無機鹽培養基和復合培養基對畢赤酵母生長的影響
以畢赤酵母生物量為考核指標,以期通過培養基優化,尋找無機鹽培養基(BSM,D’Anjou,,Stratton共三種文獻報道的用于畢赤酵母工業化生產的無機鹽培養基,其特征是培養基由無機鹽和微量元素組成,碳源為甘油,碳源為氨水和硫酸銨,因此在搖瓶中,菌體培養效果遠遠低于BMGY))和復合培養基(BMGY)之間的營養差異,通過代謝組學的方法,彌補該差異,從而獲得改良的無機鹽培養基。
無機鹽培養基和復合培養基對菌體生長的影響
野生菌株在BSM中的生長速度低于在BMGY中的生長速度,比生長速率分別為0.187h-1和0.247h-1。并且這種差異并不是由于pH值的差異導致的。在BSM培養基中加入蛋白胨,酵母粉和YNB,也僅僅能將比生長速率提高到0.203h-1。這就表明在BSM培養基中有某種營養成分是過量的,從而不利于菌體的生長。BSM培養基是為了在發酵罐中獲得畢赤酵母高密度發酵而設計的,并不適應小規模的應用。
在BSM中甘油提供碳源,已經有實驗證明4%以下的甘油濃度不會對畢赤酵母的生長產生影響。氮源由氨水提供,磷和硫由硫酸鹽和磷酸鹽提供。為了驗證上述論證,設置了三組實驗,分別將氨水,硫酸鹽和磷酸鹽減少50%,為了維持pH值的穩定性,分別用氫氧化鉀(減少氮源)和氫氧化銨調節PH(減少磷)。由下圖可看出,減少硫元素,生物量大大降低,減少氮源氨水的含量,則可以使得生物量有些許提高。
進一步研究表明當氨水濃度大于50mM時氨水濃度和菌體生長成速率成負相關,因此有必要控制氨水濃度,見下圖。但是即便我們將氨水濃度降低到25mM,菌體生長速率和BMGY也存在較大的差異。
進一步我們將FM22培養基和Anjou培養基也作為我們的考察范圍之內,兩者的無機鹽含量整體上比BSM培養基低很多。有研究表面,釀酒酵母在無機鹽培養基上生長需要更多的能量。分別設置BSM、FM22和Anjou和培養基的氨水濃度為25mM,用氫氧化鉀調節pH到6.5。結果顯示具有更低無機鹽濃度的Anjou的培養基獲得了更高的比生長速率,這說明整體無機鹽濃度(滲透壓)對畢赤酵母的生長也是不利的。因此選擇d’Anjou無機鹽培養基開展進一步優化。
在Anjou的基礎上,增加酵母粉,蛋白胨和YNB,可以使得比生長速率提高到0.251h-1接近于BMGY中的比生長速率。表明,Anjou培養基和BMGY培養基之間的差異主要在于缺少某些中間代謝產物。
因此,進一步我們優化營養補充劑,以彌補基礎鹽培養基和BMGY之間的差異。
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