发酵过程中谷氨酸含量的测定
发酵过程中谷氨酸含量的测定
发酵过程中谷氨酸含量的测定 [适用对象] 生物工程专业 [实验学时] 8学时
一、实验目的
了解华勃氏呼吸仪的使用方法，熟悉用华勃氏呼吸仪测定谷氨酸含量。
二、实验原理
发酵液中谷氨酸含量的测定，普遍使用华勃氏呼吸仪，利用专一性较高的大肠杆菌L-谷氨酸脱羧酶，在一定温度(37?)、一定pH值(4.8,5.0)和固定容积下，使L-谷氨酸脱羧生成二氧化碳。
通过测量反应系统中气体压力的升高，可计算出反应生成的二氧化碳的体积，然后换算成试样中谷氨酸的含量。
三、仪器设备
华氏呼吸仪，1毫升移液管，检压管，反应瓶。
四、相关知识点
大量形成谷氨酸是生产的目的，目前均采用华勃氏呼吸仪测定法。
一般从发酵12小时开始，每隔2-4小时测定一次。
五、实验步骤
(一)检压管及反应瓶的准备
将标定完反应瓶常数的检压管及反应瓶磨砂口上的高真空油脂用毛边纸擦试干净，再用棉花用少量二甲苯擦一次，用自来水清洗净后再用稀洗液浸泡约3小时，用自来水洗净，蒸馏水淋洗2次，去水后低温烘干。
在检压管下端按上一干净的短橡皮管，橡皮管末
端用玻璃珠塞住。
小心将检压管固定在金属板上，在橡皮管内注入检压液。
打开三通活塞，旋动螺旋压板，检压液应能上升到最高刻度处，液柱必须连续，不能有气泡，两边高度应一致。
(二)发酵液的稀释
本法要求试样含谷氨酸0.05,0.15,，否则反应生成二氧化碳太多，压力升高太大以致超过检压管刻度而无法读数。
一般发酵终了发酵液含谷氨酸6,8,，故应稀释50倍:吸取发酵液2mL，注入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀即可。
(三)加液
分别吸取上述发酵稀释液1mL，pH5.0醋酸-醋酸钠缓冲液0.2mL和蒸馏水
1.0mL，置入反应瓶主室，另吸取0.3mL 2,大肠杆菌谷氨酸脱羧酶液置于反应瓶侧室内，使总体积为2(5mL。
主侧二室瓶口均以活塞脂涂沫，旋紧瓶塞，将反应瓶用小弹簧紧固在检压管上，将检压计装在仪器的恒温水浴振荡上
(四)预热
将仪器的电源接通，调节水浴温度为37?，打开三通活塞，旋动螺旋压板，调节液面高度达250mm以上，开启振荡;使在37?水浴中平衡约10分钟。
(五)初读
关闭三通活塞，调节右侧管液面在150mm处，再振荡约5分钟，左侧管液面达到平衡后，记下读数Hl mm。
若H1变化较大，则需要重新平衡。
(六)反应
记下H1后，用左手指按紧左侧管口，立即取出检压计迅速将酶液倒入主室内(不要倒入中央小杯里)，稍加摇动后放回水浴中，放开左手指，继续振荡让其反应，20分钟后调节右侧管液面于150mm处，振荡3分钟开始读数，继续振荡3分钟后再读数，直至左侧管液柱不再上升为止。
记下反应完的左测管读数H2mm。
(七)空白试验
由于测压结果与环境温度、压力有关，故测定时需同时作一个空白对照。
空白对照瓶不将酶液倒入主室反应即可，或者在反应瓶内置入2.5mL蒸馏水代替，同样进行初读和终读，其差值即为空白数H。
空白读数之差可为正、负值。
(八)计算
谷氨酸含量(克/100毫升),(H2,H1,H)×K×N×100?1000
式中:K为常数， N 为稀释倍速，H2、H1、H 为检压管
反应后、反应前和空白管的读数
六、实验报告要求
实验报告书写统一格式，实验全部完成后，统一交阅，且要求写实验心得。
七、思考题
影响华氏呼吸仪测定精度的主要因素有哪些,
八、实验成绩评定办法
主要评分点:原理描述、实验流程、数据记录、解决问题的能力、
实验结果、等。
平时和实验报告各占1/2。
高效液相色谱法测定酵母抽提物中谷氨酸的研究
安徽农学通报，Anhui Agri.Sci.Bull.2018，24（18）高效液相色谱法测定酵母抽提物中谷氨酸的研究李素媛喻玺刘恒余佳余术黄龙赵吉媛（湖北三峡食品药品检验检测中心，湖北宜昌443000）摘要：采用高效液相色谱柱前衍生法测定酵母抽提物中谷氨酸的含量，以苯异硫氰酸作为柱前衍生试剂，在C18柱上，弱碱性条件以保留时间定性、外标法定量。
结果表明，在0.2～1.0mg/mL线性范围内，线性相关系数为0.999816，相对标准偏差小于5%，回收率在95%～110%，样品检测结果良好。
该方法还可以用于其他氨基酸的检测。
