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《2015年中国化工学会年会论文集》2015年
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大气压冷等离子体:强化微生物发酵的新技术

董晓宇  
【摘要】:细胞膜通透性是细胞与环境之间物质交换、能量转换和信号传导的重要保证。本研究将大气压介质阻挡放电等离子体作为一种新型代谢调控方法,用于提高微生物细胞膜通透性,从而提高菌体生产能力。大气压介质阻挡放电等离子体预处理Klebsiella pneumoniae接种体4 min,间歇发酵结果表明,诱导种子最终1,3-丙二醇产量和生产强度均比对照提高56%。对其细胞膜通透性的检测结果表明,在发酵过程中处理过的接种体细胞膜通透性始终高于未处理的接种体。从酵母浸粉中分离筛选出一株高产乙醇的菌株DL5168,经形态学观察、生理生化学及分子生物学鉴定,确定该菌株为酵母属的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。通过响应面方法优化与等离子体放电相关的实验参数,在优化条件下处理的接种体发酵后,菌体生物量、乙醇浓度和乙醇转化率分别比对照提高24%,42%和33%。对其细胞膜通透性检测结果表明,等离子体处理1-4 min的酿酒酵母细胞膜电势提高或降低,导致细胞膜超极化或去极化,膜通透性改变。处理后的酿酒酵母细胞内钙离子浓度均高于对照,并介导辅因子ATP和NADH代谢。从等离子体物理化学角度分析,强化微生物发酵的等离子体活性因子主要有紫外线和活性氧粒子。综上所述,大气压介质阻挡放电等离子体可以通过改变细胞膜通透性,调控辅因子代谢,从而来强化工业微生物生产能力。
【作者单位】:大连大学生命科学与技术学院
【分类号】:TQ923

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