含葡萄糖培養基高溫滅菌后糖組分的變化及對丙氨酸發酵的影響

秦晴

摘要：研究了葡萄糖濃度、pH對葡萄糖溶液高溫滅菌后糖組分的影響，并考察了糖組分變化對丙氨酸發酵的影響。結果表明，葡萄糖在高溫滅菌過程中有異構成果糖和聚合成聚合糖的趨勢；pH是影響葡萄糖異構成果糖的主要原因，pH低于5.5可有效防止葡萄糖的異構化；糖濃度是影響葡萄糖聚合的主要原因；糖分的變化影響丙氨酸菌體對糖的利用速度，從而影響發酵速率。

關鍵詞：葡萄糖；滅菌；糖組分；丙氨酸；發酵

中圖分類號：Q93-33 文獻標志碼：A 文章編號：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

在微生物培養過程中，葡萄糖是較為常用的碳源之一。但是，葡萄糖與氨類物質在高溫滅菌時會發生美拉德反應，使培養基產生有害色素，不利于微生物的培養[1 ]，因此一般培養基中的葡萄糖都要求單獨滅菌，溫度控制在115 ℃，滅菌時間控制在20 min以內，但即使如此，葡萄糖溶液滅菌后依然會變色。儀宏等[2 ]曾對含糖培養基高溫滅菌變色及其防范措施進行了研究，以消除變色對微生物培養的影響。但含糖培養基高溫滅菌后除產生色素外，其糖組分發生的變化，以及這種變化對發酵產生的影響未見報道，筆者對此進行了探討。

1 材料與方法

1.1 葡萄糖的配制及糖組分的檢測

分別配制不同濃度的葡萄糖，用磷酸或氫氧化鈉調節pH，121 ℃滅菌20 min。采用高效液相色譜法測定糖組分含量：Agilent 1200液相色譜（配示差檢測器），流速0.5 mL/min，柱型號Aminex HPX-87H，柱溫60 ℃，檢測器溫度35 ℃，進樣量20 μL。

1.2 丙氨酸菌種、 培養基及培養方法

1.2.1 菌種 大腸桿菌基因重組菌，由安徽豐原發酵技術工程研究有限公司提供。

1.2.2 培養基 種子培養基：玉米漿干粉10 g/L，復合氮素5 g/L。發酵培養基：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 培養方法 將培養好的種子按8%的接種量接種于發酵培養基中。發酵采用50 L發酵罐，裝液量70%，轉速350 r/min，罐壓0.01 MPa，厭氧發酵，全程流加氨水控制pH 6.9，當氨水不再消耗時結束發酵。

2 結果與分析

2.1 不同濃度葡萄糖滅菌后糖組分的變化

配制不同濃度的葡萄糖，調節pH為7.0，121 ℃滅菌20 min，取樣采用高效液相色譜測定糖組分，其中聚合糖為二糖、三糖、四糖的總和。由表1可以看出，葡萄糖濃度的變化對果糖含量的變化未見顯著影響，但對聚合糖含量的影響較大，隨著葡萄糖濃度的提高，聚合糖含量也在不斷上升。

2.2 糖組分變化對丙氨酸發酵的影響

丙氨酸發酵培養基滅菌前，一次性加入葡萄糖并與氨類培養基分開滅菌。葡萄糖的配制濃度約13%。發酵過程中流加氨水控制pH，當氨水不再消耗時放罐。

以消前自然pH 6.5的培養基為對照組，以消前調pH 5.5的培養基為試驗組，比較發酵結果。從表2可以看出，試驗組與對照組相比的最大優勢在于明顯縮短了發酵周期（縮短了15 h）。

有研究發現，pH是葡萄糖高溫變色的主要原因，pH低于5.5可以有效防止色素的產生[2 ]，色素對發酵不利。為了排除色素對發酵的影響，筆者對比了對照組和試驗組培養基中的殘糖。在發酵30 h時，對照組和試驗組培養基中葡萄糖幾乎已經全部利用完，但在對照組中尚殘留1.8%（w/v）的果糖，在發酵終點時果糖幾乎檢測不到。可見，丙氨酸發酵中菌體優先利用葡萄糖，然后利用果糖，且果糖代謝的速度非常慢。由此可知，由于高溫滅菌使葡萄糖部分轉化成果糖，影響了丙氨酸菌體對糖的利用速率，從而延長了發酵周期。

2.3 pH對糖組分變化的影響

在本研究中，丙氨酸發酵時的糖濃度一般為13%，因此，以糖濃度為13%作為基礎，考察不同pH對高溫滅菌后糖組分的影響。用磷酸調節不同的pH，于121 ℃滅菌20 min，取樣采用高效液相色譜測定糖組分。表3結果顯示，pH對葡萄糖的異構化產生了較大的影響，當pH在5.5或以下時，果糖含量極少。pH的降低可以減少葡萄糖的聚合，但影響并不顯著。

配制不同濃度的葡萄糖，pH調至5.5，121 ℃滅菌20 min，取樣采用高效液相色譜測定糖組分。從表4可以看出，糖濃度顯著影響葡萄糖的聚合，但對果糖的產生影響并不明顯。

3 結論

含葡萄糖培養基在高溫滅菌后，葡萄糖部分異構化成果糖，部分聚合成聚合糖。pH主要影響葡萄糖的異構化，糖濃度主要影響葡萄糖的聚合。糖分的變化會影響丙氨酸菌體對糖的利用速度，從而影響發酵速率；而pH在5.5或以下時可有效防止葡萄糖的異構化。綜上，含葡萄糖培養基滅菌時，最好將pH調至5.5或以下，以減少不利于菌體利用的糖的產生。

參考文獻：

[1] 闞振榮，王彥芳. 焦糖抗菌作用的研究[J]. 食品與發酵工業，1998，23（5）：43-46.

[2] 儀 宏，王麗麗，馮慧勇，等. 含葡萄糖培養基高溫滅菌變色及其防范措施的研究[J]. 釀酒，2003，30（2）：42-43.

（本文責編：鄭丹丹）