关键词：高效液相色谱法；谷氨酸；柱前衍生中图分类号O657.72文献标识码A文章编号1007-7731（2018）18-0018-02 Determination of Glutamic Acid in Yeast Extract by HPLCLi Suyuan et al.（Three Gorges Product Quality Inspection and Testing Center，Yichang443000，China）Abstract：The content of glutamic acid in yeast extract was determined by high performance liquid chromatography column derivatization.Benzo thiocyanic acid was used as a pre column derivatization reagent.On the C18column，the retention time was qualitative and the external standard was quantified under the condition of weak alkali.The re⁃sults show that in the linear range of0.2～1.0mg/mL，the linear correlation coefficient is0.999816，the relative stan⁃dard deviation is less than5%，the recovery rate is between95%～110%，and the sample test results are good.This method can also be used for the detection of other amino acids.Key words：High performance liquid chromatography（HPLC）；Glutamic acid；Pre column derivatization氨基酸是构成蛋白质的基本单元，是动物体合成蛋白质的主要原料，是食品、饲料的营养成分，也是生物工程、生化制药、表面活性剂工业产品的化工原料，因此它们的分离分析引起了人们的关注［1-4］。
发酵饲料原料氨基酸测定方法
发酵饲料原料氨基酸测定方法发酵饲料是一种常用的饲料类型，通过微生物的发酵作用，将有机物质转化为更易被动物消化吸收的形式。
而发酵饲料中的氨基酸是一项重要的营养指标，对于动物的生长发育具有重要影响。
因此，准确测定发酵饲料中的氨基酸含量是非常关键的。
氨基酸是构成蛋白质的基本单位，是生命体内重要的营养成分。
对于动物来说，氨基酸是构建体内蛋白质的基石，对于生长发育和免疫功能的正常运作都至关重要。
而发酵饲料中的氨基酸含量直接影响到动物对蛋白质的摄入和利用效率。
为了准确测定发酵饲料中的氨基酸含量，科学家们发展了多种测定方法。
以下将介绍几种常见的氨基酸测定方法。
一、色氨酸测定方法色氨酸是一种重要的氨基酸，对于动物的生长和免疫功能具有重要作用。
常用的色氨酸测定方法有高效液相色谱法（HPLC）和气相色谱法（GC）。
这两种方法可以通过分离色氨酸与其他氨基酸的峰值，从而准确测定色氨酸的含量。
二、赖氨酸测定方法赖氨酸是一种必需氨基酸，对于动物的生长和肌肉发育至关重要。
常用的赖氨酸测定方法有离子交换色谱法（IEC）和高效液相色谱法（HPLC）。
这两种方法可以通过分离赖氨酸与其他氨基酸的峰值，从而准确测定赖氨酸的含量。
三、苏氨酸测定方法苏氨酸是一种重要的氨基酸，对于动物的生长和免疫功能具有重要作用。
常用的苏氨酸测定方法有高效液相色谱法（HPLC）和气相色谱法（GC）。
这两种方法可以通过分离苏氨酸与其他氨基酸的峰值，从而准确测定苏氨酸的含量。
四、缬氨酸测定方法缬氨酸是一种必需氨基酸，对于动物的生长和肌肉发育至关重要。
常用的缬氨酸测定方法有离子交换色谱法（IEC）和高效液相色谱法（HPLC）。
这两种方法可以通过分离缬氨酸与其他氨基酸的峰值，从而准确测定缬氨酸的含量。
以上介绍了几种常见的发酵饲料中氨基酸测定方法，这些方法可以帮助我们准确测定发酵饲料中氨基酸的含量，为合理配制饲料提供科学依据。
在实际应用中，我们可以根据不同的需求选择合适的方法，以确保动物获得足够的氨基酸营养，促进其生长和发育。
谷氨酸发酵 实验报告(1)
兰州大学生命科学学院发酵工程实验谷氨酸发酵实验摘要：谷氨酸棒杆菌在合适的培养基中经摇瓶培养能快速生长，为发酵实验准备菌种。
还原糖的消耗和谷氨酸的生成是衡量谷氨酸发酵是否正常的重要标志，所以在发酵过程中，要求每两个小时测定一次还原糖的含量，并据此作出发酵的糖耗曲线。
关键字：种子的制备、发酵罐、谷氨酸棒杆菌、PH的调节引言：了解发酵工业菌种制备工艺和质量控制，为发酵实验准备菌种。
了解发酵罐罐体构造和管道系统，掌握对发酵罐及其管道系统的灭菌方法。
了解发酵罐的操作，完成谷氨酸发酵的全过程。
还原糖的消耗和谷氨酸的生成是衡量谷氨酸发酵是否正常的重要标志，在发酵后期当还原糖降至1％以下时，表明谷氨酸发酵已经完成。
所以在发酵过程中，要定时测定还原糖的含量，要求每两个小时测定一次，并据此作出发酵的糖耗曲线。
掌握还原糖和总糖的测定原理，学习用比色法测定还原糖的方法。
学习使用茚三酮比色法检测发酵液中谷氨酸浓度的方法。
