有机酸对细菌纤维素的影响由xylinum醋菌

文摘

基于的差异细菌纤维素生产从大米saccharificate介质和化学介质静态培养下,有机酸的影响的过程中产生的细菌纤维素a xylinum进行了研究。结果表明,有机酸的种类和内容是不同的在两种培养基,积累了草酸、酒石酸抑制答:xylinum公元前生产的化学介质,而丙酮酸、苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸、乙醇、提升a xylinum生产BC。相比空白BC生产1.48 g / L,丙酮酸的最佳浓度增加,苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸,和乙醇在化学介质分别为0.15%,0.1%,0.3%,0.4%,0.1%,0.2%,4%和BC产品2.49 g / L, 2.83 g / L, 2.12 g / L, 2.54 g / L, 2.27 g / L, 1.88 g / L,分别为2.63 g / L。上面的共存的有机酸和乙醇BC生产进一步增加。

关键字

细菌纤维素;有机酸;xylinum醋菌

介绍

细菌纤维素(BC)生物膜发酵的微生物,展示了独特的属性包括亲水性强,高粘度,水容量和gel-properties有约束力。细菌纤维素已经用于食品工业应用,如低热量的甜点、沙拉、和合成食品,造纸工业中提高纸张强度,在声膜片音频扬声器(1,2),在组织工程支架准备伤口敷料,人工软骨,骨再生,血管移植,牙科植入物(3),在制药行业发展药物输送系统(4]。广泛的可用性,研究提高细菌纤维素生产近年来吸引世界的密切关注。

xylinum醋菌,主要发生在醋中作为一种污染物发酵,是一个高度研究生物的生化途径,导致纤维素生物合成,利用各种各样的碳和氮源(5- - - - - -7]。碳源用于生产纤维素细菌的培养是最重要的影响因素之一BC产量。各种碳源包括单糖、低聚糖、有机酸、醇类和糖醇研究了公元前增加生产到目前为止(8]。其中,对有机酸的研究非常有限。研究由夏马(9和王Zhi-guo10)表明,有机酸可以增加公元前的输出,但是对于柠檬酸,额外的影响是相互矛盾的。此外,种有机酸是没有根据的。在我们的调查中,我们研究了有机酸对细菌纤维素产量的影响答:xylinum。这项工作包括以下目标:(1)评估公元前生产的产量与不同的文化媒介;(2)分析有机酸的变化与不同的文化媒介在公元前的过程中产生;(3)测试感情在公元前分析有机酸和乙醇的生产;(4)优化的协同有机酸和乙醇;(5)测试效果的有机酸和乙醇对BC生产共存。

材料和方法

菌株

本研究中使用的菌株xylinum醋菌维护在贵州省重点实验室发酵工程和生物制药。

培养基

Preculture介质:preculture介质包含以下每升:蔗糖20克、酵母提取5克,蛋白胨5 g, KH₂阿宝₄2 g, MgSO₄1 g。介质的pH值。

化学介质:化学中每升含有以下成分:蔗糖50克、酵母提取10 g,蛋白胨8 g, KH₂阿宝₄4.3 g, MgSO₄2.5 g。介质的pH值。

大米saccharificate介质:过滤器提供的大米糖化液贵州省贵阳市Weichunyuan食品有限公司部门通过四层纱布,然后,稀释1:4的滤液用蒸馏水。它的主要组件是总糖49.85 g / L,总酸0.15克/公斤。

实验方法

Precultivation

刚种植答:xylinum被接种使用三个循环微生物然后摇动培养28°C在100 rpm 24 h 250毫升瓶含有50毫升的消毒化学介质。栽培介质是用作进一步的文化,培养液和8% (v / v)的培养液孵化成下列条件。

培养

百分之八(4毫升)的precultured培养液孵化成锥形烧瓶(250毫升),含有50毫升无菌发酵培养基(化学介质或米饭saccharificate介质),并在静态条件孵化30°C为7天。

治疗细菌纤维素

收集细菌纤维素镊子,多次与蒸馏水清洗去除介质和杂质在膜的表面,放置在80°C, 0.5 mol / L氢氧化钠,30分钟去除细菌蛋白质和剩余培养基,直到膜成为乳白色半透明,中和0.5%醋酸缓冲冷却后,用蒸馏水彻底洗净,干在105°C(恒重11]。

分析方法

细菌纤维素生产的决心

治疗后,公元前生产可以由以下公式计算:

测定有机酸

有机酸的浓度是由高效液相色谱法(HPLC)。首先,肉汤样本在3000转离心10分钟。然后,1毫升上层清液0.2 mL.1 mol / L H₃阿宝₄与去离子水稀释至10毫升。然后是上层清液稀释过滤通过0.2μm过滤器。最后,有机酸的浓度是确定与分析柱C₁₈。紫外检测波长为210 nm, KH流动相₂阿宝₄缓冲溶液的温度30°C, 0.5毫升/分钟的流量,pH值2.8,10μL的样本大小。

结果和讨论

公元前生产与不同的文化媒介

答:xylinum在水稻saccharificate介质和化学介质培养7天。细菌纤维素产品所示图1。

图1公元前表明在水稻生产saccharificate介质为1.64 g / L,这(增加10.66%)高于从化学介质。这可能导致更复杂的大米saccharificate介质组成,支持答:xylinum产生于公元前。所以研究代谢产物的差异在两种文化媒介可以提供相关的思路来提高BC生产在未来。有机酸的变化在不同的文化媒介。

