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运动发酵单胞菌的乙醇发酵及其代谢流量分配解析

作　者: 陈玲
导　师: 童军茂；王成涛
学　校: 石河子大学
专　业: 农产品加工及贮藏工程
关键词: 运动发酵单胞菌 乙醇 代谢网络 代谢通量分析
分类号: TQ223.122
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 38次
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内容摘要


根据发酵工程和代谢工程理论,研究了环境条件对运动发酵单胞菌(Z.mobilis)发酵乙醇的影响,筛选出一种最适抗氧化剂,研究其对Z.mobilis抗氧胁迫性和生长代谢的影响,建立了运动发酵单胞菌糖代谢网络及其模型,探讨了温度和pH值对菌体胞内关键酶活力的影响,重点研究了在不同溶氧量和pH值条件下抗氧化剂对Z.mobilis抗氧胁迫能力及其代谢通量分配的影响。1.试验研究了多种抗氧化剂对Z.mobilis抗氧胁迫性、生长代谢的影响,发现发酵液中添加0.1～0.5mg/ml儿茶酚有助于提高Z.mobilis菌株的抗氧胁迫能力,有益于菌体生长和乙醇发酵。通过正交试验设计优化菌株的培养条件为：pH5,装液量200ml,摇床频率100r/min,儿茶酚0.1mg/ml,乙醇产量达到40.71g/L,较未添加儿茶酚抗氧化剂,其乙醇得率提高了5.33%。2.研究不同pH、不同溶氧条件下Z.mobilis菌体和发酵液DPPH、羟基自由基、超氧阴离子,丙二醛等抗氧胁迫指标,结果表明,加入抗氧化剂儿茶酚后,发酵液和菌体的自由基清除能力都有所增加,脂质过氧化物含量降低,这有益于Z.mobilis的菌体生长和乙醇发酵。3.分析了Z.mobilis在不同溶氧、不同pH条件下的代谢通量分配。在不同pH和溶氧条件下,Z.mobilis糖代谢流经ED、EMP、TCA的代谢流分配是不同的,随着pH不断降低,乙醇、苹果酸、琥珀酸的代谢通量大幅度降低,总糖消耗速率逐步降低；加入儿茶酚,有助于提高菌株的抗氧胁迫能力,有利于提高丙酮酸、琥珀酸、乙醇的代谢通量；确定丙酮酸是运动发酵单胞菌的代谢关键节点,此节点的流量分配比影响着乙醇的最终产率。因此发酵过程中pH和溶氧控制尤为重要。4.分析了pH条件对运动发酵单胞菌葡萄糖代谢关键酶活力的影响。结果表明：最佳发酵pH值为5.0～5.5,在此pH范围内,代谢网络中向乙醇流向的相关途径(如糖酵解途径、ED途径等)中的胞内代谢酶活性增强,有利于乙醇的产生。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-9
第一章 绪论  9-19
  1.1 氧化胁迫的研究进展  9-12
    1.1.1 活性氧与氧胁迫  10
    1.1.2 氧化胁迫的研究现状  10-11
    1.1.3 其它胁迫的研究  11-12
  1.2 运动发酵单胞菌的研究现状及进展  12-13
    1.2.1 运动发酵单胞菌研究概况  12
    1.2.2 国内外研究进展  12
    1.2.3 运动发酵单胞菌的代谢工程研究  12-13
  1.3 代谢通量分析研究  13-15
    1.3.1 代谢通量理论  13-15
    1.3.2 代谢通量分析方法  15
    1.3.3 代谢通量分析应用  15
    1.3.4 运动发酵单胞菌的代谢通量分析  15
  1.4 糖代谢相关酶的酶活力测定方法  15-17
    1.4.1 酶活力计算  15-16
    1.4.2 Z.mobilis的氧化还原酶的研究  16-17
  1.5 本论文的主要研究内容  17-19
第二章 抗氧化剂对Z.mobilis生长和代谢的影响  19-25
  2.1 材料和方法  19-20
    2.1.1 菌种  19
    2.1.2 仪器与试剂  19
    2.1.3 抗氧化剂对Z.mobilis生长和发酵的影响  19
    2.1.4 检测条件  19-20
    2.1.5 Z.mobilis生长和乙醇发酵条件的正交试验设计优化  20
  2.2 结果与讨论  20-23
    2.2.1 谷胱甘肽对Z.mobilis生长和乙醇发酵的影响  20-21
    2.2.2 花青素对Z.mobilis生长和乙醇发酵的影响  21
    2.2.3 茶多酚对Z.mobilis生长和乙醇发酵的影响  21
    2.2.4 儿茶酚对Z.mobilis生长和乙醇发酵的影响  21-22
    2.2.5 连二亚硫酸钠对Z.mobilis生长和乙醇发酵的影响  22
    2.2.6 Z.mobilis生长和乙醇发酵条件的优化  22-23
  2.3 小结  23-25
第三章 运动发酵单胞菌抗氧化防御机制的研究  25-32
  3.1 材料与方法  25-26
    3.1.1 菌株和培养基  25
    3.1.2 发酵与条件控制  25
    3.1.3 菌液的制备  25
    3.1.4 各指标的测定  25-26
  3.2 结果与讨论  26-30
    3.2.1 不同溶氧条件下抗氧化防御机制的研究  26-28
    3.2.2 不同pH条件下抗氧化防御机制的研究  28-30
  3.3 小结  30-32
第四章 运动发酵单胞菌糖代谢流量的分析  32-47
  4.1 材料和方法  32-33
    4.1.1 菌种  32
    4.1.2 培养基和培养条件  32-33
    4.1.3 分析方法  33
  4.2 运动发酵单胞菌的代谢通量分析  33-38
    4.2.1 运动发酵单胞菌的代谢通量模型的建立  33-36
    4.2.2 运动发酵单胞菌网络模型方程及自由度分析  36-38
  4.3 结果与讨论  38-46
    4.3.1 不同溶氧量条件下Z.mobilis代谢通量分析  38-42
    4.3.2 不同pH条件下Z.mobilis代谢通量分析  42-46
  4.4 小结  46-47
第五章 不同PH值对Z.mobilis菌体胞内关键酶活力的影响  47-53
  5.1 材料与方法  47-48
    5.1.1 菌种和培养基  47
    5.1.2 实验方法  47-48
  5.2 结果与讨论  48-51
    5.2.1 运动发酵单胞菌胞内蛋白含量的测定  48
    5.2.2 pH对运动发酵单胞菌糖代谢关键酶活力的影响  48-51
  5.3 小结  51-53
第六章 结论和建议  53-55
  6.1 结论  53-54
  6.2 今后工作的建议  54-55
参考文献  55-58
附录  58-59
致谢  59-60
作者简历  60-61
石河子大学硕士研究生学位论文 导师评阅表  61

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 基本有机化学工业 > 脂肪族化合物（无环化合物）的生产 > 脂肪族醇（醇、羟基化合物）及其衍生物 > 脂肪族醇 > 饱和一元醇 > 乙醇（酒精）
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