谷氨酸棒杆菌通常在0-12小时为生长期，12小时后为产酸期，所以应该从12小时以后开始检测谷氨酸的含量，每两个小时取一次样。
原理:谷氨酸棒杆菌在合适的培养基中经摇瓶培养能快速生长，得到大量健壮的种子。
谷氨酸棒杆菌生长速度较快，接种量一般在1-2%。
谷氨酸发酵是有氧发酵，发酵罐由蒸汽管道、空气管道、加料出料管道等组成，在实验之前必须先对发酵罐进行空消。
谷氨酸产生菌是代谢异常化的菌种，对环境因素的变化很敏感，在适宜的培养条件下，谷氨酸产生菌能够将50％以上的糖转化成谷氨酸，而只有极少量的副产物。
如果培养条件不适宜，则几乎不产生谷氨酸，仅得到大量的菌体或者由发酵产生的乳酸、琥珀酸、а－酮戊二酸、丙氨酸、谷氨酰胺、乙酰谷氨酰胺等产物。
生产上的中间分析只测定一些主要数据，只能显示微生物代谢的一般概况而不能反映细微的生化变化。
因此，进一步完善生化分析项目，从生化角度对发酵进行控制，从而确定最适宜的工艺条件是提高发酵水平的重要课题之一。
高效液相色谱法测定酵母抽提物中谷氨酸的研究
高效液相色谱法测定酵母抽提物中谷氨酸的研究作者：李素媛喻玺刘恒余佳余术黄龙赵吉媛来源：《安徽农学通报》2018年第18期摘要：采用高效液相色谱柱前衍生法测定酵母抽提物中谷氨酸的含量，以苯异硫氰酸作为柱前衍生试剂，在C18柱上，弱碱性条件以保留时间定性、外标法定量。
结果表明，在0.2～1.0mg/mL线性范围内，线性相关系数为0.999816，相对标准偏差小于5%，回收率在95%～110%，样品检测结果良好。
该方法还可以用于其他氨基酸的检测。
关键词：高效液相色谱法；谷氨酸；柱前衍生中图分类号 O657.72 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）18-0018-02Determination of Glutamic Acid in Yeast Extract by HPLCLi Suyuan et al.（Three Gorges Product Quality Inspection and Testing Center，Yichang 443000，China）Abstract：The content of glutamic acid in yeast extract was determined by high performance liquid chromatography column derivatization. Benzo thiocyanic acid was used as a pre column derivatization reagent. On the C18 column，the retention time was qualitative and the external standard was quantified under the condition of weak alkali. The results show that in the linear range of 0.2～1.0mg/mL，the linear correlation coefficient is 0.999816，the relative standard deviation is less than 5%，the recovery rate is between 95%～110%，and the sample test results are good. This method can also be used for the detection of other amino acids.Key words：High performance liquid chromatography（HPLC）；Glutamic acid；Pre column derivatization氨基酸是構成蛋白质的基本单元，是动物体合成蛋白质的主要原料，是食品、饲料的营养成分，也是生物工程、生化制药、表面活性剂工业产品的化工原料，因此它们的分离分析引起了人们的关注[1-4]。
发酵法生产谷氨酸工艺试验
发酵法生产谷氨酸工艺实验指导书一、实验目的与意义：实验设置涉及生物产品谷氨酸生产过程的基本单元操作和方法，强调锻炼基本操作能力，掌握使用摇床对谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum)的工业菌株进行谷氨酸发酵产酸验证的方法；学习控制发酵培养基的组成与摇床的转速、温度、浓缩糖流加、尿素补充等试验技术与手段；掌握发酵罐的使用方法与利用发酵罐发酵生产氨基酸的方法。
掌握各种发酵实验仪器的使用方法及注意事项；熟悉用浓缩连续等电法、离子交换法等从发酵液中提取谷氨酸的基本流程。
二、主要实验内容与要求：1.培养基的配制与菌种培养学会配制斜面培养基、种子培养基和摇瓶培养基并掌握各种培养基的灭菌方法。
