GlcNAc-BC共聚物的生物合成及其机理探究

【摘要】：本研究以椰子水作为主体培养体系,采用自主选育的木醋杆菌(Acetobacter xylinum,简称A.x)做菌种,静态培养制备细菌纤维素。通过向培养基中添加N-乙酰-D-葡萄糖胺(N-Acetyl-D-glucosamine,简称GlcNAc)生物合成含GlcNAc残基的GlcNAc-BC共聚物,研究产物的结构性能,对合成过程碳源代谢机理进行初步探索,为此建立了高效液相色谱(HPLC)检测椰子水培养基中GlcNAc含量的方法,同时对合成过程中碳源消耗以及pH变化进行了分析。 采用椰子水培养体系制备细菌纤维素(BC)所需时间较短(3天),产量较大(4.46g/L)。向培养基中添加GlcNAc制的的改性产物产量降低,当添加20g/LGlcNAc时改性产物产量降到最低(3.78g/L)。添加GlcNAc后产物持水率增大。当GlcNAc添加量为15g/L时,持水率最大(1:128)。SEM显示BC具有三维网状结构,致密性和规整性好。改性BC的网孔较纯BC大,网状结构也变得较疏松。FTIR显示添加GlcNAc后样品FTIR图中有纯BC的所有特征峰之外还出现了1650cm-1酰胺基团特征峰和1560cm-1氨基峰,说明产物分子中含有GlcNAc残基,合成得到了GlcNAc-BC共聚物。XRD显示GlcNAc残基的嫁入未明显改变产物的结晶性能。GlcNAc-BC的热稳定性有所降低。XPS显示产物GlcNAc残基的嫁接量较少。产物衍生物的分子量随着培养基中GlcNAc添加量的增加基本呈先降低后增大趋势。 在木醋杆菌合成BC的培养过程中,对照培养基和添加了GlcNAc的培养基两者体系的pH都是逐渐降低的。对照BC的培养基的pH由初始的3.95至第7天降为3.75。与对照培养基相比,GlcNAc培养基的pH始终较高且降低较慢。对照培养基和添加GlcNAc的培养基总糖含量的变化趋势相似,前3天含量都急剧减少,尤其是第2、3天减少的最快,从第4天开始含量缓慢变小。且对照培养基的总糖消耗最快。当GlcNAc添加量逐渐增大后,总糖消耗逐渐减慢。采用高效液相色谱对椰子水培养基中GlcNAc含量进行检测操作方便且分辨率高。对照培养基在整个培养过程中始终不存在GlcNAc。而添加GlcNAc的培养基中GlcNAc含量在前2天基本不变,之后逐渐增加。椰子水培养基中蔗糖、葡萄糖以及果糖消耗的趋势相似,在前3天葡萄糖消耗的最快。蔗糖和果糖含量缓慢减少。随后含量都缓慢变小。