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维生素C第二步发酵是将L-山梨糖氧化生成2-酮基-L-古龙酸,由一组混菌配合进行,普通酮古龙酸菌(Ketogulonigenium vulgare,俗称小菌)直接负责山梨糖生物氧化;另一种微生物俗称大菌,包括巨大芽孢杆菌(Bacil1us megaterium)等,作为伴生菌起到辅助酮古龙酸杆菌生长和产酸的作用。为阐明大小菌相互作用关系从而提供发酵工艺优化的依据,本实验运用GC-TOF-MS,对单独接种的大小菌及不同比例、不同接种密度下的混菌发酵过程进行代谢组学的研究,比较各种状态下获得的代谢组并进行相关分析,以对两菌间相互作用机制进行阐述。主要研究结果为:(1)分别测定了大小菌单独发酵时的代谢物种类和含量,推测出两菌各自可能存在的代谢途径;(2)对于混菌培养开发了荧光定量PCR方法测定细胞数,获得了混菌发酵时各自生长曲线及相图。发现在巨大芽孢杆菌接种量为10~6CFU/ml时,随酮古龙酸杆菌接种量的增加,巨大芽孢杆菌生长速度加快,最终的菌数状态主要取决于初期的酮古龙酸杆菌接种量而非巨大芽孢杆菌接种量;(3)测定了不同比例、不同接种密度混菌胞内代谢物种类和含量变化,并根据氨基酸和酮酸类物质的变化分析得到两菌间存在氨分子的异化和转移过程,根据核苷酸类物质的变化分析得到混菌中存在核苷酸降解过程;(4)通过测定不同比例、不同接种密度胞外代谢产物积累情况,发现随着酮古龙酸杆菌接种量增加,胞外赤糖酸和2-酮-L-古龙酸积累量增加。此外,分析胞外积累半胱氨酸的趋势可推测认为酮古龙酸杆菌的产酸作用可能与环境中的氧化还原状态有关。这些研究结果为探索维生素C发酵过程中混菌间相互作用关系的物质基础提供了新方法,并为优化维生素C发酵过程提供理论依据。