培养基组成：活化斜面培养基：无水葡萄糖1，蛋白胨10，牛肉膏10，酵母膏5，NaCl 2.5，琼脂条20，pH7.0-7.2 0.1MPa 20min种子培养基：葡萄糖25 玉米浆30ml 豆浓20ml K2HPO4 1.5 MgSO4 0.4 尿素2 豆浓20ml 调pH值为7.0-7.2，121℃灭15min发酵培养基：葡萄糖150 Na2HPO4 1.0 KCl 1.2 MgSO4 0.8 MnSO4 2mg FeSO4 2mg VB1 0.2mg 豆浓20ml 调pH为7.0-7.2，115℃灭15min2.种子生长曲线的绘制种子质量的优劣不仅与培养基组成有关，还与种子的生理性状有关菌种接入种子瓶后，要经过延滞期、对数生长期、静止期和衰亡期。
种龄太短的种子转发酵，往往会出现前期生长缓慢、整个发酵周期延长、产物开始形成的时间推迟等现象，甚至造成异常发酵；种龄过长则会引起菌体过早自溶，导致产物生成能力下降。
摇瓶种子培养条件pH控制在7.0左右，温度32℃，220r/min摇床上培养，每2h取样测定菌体光密度OD620nm，做出生长曲线。
根据自己制作的种子生长曲线，能够说出菌种接入种子培养基后何时进入对数生长期，何时结束对数生长转入稳定期，因此选择何时作为接种时间。
发酵饲料原料氨基酸测定方法
发酵饲料原料氨基酸测定方法发酵饲料是一种常见的饲料形式，通过微生物的发酵作用，可以将一些廉价的原料转化为高质量的饲料。
而饲料中的氨基酸是动物生理功能的基本组成部分，也是评价饲料质量的重要指标之一。
因此，准确测定发酵饲料中氨基酸的含量对于饲料生产具有重要意义。
常用的发酵饲料原料氨基酸测定方法主要有以下几种：一、高效液相色谱法（HPLC）高效液相色谱法是一种常用的氨基酸测定方法。
该方法通过将样品溶解并进行适当的预处理后，将氨基酸分离并通过色谱柱进行定量分析。
这种方法具有准确度高、灵敏度高、分析速度快等优点，被广泛应用于发酵饲料中氨基酸的测定。
二、气相色谱法（GC）气相色谱法是另一种常用的氨基酸测定方法。
该方法将样品中的氨基酸通过酸水解等预处理方法转化为气体化合物，然后通过气相色谱仪进行分离和定量分析。
这种方法具有分离效果好、分析速度快等优点，但对于一些热稳定性较差的氨基酸，需要进行适当的保护处理。
三、生化分析法生化分析法是一种传统的氨基酸测定方法，主要通过酶促反应将样品中的氨基酸转化为其他化合物，并通过光度计等仪器进行测定。
这种方法操作简便，灵敏度较高，但对于一些特殊的氨基酸，可能存在反应不完全的情况，影响测定结果的准确性。
以上三种方法在发酵饲料中氨基酸测定中都有其独特的优势和适用范围。
在选择合适的方法时，需要考虑样品的特性、测定的准确度要求、设备的可用性等因素。
此外，为了提高测定结果的准确性，还需要注意样品的采集和保存，避免外界污染和氨基酸的降解。
总结起来，发酵饲料原料氨基酸测定方法包括高效液相色谱法、气相色谱法和生化分析法等。
选择合适的方法可以准确测定发酵饲料中氨基酸的含量，为饲料生产提供科学依据，提高饲料的质量和营养价值。
同时，为了保证测定结果的准确性，还需要注意样品的采集和保存等实验细节。
综上所述，发酵饲料原料氨基酸测定方法对于饲料生产具有重要意义。
食品发酵中谷氨酸酶活性的测定与影响因素研究
食品发酵中谷氨酸酶活性的测定与影响因素研究食品发酵是一种利用微生物代谢产生的酶催化作用，将食材进行转化、降解和提醒的过程。
在食品发酵过程中，谷氨酸酶是一个重要的酶类，它能够促进谷氨酸的转化，影响食品的口感和营养价值。
本文将探讨食品发酵中谷氨酸酶活性的测定方法和影响因素。
首先，测定谷氨酸酶活性的方法有很多种，其中常用的方法有色谱法、比色法和生物传感器法等。
色谱法是一种比较准确的测定方法，但操作较为复杂，需要专业的仪器设备和技术。
比色法是一种简便、快速的测定方法，通过比色剂与酶反应产生的产物发生颜色变化，可以直接测定酶活性。
而生物传感器法则是利用生物材料的特殊性质来测定酶活性，具有灵敏度高、反应时间短等特点。
根据不同实验需求和设备条件，选择适合的测定方法进行研究。
其次，影响食品发酵中谷氨酸酶活性的因素有多方面的因素，如pH值、温度、基质浓度和金属离子等。
pH值是影响酶活性的重要因素之一，不同酶对pH值的适应性不同。
例如，在发酵过程中产生的酸碱度变化会影响谷氨酸酶的活性，从而影响最终食品的品质。
另外，温度也是影响谷氨酸酶活性的因素之一，适宜的温度可以提高酶活性，加快发酵反应。
而过高或过低的温度则会导致酶的变性，丧失催化作用。
此外，基质浓度也是影响谷氨酸酶活性的重要因素。
基质是酶作用的底物，适宜的基质浓度可以提高反应速率，但过高的基质浓度则会抑制酶的活性。
最后，金属离子也可以影响谷氨酸酶活性。
一些金属离子可以作为辅因子或抑制剂参与酶活性的调节。
不同金属离子对谷氨酸酶的影响程度各异，需要具体实验来验证。
综上所述，食品发酵中谷氨酸酶活性的测定与影响因素是一个复杂而重要的课题。
