究了稀土离子Ce3+对离体谷棒杆菌S9114生长和发酵过程中酶活性的影响以及离体条件下对GDH-NADPH酶活性的影响。研究结果表明:低浓度的Ce3+促进了菌体的生长,高浓度抑制了菌体的生长。发酵前期,稀土离子Ce3+对发酵过程中菌体内LDH和GDH酶活性均有显著的提高;发酵中后期,稀土离子Ce3+对菌体内LDH和GDH-NADH的酶活性有一定的降低,而对菌体内GDH-NADPH的酶活性则有一定的提高。Ce3+浓度在0～0.0070mmol/L时,可以使GDH-NADPH的酶活性提高50%左右。通过对稀土离子Ce3+在细胞内分布状况的研究发现,小部分残留在发酵液中,大部分都吸附在菌体细胞壁上,很少量的吸附在细胞膜上。而且随培养时间的增加,被菌体吸附的Ce3+量随之增加。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 立题意义
• 1.3 国内外研究进展
• 1.3.1 稀土元素对植物生长影响的研究现状
• 1.3.2 稀土元素对动物生长影响的研究现状
• 1.3.3 稀土元素对微生物生长影响的研究现状
• 1.3.4 稀土元素对细胞生物学作用机理的研究现状
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 第二章 稀土离子对谷氨酸发酵的影响
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 试验材料和仪器
• 2.2.1.1 菌种
• 2.2.1.2 主要化学试剂
• 2.2.1.3 主要仪器
• 2.2.1.4 培养基
• 2.2.1.5 稀土贮备液
• 2.2.2 实验方法
• 2.2.2.1 种子培养条件
• 2.2.2.2 摇瓶发酵控制条件
• 2.2.2.3 葡萄糖的测定
• 2.2.2.4 谷氨酸的SBA 生物传感仪测定法
• 2.2.2.5 乳酸的SBA生物传感仪测定法
• 2.2.2.6 菌体生长量的测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 种子培养条件的确定
• 2.3.2 稀土离子对谷氨酸发酵的影响
• 2.3.2.1 摇瓶谷氨酸发酵条件的确定
• 2.3.2.2 稀土离子对谷氨酸发酵的影响
• ³⁺对谷氨酸发酵的影响'>2.3.2.3 稀土离子Ce³⁺对谷氨酸发酵的影响
• 3+添加时间的确定'>2.3.2.4 稀土离子Ce³⁺添加时间的确定
• 3+对摇瓶谷氨酸发酵过程中菌体生长、葡萄糖消耗和谷氨酸产率的影响'>2.3.3 Ce³⁺对摇瓶谷氨酸发酵过程中菌体生长、葡萄糖消耗和谷氨酸产率的影响
• 2.4 结论
• 3+作用机理的初步探讨'>第三章 谷氨酸发酵中稀土离子Ce³⁺作用机理的初步探讨
• 3.1 引言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 材料
• 3.2.1.1 菌种
• 3.2.1.2 主要化学试剂
• 3.2.1.3 主要仪器和设备
• 3.2.1.4 培养基
• 3.2.1.5 稀土贮备液
• 3.2.2 方法
• 3.2.2.1 菌体培养方法
• 3.2.2.2 粗酶液的制备方法
• 3.2.2.3 GDH 酶活力测定方法
• 3.2.2.4 LDH 酶活力测定方法
• 3.2.2.5 蛋白质含量的测定方法
• 3.2.2.6 酶的分离纯化方法
• 3.2.2.7 酶的纯度鉴定方法
• 3+的测定方法'>3.2.2.8 Ce³⁺的测定方法
• 4.2.2.9 Ca2+的测定方法
• 3.2.2.10 原生质体的制备方法
• 3.3 结果和讨论
• 3+对谷氨酸棒杆菌S₉₁₁₄生长的影响'>3.3.1 稀土离子Ce³⁺对谷氨酸棒杆菌S₉₁₁₄生长的影响
• 3+对谷氨酸发酵过程中GDH 和LDH 酶活性的影响'>3.3.2 稀土离子Ce³⁺对谷氨酸发酵过程中GDH 和LDH 酶活性的影响
• 3+对纯酶酶活力的影响'>3.3.3 谷氨酸脱氢酶的分离纯化和离体条件下稀土离子Ce³⁺对纯酶酶活力的影响
• 3.3.3.1 粗酶液中谷氨酸脱氢酶的HiPrep 16/10 DEAE 柱层析
• 3.3.3.2 谷氨酸脱氢酶的HiPrep 16/10 phenyl （high sub）柱层析
• 3.3.3.3 谷氨酸脱氢酶的Superdex G-200 凝胶过滤柱层析
• 3+对离体条件下GDH-NADPH酶活性的'>3.3.3.4 稀土离子Ce³⁺对离体条件下GDH-NADPH酶活性的
• 3+在菌体细胞内的分布'>3.3.4 稀土离子Ce³⁺在菌体细胞内的分布
• 3+在菌体细胞内的分布'>3.3.4.1 超声波破碎法测定稀土离子Ce³⁺在菌体细胞内的分布
• 3+在菌体细胞内的分布'>3.3.4.2 溶菌酶破壁法测定稀土离子Ce³⁺在菌体细胞内的分布
• 3.4 结论
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文清单