在静态条件下,7种有机酸测定每一天高效液相色谱法在发酵的过程中。所示的结果图2和3。

图2显示5种有机酸进行了测试在公元前的过程中产生答:xylinum在化学介质。草酸,酒石酸的主要部分和增加发酵周期。发酵结束时,草酸,酒石酸的浓度分别为2.30 g / L和2.84 g / L。相反,浓度的柠檬酸、醋酸和乳酸远低于草酸,酒石酸,低于0.30 g / L和发酵过程保持在一定的水平。一般来说,有机酸的种类很少,和草酸,酒石酸发酵过程中积累了很多化学介质。

图3显示,7种有机酸进行了测试过程中产生的公元前答:xylinum在水稻saccharificate媒介。柠檬酸和醋酸的主要部分。柠檬酸保持高得多(约2.20 g / L),醋酸达到了顶峰(1.25 g / L)在下次发酵一天然后发酵期内迅速下降。的内容草酸,酒石酸,乳酸、苹果酸、丙酮酸并没有改变太多,草酸,酒石酸浓度的范围为0.4 g / L -0.7 g / L,而乳酸的浓度、苹果酸和丙酮酸保持低于0.2 g / L在发酵的过程中。

做一个对比图2和3,结果表明,不同种类和浓度的有机酸中存在化学介质和大米saccharificate介质。可能会猜测,公元前更高生产大米saccharificate介质可能相关的有机酸代谢模式,一些有机酸、柠檬酸和醋酸等,能促进答:xylinum公元前生产,而草酸和酒石酸公元前可能会减少产量。为了验证这一推测,不同种类的有机酸被添加到文化媒介。化学中被选为文化媒介由于其明确的成分。

有机酸对BC的影响生产

0.1%的草酸,酒石酸,丙酮酸、苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸添加到化学介质检查有机酸对BC生产的影响。乙醇添加到培养基被发现有利于公元前的生产(8]。为了比较有机酸的影响,1%的乙醇添加到化学介质。空白介质化学介质没有添加任何东西。发酵结束时(7天),公元前作品所示图4。

图4表明,草酸,酒石酸公元前有明显抑制合成。的草酸,酒石酸,公元前生产0.16 g / L和0.17 g / L,远低于空白(1.48 g / L)。草酸,酒石酸的积累可能是公元前理由减少生产化学介质(图1)。协同效应的苹果酸、丙酮酸和柠檬酸答:xylinum很明显和BC产品2.83 g / L, 2.34 g / L, 2.27 g / L,分别高于乙醇额外的样品(1.93 g / L)。协同效应的乳酸,乙酸和琥珀酸不明显和BC产品1.67 g / L, 1.85 g / L,分别和1.49 g / L。

丙酮酸柠檬酸循环的前提物质和细菌纤维素糖质新生有明显的协同效应。苹果酸、柠檬酸、琥珀酸是三羧酸循环的中间体(10]。乙醇、乙酸和乳酸可以迅速提供能量消耗在发酵过程12]。添加苹果酸,丙酮酸,柠檬酸,乳酸,乙酸,琥珀酸和乙醇培养基有协同效应,和最优添加浓度为公元前收益率需要进一步测试。

有机酸和乙醇对BC的影响生产

有机酸和乙醇进行最佳浓度BC收益率除了草酸,酒石酸。图5- - - - - -8公元前显示生产变化与不同浓度的丙酮酸、苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸和乙醇。过多或过少有机酸和乙醇浓度导致公元前减少生产。最佳浓度的丙酮酸、苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸、乙醇分别为0.15%,0.1%,0.3%,0.4%,0.1%,0.2%,4%,相应的BC产品2.49 g / L, 2.83 g / L, 2.12 g / L, 2.54 g / L, 2.27 g / L, 1.88 g / L,分别为2.63 g / L。相比空白BC生产1.48 g / L,有机酸和乙醇能明显增加公元前产量。

当0.4%的醋酸,0.3%的乳酸和0.4%的丙酮酸介质共存,收益率显著增加据王(10]。所以,有机酸的影响和乙醇共存公元前生产测试。

有机酸和乙醇混合对BC的影响生产

为了测试效果的有机酸和乙醇对BC产品共存,正交试验选择。丙酮酸、苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸和乙醇为因素,正交设计实验研究了通过7因素3水平(就是(37)。通过极端的差异分析表1公元前,影响因素的顺序生产乙醇、丙酮酸、苹果酸、琥珀酸、柠檬酸、乳酸,乙酸。A1B3C1D1E3F2G1优化组合,这意味着0.1%的丙酮酸,0.12%苹果酸、琥珀酸0.2%,柠檬酸0.12%,0.3%乙酸、乳酸0.2%和3%乙醇。因为是A1B3C1D1E3F2G1并未出现在最优组合表2三个平行实验已经进行,公元前生产从最佳产量平均为3.012 g / L,这是高于单一的有机酸或乙醇额外的样品。

表1。有机酸和乙醇的正交因素水平表。

表2。正交设计和直视分析有机酸和乙醇。

结论

公元前生产大米saccharificate介质是高于化学介质答:xylinum。与此同时,有机酸的种类和浓度不同在这两种文化媒介。结果也许来自不同有机酸的代谢模式。公元前草酸积累和酒石酸抑制生产,而柠檬酸积累和公元前乙酸可以改善生产。实验证实,和乙醇一样,一个正常的公元前添加剂来增加产量、丙酮酸、苹果酸、琥珀酸、柠檬酸、醋酸、乳酸公元前可以改善生产,有机酸的共存和乙醇进一步增加公元前产量。草酸,酒石酸的形成化学介质和丙酮酸的代谢途径,苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸在后续实验中需要继续研究。

承认

本研究确认是由中国国家自然科学基金(批准号31160338)和贵州省科学技术基金(批准号[2010]2066)。

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