科学准确的测定方法和清晰的影响因素研究可以为食品发酵行业提供理论指导和实践参考。
随着科学技术的发展，相信在未来的研究中，我们能够更全面地了解谷氨酸酶活性的测定与影响因素，为食品发酵工艺的优化和创新提供更好的支持和保障。
谷氨酸(glutamic acid,Glu)含量测定试剂盒说明书
货号: QS1906 规格：50管/48样谷氨酸(glutamic acid，Glu)含量测定试剂盒说明书可见分光光度法正式测定前务必取 2-3 个预期差异较大的样本做预测定测定意义：Gu广泛存在于动物、植物、微生物和培养细胞中，不仅是组成蛋白质的20种氨基酸之一，而且通过转氨基作用参与多种氨基酸合成，是生物体内主要氨基来源之一。
此外，Glu还是味精的主要有效成分，常用做食品添加剂以及香料生产。
测定原理：利用专用提取液提取，然后用显色剂进行显色，显色后在570nm下进行测定。
自备实验用品及仪器：可见分光光度计、台式离心机、可调式移液器、1 mL玻璃比色皿、研钵、冰、蒸馏水。
试剂的组成和配制：试剂一：液体100mL×1瓶，4℃保存；试剂二：粉剂×1瓶，4℃保存；临用前加入10mL蒸馏水，充分混匀溶解，用不完的试剂仍4℃避光保存。
谷氨酸提取：1、细菌或培养细胞样品：先收集细菌或细胞到离心管内，离心后弃上清；按照细菌或细胞数量（104个）：试剂一体积（mL）为500~1000：1的比例（建议1000万细菌或细胞加入2mL试剂一），超声波破碎细菌或细胞（冰浴，功率20％或200W，超声3s，间隔10s，重复30次）；8000g 常温离心10min，取上清，置冰上待测。
2、组织样品：按照组织质量（g）：试剂一体积(mL)为1：5~10的比例（建议称取约0.2g组织，加入2mL试剂一），进行冰浴匀浆。
8000g 常温离心10min，取上清，置冰上待测。
3、血清（浆）或细胞培养液样品：按照血清（浆）或细胞培养液体积（mL）：试剂一体积(mL)为1：5~10的比例（建议取0.2mL血清（浆）或者细胞培养液加入2mL试剂一），进行冰浴匀浆。
8000g 常温离心10min，取上清，置冰上待测。
测定操作1、分光光度计预热30min以上，调节波长至570nm，蒸馏水调零。
测定管-A对照管。
对照管只要做一管。
比色法快速测定发酵液中γ-聚谷氨酸含量
比色法快速测定发酵液中γ-聚谷氨酸含量刘鹏丽;刘萍;黄琛;殷志敏【摘要】建立了发酵液中γ-聚谷氨酸(γ-PGA)含量快速测定的比色检测方法.其原理为γ-聚谷氨酸可以与亚甲基蓝溶液发生反应,并且使亚甲基蓝溶液颜色发生变化.配制不同浓度的γ-PGA标准品溶液,使其与亚甲基蓝溶液形成反应体系,并对亚甲基蓝溶液浓度、反应温度以及反应时间对反应体系的影响分别进行对比优化.结果显示,亚甲基蓝溶液质量浓度为10 mg/L,反应温度为30℃,反应时间为5 min,线性回归方程y=0.0024x+0.3289,R2=0.9965,空白加标平均回收率为106.8％,平均RSD值为1.51％,发酵液中加标平均回收率为118.3％,平均RSD值为1.89％.利用比色法测定发酵液中γ-PGA的含量简便快捷、重现性好、灵敏度较高、准确度好,可用于发酵液中γ-PGA浓度的检测.【期刊名称】《南京师大学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(042)002【总页数】5页(P105-108,114)【关键词】γ-聚谷氨酸;亚甲基蓝;比色法;定量分析【作者】刘鹏丽;刘萍;黄琛;殷志敏【作者单位】南京师范大学生命科学学院,生物化学与生物制品研究所,江苏省分子医学重点实验室,江苏南京210023;南京师范大学生命科学学院,生物化学与生物制品研究所,江苏省分子医学重点实验室,江苏南京210023;南京师范大学生命科学学院,生物化学与生物制品研究所,江苏省分子医学重点实验室,江苏南京210023;南京师范大学生命科学学院,生物化学与生物制品研究所,江苏省分子医学重点实验室,江苏南京210023【正文语种】中文【中图分类】Q5-33γ-聚谷氨酸(poly-γ-glutamic acid,γ-PGA)是一种具有生物相容性的新型生物高分子材料,是炭疽杆菌细胞荚膜的一种化学组成成分,由D-谷氨酸或L-谷氨酸以α-氨基和γ-羧基通过酰胺键缩合而成的,由多数杆菌产生的一种胞外水溶性的高分子氨基酸聚合物. 微生物合成的γ-PGA通常由5 000个左右的谷氨酸单体组成,相对分子质量一般在100 kD～1 000 kD[1-3]. γ-PGA是一种阴离子高分子聚合物,在其分子链的侧链上有很多活性较高的游离羧基(—COOH),可以在分子内部或分子之间形成氢键[4],具有极高的保湿性和吸水性,易于和一些药物结合形成稳定的复合物,是一种理想的可在体内生物降解的药用高分子聚合物[5-6]. γ-PGA安全无毒,对环境没有污染,具有可塑性、成纤维性、成膜性、保湿性等众多的理化性质和生物学特性,被广泛地应用于农业、医药、环境治理、食品加工与包装、化妆品工业等众多领域,是一种极具开发价值和应用前景的新型多功能生物制品[7-9].