【摘 要】
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超声技术在发酵工业中的应用越来越广,微生物的增殖与代谢必然会受到超声场的影响,因此,了解微生物在超声场下的增殖或代谢的变化,对提高发酵产物得率有着重要的意义。本研究通过对低强度超声场中A.gossypii生长与核黄素产生的基础研究,从细胞和基因层面以及发酵过程方面探明超声场中A.gossypii生长和核黄素产生机制。主要研究结果如下:（1）A.gossypii的最佳超声条件:对培养到对数期（48
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超声技术在发酵工业中的应用越来越广,微生物的增殖与代谢必然会受到超声场的影响,因此,了解微生物在超声场下的增殖或代谢的变化,对提高发酵产物得率有着重要的意义。本研究通过对低强度超声场中A.gossypii生长与核黄素产生的基础研究,从细胞和基因层面以及发酵过程方面探明超声场中A.gossypii生长和核黄素产生机制。主要研究结果如下:（1）A.gossypii的最佳超声条件:对培养到对数期（48 h）的A.gossypii菌液以频率33 k Hz、功率210W、超声处理45 min,A.gossypii细胞外核黄素、总核黄素和生物量在第168 h分别增加了23.5%、26.95%和71.99%,而细胞内核黄素则减少了17.34%。（2）显微镜观察发现,A.gossypii经过优化的超声场处理后,数量明显增多,菌丝变长,菌丝直径变小。荧光显微镜观察发现,超声处理组的Ca2+荧光强度都显著小于未处理的对照组。扫描电镜观察发现超声处理组的A.gossypii细胞表面比未处理的A.gossypii细胞表面更光滑。超声场处理后A.gossypii细胞外核酸和蛋白质增加及ONPG水解实验表明超声场作用增加了A.gossypii细胞膜渗透性。超声场处理后菌丝体内有大量的活性氧（ROS）积累,表明,超声作用期间产生的ROS可以增加核黄素的生物合成和分泌。（3）超声场作用后的A.gossypii共检测到2178个差异表达基因,其中包括1079个上调基因,596个下调基因。KEGG富集分析表明真菌中次级代谢产物产生的主要功能是响应外界压力,核黄素作为次级代谢产物的一种,相关研究也表明A.gossypii过量生产核黄素与其应激防御ROS有关。超声场作用下A.gossypii细胞膜通透性增加与其细胞膜上编码ABC转运蛋白的相关基因表达上调有关,发酵液中葡萄糖的消耗增加与三羧酸循环相关的基因大部分表达上调有关,A.gossypii合成核黄素的能力增强与核黄素合成相关基因表达上调有关。（4）分别建立了施加超声场处理和未施加超声场处理A.gossypii发酵过程的菌体生长、核黄素生成和葡萄糖消耗动力学模型,模型的R~2值均大于0.95,表明拟合良好,可用于分析A.gossypii发酵过程。对比有无超声处理的发酵动力学模型,发现超声组的最大比生长速率（μm）和与A.gossypii菌体生长相关联的产物合成常数（α）低于未超声组,超声组的底物葡萄糖用于A.gossypii菌体生长的的得率常数(YX/S)大于未超声组,由此可以部分说明超声场处理更有利核黄素的生产,并且更有利于使核黄素的生产速率维持在较高的水平;超声场作用下A.gossypii过量生产核黄素是其应激防御机制的一种表现;超声场处理可以加快A.gossypii发酵液中葡萄糖的消耗,提高A.gossypii发酵效率,有利于A.gossypii发酵过程的进行。
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