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本论文以维生素C(Vc)混菌发酵中普通生酮基古龙酸菌(Ketogulonicigenium vulgare 25B-1)(又称产酸菌)和短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus SH-B9)(又称伴生菌)为研究对象,利用微生物生理生化与分子生物学技术探究B.pumilus SH-B9产铁载体的促产酸作用机制。主要研究结果如下:(1)本研究发现不同伴生菌的促产酸能力具有差异,表现为:生长特性的差异,即生长速度慢、延滞期长的伴生菌能延长发酵周期,生长速度快、延滞期短的伴生菌,其促产酸能力也较差;产铁载体的能力差异,表现为:铁载体产量越高的菌株其伴生能力也越强。为此选择伴生能力较好的B.pumilus SH-B9作为研究对象进行深入研究。(2)添加不同浓度的Fe3+对B.pumilus SH-B9产铁载体和K.vulgare 25B-1产酸具有影响。随着添加的Fe3+浓度的升高,B.pumilus SH-B9的铁载体产量逐渐下降。在混菌发酵体系中,随着添加的Fe3+浓度的升高,2-酮基-L-古龙酸(2-keto-L-gulonic acid,2-KGA)产量增加;在单菌发酵体系中,添加1μmol/L的Fe3+能提高2-KGA产量,但继续提高Fe3+浓度,2-KGA产量随之降低,可能是由于K.vulgare 25B-1中铁平衡被打破,受到自身氧化胁迫。(3)截留分子量不超过5000 Da的B.pumilus SH-B9胞外物,而后利用真空冷冻干燥技术得到超滤粉末,为鉴定铁载体在极性差别大的有机溶剂中的溶解性,利用铬天青(Chromeazurol S,CAS)能特异性鉴定铁载体的原理,研究发现B.pumilus SH-B9分泌的铁载体中有极小部分可以溶于三氯甲烷、微溶于丙酮、部分溶于甲醇,将不溶部分过滤并溶于超纯水后,经CAS检测证明其中含有铁载体。推测B.pumilus SH-B9所产的铁载体是混合型铁载体。利用葡聚糖凝胶LH-20、20%甲醇水溶液对超滤粉末进行初步的分离纯化、CAS检测液对收集液进行检测,收集活性最高的组分通过高效液相色谱分析,研究发现葡聚糖凝胶LH-20的分离效果较高,能够得到较纯的铁载体。(4)将纯化得到的铁载体以不同浓度添加到单菌发酵体系中,发现铁载体能够显著促进K.vulgare 25B-1产酸,且随着添加的铁载体浓度的升高,2-KGA产量也得以提高:在添加的铁载体浓度为500μg/L时,2-KGA产量提高了71.45%。(5)铁载体能够诱导K.vulgare 25B-1的铁摄取代谢系统中重要基因(内膜蛋白基因exbB、周质蛋白基因tonB、铁摄取调节蛋白基因fur)的表达。铁载体能够诱导K.vulgare25B-1中与呼吸链电子传递相关的铁硫蛋白基因的表达量并提高与ATP合成相关的关键基因的表达量,同时也提高能利用铁作为辅因子的抗氧化物酶基因的表达,从而解除K.vulgare 25B-1自身受到的氧化胁迫。铁载体能够诱导K.vulgare 25B-1中产酸关键酶基因的表达量,从而提高2-KGA的产量。