亚甲基蓝(Methylene blue),又被叫做次甲基蓝、亚甲蓝、次甲蓝、美蓝等,是一种芳香杂环化合物,被用作化学指示剂、生物染色剂、染料和药物等,在水溶液中呈正电性[10-11]. 根据异性电荷相吸的原理,带正电荷的亚甲基蓝分子可以和带负电荷(—COO-)的γ-PGA通过静电吸引力相结合,使亚甲基蓝水溶液颜色发生变化[12-13].1 材料1.1 菌种及培养基枯草芽孢杆菌(南京师范大学生化与生物制品研究所提供);种子培养基:葡萄糖20 g/L;谷氨酸钠 10 g/L;酵母粉5 g/L;七水合硫酸镁2.5 g/L;磷酸氢二钾2 g/L;一水合硫酸锰0.02 g/L;发酵培养基:谷氨酸钠50 g/L;磷酸氢二钾15 g/L;磷酸二氢钾2 g/L;七水合硫酸镁2.5 g/L;酵母粉5 g/L;氯化铵4 g/L;一水合硫酸锰0.2 g/L;葡萄糖40 g/L;pH 7.0.1.2 仪器UV-1800PC分光光度计上海美谱达仪器有限公司;Heraeus Multifuge×3R冷冻离心机美国赛默飞;ZQZY-C振荡培养箱上海知楚仪器有限公司;SHZ-IV循环多用真空泵南京科博尔仪器设备有限公司.1.3 材料亚甲基蓝上海瑞永生物科技有限公司;γ-PGA标准品南京轩凯生物科技有限公司;其他试剂均为分析纯试剂.2 方法2.1 γ-PGA标准液的配制分别精确称取γ-聚谷氨酸标准品(4、3.5、3、2.5、2、1.5、1、0.5)g,置于干净的烧杯中,加入适量的蒸馏水溶解,然后定容至100 mL的容量瓶中,摇匀,分别得到40 g/L、35 g/L、30 g/L、25 g/L、20 g/L、15 g/L、10 g/L、5 g/L的γ-PGA标准品.2.2 γ-PGA的初步纯化发酵液稀释数倍后经10 000 r/min离心20 min,除去菌体,取上清液进行抽滤脱色,制得样液.2.3 亚甲基蓝配制根据文献[9]可知亚甲基蓝的干燥减量E=11.46%,因此根据干燥减量精确称取与所需亚甲基蓝干燥品质量0.050 0 g相当的未干燥品,将称取的亚甲基蓝(精确至0.000 1 g)溶解于蒸馏水中,待全部溶解后,移入100 mL容量瓶中,摇匀,配置成0.5 g/L的亚甲基蓝溶液,取该溶液1 mL至另一个50 mL的容量瓶中,用蒸馏水定容至50 mL,摇匀,得到10 mg/L的亚甲基蓝试液.2.4 亚甲基蓝比色法取3 mL标准液或样液于试管中,准确加入3 mL亚甲基蓝试液,然后置于恒温振荡箱中,在25 ℃振荡反应5 min后,将反应液倒入比色皿中,测定波长在664 nm下的吸光度(A664),以蒸馏水做相应处理作为空白.3 结果与分析3.1 亚甲基蓝试液浓度对测定的影响将浓度为(6、8、10、12、14、16)mg/L的亚甲基蓝试液分别与浓度为(5、10、15、20、25、30、35、40)g/L的γ-PGA标准品溶液在一定温度反应一定时间后,在664 nm下测定其吸光度A664,并绘制标准曲线,见图1.由图1可见,在不同浓度亚甲基蓝试液条件下,标准曲线都呈现较好的线性关系,但不同浓度的亚甲基蓝试液与γ-PGA标准液反应得到的标准曲线的R2值还是存在着不同,当亚甲基蓝试液浓度为10 mg/L时,标准曲线的准确度更好,因此在后续研究中,将亚甲基蓝试液浓度确定为10 mg/L.3.2 反应温度对测定的影响将浓度为(5、10、15、20、25、30、35、40)g/L的γ-PGA标准液与浓度为10 mg/L的亚甲基蓝试液分别在(25、30、35、40、45、50)℃下反应一定时间后,在664 nm处测定吸光度A664,绘制标准曲线.由图2可见,在不同温度条件下,标准曲线几乎重合,表明温度对测定结果的影响不大,可以忽略,因此选择温度为25 ℃,即室温.图1 不同亚甲基蓝浓度下的标准曲线Fig.1 Standard curves at different concentrations of methylene blue注:R2=0.994 8(25 ℃);R2=0.996 9(30 ℃);R2=0.994 0(35 ℃);R2=0.9946(40 ℃);R2=0.996 0(45 ℃);R2=0.995 5(50 ℃).图2 不同温度下的标准曲线Fig.2 Standard curves at different reaction temperature3.3 反应时间对测定的影响将浓度为(5、10、15、20、25、30、35、40)g/L的γ-PGA标准品溶液与浓度为10 mg/L的亚甲基蓝试液于25 ℃反应不同时间,在664 nm处测定其吸光度A664,并绘制标准曲线.