含葡萄糖培养基高温灭菌后糖组分的变化及对丙氨酸发酵的影响

秦晴

摘要：研究了葡萄糖浓度、pH对葡萄糖溶液高温灭菌后糖组分的影响，并考察了糖组分变化对丙氨酸发酵的影响。结果表明，葡萄糖在高温灭菌过程中有异构成果糖和聚合成聚合糖的趋势；pH是影响葡萄糖异构成果糖的主要原因，pH低于5.5可有效防止葡萄糖的异构化；糖浓度是影响葡萄糖聚合的主要原因；糖分的变化影响丙氨酸菌体对糖的利用速度，从而影响发酵速率。

关键词：葡萄糖；灭菌；糖组分；丙氨酸；发酵

中图分类号：Q93-33 文献标志码：A 文章编号：1001-1463（2017）06-0013-03

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2017.06.005

A Preliminary Report on Cultivar Comparison of Hole Sowing Soybean Mulched With Plastic Film in Eastern Gansu

SHI Zhifeng， SHI Huiqin， LEI Zongchang

（Jingchuan Agricultural Technology Extension Center， Jingchuan Gansu 744399， China）

Abstract：We conducts the comparision experiment on six introduced new cultivars of hole sowing soybean mulched with plastic film in east gansu province. The result shows that Zhonghuang 42， Jidou 17 and Zhonghuang 41which three cultivars of soybean have vigorous growth， good shape， strong adaptility and high production， and that the averige yield of the cultivars reaches 4 333.5 kg/hm2、 4 222.5 kg/hm2 and 4 111.5 kg/hm2， which is 20.0%， 16.9% and 13.9% higher than that of the check Jindou 19. It is suitable to be grown in East Gansu province using hole sowing soybean mulched with plastic film.

Key words：Hole sowing soybean mulched with plastic film；Soybean；Cultivar；Comparision experiment；Eastern Gansu

在微生物培養过程中，葡萄糖是较为常用的碳源之一。但是，葡萄糖与氨类物质在高温灭菌时会发生美拉德反应，使培养基产生有害色素，不利于微生物的培养[1 ]，因此一般培养基中的葡萄糖都要求单独灭菌，温度控制在115 ℃，灭菌时间控制在20 min以内，但即使如此，葡萄糖溶液灭菌后依然会变色。仪宏等[2 ]曾对含糖培养基高温灭菌变色及其防范措施进行了研究，以消除变色对微生物培养的影响。但含糖培养基高温灭菌后除产生色素外，其糖组分发生的变化，以及这种变化对发酵产生的影响未见报道，笔者对此进行了探讨。

1 材料与方法

1.1 葡萄糖的配制及糖组分的检测

分别配制不同浓度的葡萄糖，用磷酸或氢氧化钠调节pH，121 ℃灭菌20 min。采用高效液相色谱法测定糖组分含量：Agilent 1200液相色谱（配示差检测器），流速0.5 mL/min，柱型号Aminex HPX-87H，柱温60 ℃，检测器温度35 ℃，进样量20 μL。

1.2 丙氨酸菌种、 培养基及培养方法

1.2.1 菌种 大肠杆菌基因重组菌，由安徽丰原发酵技术工程研究有限公司提供。

1.2.2 培养基 种子培养基：玉米浆干粉10 g/L，复合氮素5 g/L。发酵培养基：葡萄糖130.0 g/L，KH2PO4 2.0 g/L，K2HPO4 2.0 g/L，（NH4）2SO4 5.0 g/L，MgSO4·7H2O 1.5 g/L，FeCl3·6H2O 0.2 g/L，CoCl2·6H2O 0.2 g/L，CuCl2·2H2O 0.2 g/L，MnCl2·4H2O 0.2 g/L，ZnCl2 0.2 g/L。

1.2.3 培养方法 将培养好的种子按8%的接种量接种于发酵培养基中。发酵采用50 L发酵罐，装液量70%，转速350 r/min，罐压0.01 MPa，厌氧发酵，全程流加氨水控制pH 6.9，当氨水不再消耗时结束发酵。

2 结果与分析

2.1 不同浓度葡萄糖灭菌后糖组分的变化

配制不同浓度的葡萄糖，调节pH为7.0，121 ℃灭菌20 min，取样采用高效液相色谱测定糖组分，其中聚合糖为二糖、三糖、四糖的总和。由表1可以看出，葡萄糖浓度的变化对果糖含量的变化未见显著影响，但对聚合糖含量的影响较大，随着葡萄糖浓度的提高，聚合糖含量也在不断上升。

2.2 糖组分变化对丙氨酸发酵的影响

丙氨酸发酵培养基灭菌前，一次性加入葡萄糖并与氨类培养基分开灭菌。葡萄糖的配制浓度约13%。发酵过程中流加氨水控制pH，当氨水不再消耗时放罐。

以消前自然pH 6.5的培养基为对照组，以消前调pH 5.5的培养基为试验组，比较发酵结果。从表2可以看出，试验组与对照组相比的最大优势在于明显缩短了发酵周期（缩短了15 h）。

有研究发现，pH是葡萄糖高温变色的主要原因，pH低于5.5可以有效防止色素的产生[2 ]，色素对发酵不利。为了排除色素对发酵的影响，笔者对比了对照组和试验组培养基中的残糖。在发酵30 h时，对照组和试验组培养基中葡萄糖几乎已经全部利用完，但在对照组中尚残留1.8%（w/v）的果糖，在发酵终点时果糖几乎检测不到。可见，丙氨酸发酵中菌体优先利用葡萄糖，然后利用果糖，且果糖代谢的速度非常慢。由此可知，由于高温灭菌使葡萄糖部分转化成果糖，影响了丙氨酸菌体对糖的利用速率，从而延长了发酵周期。

2.3 pH对糖组分变化的影响

在本研究中，丙氨酸发酵时的糖浓度一般为13%，因此，以糖浓度为13%作为基础，考察不同pH对高温灭菌后糖组分的影响。用磷酸调节不同的pH，于121 ℃灭菌20 min，取样采用高效液相色谱测定糖组分。表3结果显示，pH对葡萄糖的异构化产生了较大的影响，当pH在5.5或以下时，果糖含量极少。pH的降低可以减少葡萄糖的聚合，但影响并不显著。

配制不同浓度的葡萄糖，pH调至5.5，121 ℃灭菌20 min，取样采用高效液相色谱测定糖组分。从表4可以看出，糖浓度显著影响葡萄糖的聚合，但对果糖的产生影响并不明显。

3 结论

含葡萄糖培养基在高温灭菌后，葡萄糖部分异构化成果糖，部分聚合成聚合糖。pH主要影响葡萄糖的异构化，糖浓度主要影响葡萄糖的聚合。糖分的变化会影响丙氨酸菌体对糖的利用速度，从而影响发酵速率；而pH在5.5或以下时可有效防止葡萄糖的异构化。综上，含葡萄糖培养基灭菌时，最好将pH调至5.5或以下，以减少不利于菌体利用的糖的产生。

参考文献：

[1] 阚振荣，王彦芳. 焦糖抗菌作用的研究[J]. 食品与发酵工业，1998，23（5）：43-46.

[2] 仪 宏，王丽丽，冯慧勇，等. 含葡萄糖培养基高温灭菌变色及其防范措施的研究[J]. 酿酒，2003，30（2）：42-43.

（本文责编：郑丹丹）