由图3可见,反应不同时间的标准曲线都呈较好的线性关系,而且标准曲线没有太大的差异,表明反应时间对于测定结果影响不显著,因此,为了更加快速并且准确地检测γ-PGA含量,在后续的研究中,控制反应时间为5 min.3.4 亚甲基蓝比色法标准曲线按照上述实验得到的测定条件,将浓度为(5、10、15、20、25、30、35、40)g/L 的γ-PGA标准液与浓度为10 mg/L的亚甲基蓝试液于25 ℃反应5 min,在664 nm处测定吸光度A664,绘制标准曲线,如图4所示.图4 亚甲基蓝比色法标准曲线Fig.4 The standard curve of methylene blue colorimetry注:R2=0.994 8(5 min);R2=0.988 1(10 min);R2=0.985 0(30 min);R2=0.978 6(1 h);R2=0.960 7(2 h);R2=0.954 4(3 h);R2=0.961 3(4 h);R2=0.948 9(5 h).图3 反应时间对标准曲线的影响Fig.3 Effect of reaction time on the standard curve 3.5 方法的回收率和重现性3.5.1 空白加标回收法按照方法1.2.1配制得到浓度为8 g/L(相对低浓度)、16 g/L(相对中浓度)、32g/L(相对高浓度)3个不同浓度的γ-PGA标准液,分别取γ-PGA标准液3 mL,亚甲基蓝3 mL,充分振荡摇匀,5 min后测定A664,以蒸馏水做相应处理后作为空白,每个处理重复3次,实验结果见表1,结果显示,应用亚甲基蓝比色法测定γ-PGA含量,其回收率和重现性都较好.3.5.2 样品加标回收法配制浓度为8 g/L、16 g/L、32 g/L的γ-PGA标准液,每个浓度的标准液各取2 mL,然后分别加入等体积的经过稀释的样品溶液,充分混匀之后,加入4 mL的亚甲基蓝试液,充分振荡反应5 min之后,测定A664,以2 mL样液加2 mL蒸馏水做相应处理后作为空白,每个浓度重复3次. 测定结果见表2,结果显示γ-PGA在发酵液中的回收率也较好.表2 γ-PGA在发酵液中的回收率Table 2 The recovery of γ-PGA in the fermentation broths样品加标样量/(g/L)回收标样量的平均值/(g/L)回收率/%RSD/%188.53106.72.2121616.57103.61.1433232.67102.41.33表1 回收率与重现性实验Table 1 The recovery and reproducibility of test配制浓度/(g/L)测得浓度的平均值/(g/L)回收率/%RSD/%88.13101.62.411616.04100.31.253231.9499.80.613.6 样品提取过程中发酵液脱色对测定的影响R2=0.994 8(control);R2=0.962 7(七水合硫酸镁);R2=0.969 2(氯化铵);R2=0.965 1(磷酸氢二钾);R2=0.972 3(谷氨酸钠).图5 不同无机盐对标准曲线的影响Fig.5 Effect of different inorganic salts on the standard curve本实验主要采用粉末状活性炭进行抽滤脱色,脱色率在90%左右,在未脱色之前发酵液的颜色会干扰比色测定的结果,因此,在进行比色测定时要先对发酵液进行脱色处理,由3.5.2样品加标回收法中可以看出,经过脱色之后的发酵液对比色测定的结果干扰很小.3.7 发酵液中无机盐成分对测定的影响分别准确称取一定量的七水合硫酸镁、氯化铵、磷酸氢二钾、谷氨酸钠,然后分别溶于一定量的浓度为10 mg/L的亚基蓝试液中,使之浓度分别为2.5 g/L、4 g/L、15 g/L、50 g/L,对照组为不加任何上述无机盐的浓度为10 mg/L的亚甲基蓝溶液,然后再分别与浓度为(5、10、15、20、25、30、35、40)g/L的γ-PGA标准液于25 ℃反应5 min,在664 nm处测定吸光度A664,绘制标准曲线,如图5所示.由图5可知,加入不同无机盐的标准曲线都呈较好的线性关系,标准曲线虽然有所差异,但是差异并不明显,表明无机盐离子对于测定结果的影响并不显著.4 结论亚甲基蓝是一种带正电荷的芳香杂环化合物,而γ-PGA在发酵液中是以聚阴离子形式存在的. 在溶液中,亚甲基蓝的氮原子可以和γ-PGA中羧基的氧原子配对,使亚甲基蓝试液的颜色发生变化. 本研究表明,带有正电荷的亚甲基蓝与具有聚阴离子性质的γ-PGA发生反应之后在664 nm处的吸光度大小与γ-PGA浓度成正比,并且具有良好的线性关系. 该方法的反应温度为25 ℃,反应时间为5 min,采用该方法测定γ-PGA的含量,其重现性和回收率都较好,而且在发酵液中的回收率也较高,并且发酵液需要经过脱色之后再进行比色测定,且发酵液中的无机盐对于测定结果干扰性很小. 该方法快捷简便、准确度高、结果可靠、无需特殊的设备和试剂,可以应用于γ-PGA的生物发酵生产中的检测.[参考文献]【相关文献】[1] 刘婷. 发酵液中γ-聚谷氨酸的分离纯化及初步鉴定研究[D]. 西安:陕西科技大学,2016.[2] 桑秀梅. 利用聚谷氨酸高产菌NS-18制备γ-聚谷氨酸[D]. 南京:南京师范大学,2017.[3] 董健,吕颖,方丽,等. γ-聚谷氨酸的发酵制备及快速鉴定分析方法研究[J]. 中国酿造,2012,32(5):148-150.[4] MAKOTO A,KAZUYA S,HISAAKI N,et al. Enzymatic Synthesis of High-Molecular-MassPoly-γ-glutamate and regulation of its stereochemistry[J]. Applied and environmental microbiology,2004,7:4249-4255.[5] 张庆庆,金鑫强,陈剑翔,等. 发酵液中γ-聚谷氨酸含量快速测定方法研究[J]. 食品工业科技,2012,19:294-296.[6] ING-LUNG S,YI-TSONG V. The production of poly-(γ-glutamic acid)from microorganisms and its various applications[J]. Broresource technology,2001,79(3):207-225.[7] 朱凡,吕忠良,杨叶东,等. 高黏发酵液中γ-聚谷氨酸的分离纯化工艺[J]. 化学工程,2013,41(12):9-11.[8] EZZELL J W,WELKOS S L. The capsule of bacillus anthracis,a review[J]. J Appl Microbiol,1999,87(2):250.[9] 李德衡,赵兰坤,李树标. γ-聚谷氨酸的生物合成及应用研究进展[J]. 发酵科技通讯,2012,41(3):12-16.[10] 李江涛,郑涛. 介孔碳材料对亚甲基兰的吸附特性研究[J]. 西安文理学院学报(自然科学版),2010,13(1):48-53.[11] 肖敏,李丽,钟龙飞,等. 活性炭吸附法处理印染废水的研究[J]. 辽宁化工,2009,38(8):537-539.[12] 王静心,李政,张秋亚,等. 亚甲基蓝染液的γ-PGA水凝胶脱色处理[J]. 印染,2013,24:1-5.[13] MEHMET D,MAHIR A,AYDM T,et al. Kinetics and mechanism of removal of methylene blue by adsorption onto perlite[J]. Journal of hazardous materials,2004,109:141-148.。
谷氨酸发酵实验报告
一、实验目的1. 了解谷氨酸发酵的基本原理和过程。
2. 掌握谷氨酸发酵实验的操作方法。
3. 通过实验验证谷氨酸发酵过程中还原糖的消耗和谷氨酸的生成情况。
4. 分析发酵条件对谷氨酸发酵的影响。
二、实验原理谷氨酸发酵是一种典型的微生物发酵过程，主要利用谷氨酸棒杆菌在适宜的培养基和条件下，将糖类物质转化为谷氨酸。
发酵过程中，还原糖的消耗和谷氨酸的生成是衡量发酵是否正常的重要指标。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 谷氨酸棒杆菌菌种- 葡萄糖- 酵母提取物- 牛肉膏- 磷酸氢二钠- 氯化钠- 琼脂- pH试纸- 还原糖检测试剂盒- 谷氨酸检测试剂盒- 恒温摇床- 恒温水浴锅- 721分光光度计2. 实验仪器：- 烧杯- 玻璃棒- 移液管- 试管- 离心机- 电子天平四、实验步骤1. 培养基制备：- 称取酵母提取物10g、牛肉膏5g、葡萄糖20g、磷酸氢二钠2g、氯化钠1g，加入100mL蒸馏水溶解，定容至1000mL。
- 将培养基分装至锥形瓶中，121℃高压灭菌15分钟。
2. 菌种活化：- 将谷氨酸棒杆菌菌种接种于装有适量培养基的锥形瓶中，37℃恒温培养24小时。
3. 发酵实验：- 将活化后的菌液以1%的接种量接种于装有100mL培养基的锥形瓶中，置于恒温摇床中，37℃、150r/min振荡培养。
- 每隔2小时取样，测定还原糖和谷氨酸的含量。
4. 数据处理：- 根据还原糖和谷氨酸的测定结果，绘制糖耗曲线和谷氨酸生成曲线。
- 分析发酵条件对谷氨酸发酵的影响。
五、实验结果与分析1. 糖耗曲线：实验过程中，还原糖含量随时间逐渐降低，说明谷氨酸棒杆菌在发酵过程中不断消耗葡萄糖。
2. 谷氨酸生成曲线：实验过程中，谷氨酸含量随时间逐渐增加，说明谷氨酸棒杆菌在发酵过程中不断合成谷氨酸。
3. 发酵条件对谷氨酸发酵的影响：- 温度：37℃时，谷氨酸发酵效果较好。
- pH值：pH值在6.5-7.0时，谷氨酸发酵效果较好。