碳酸钙促进丙酮酸发酵过程中α-酮戊二酸的形成

摘要

在多重维生素营养缺陷型菌株光滑球拟酵母CCTCC M202019发酵生产丙酮酸的摇瓶和发酵罐实验中发现,CaCO3的添加对发酵液中α-酮戊二酸(α-KG)的积累有重要影响.在维生素浓度不变且供氧充分的前提下,延迟CaCO3添加时间可明显抑制α-KG的产生,并提高丙酮酸与α-KG的碳摩尔比(CPYR/Cα-KG);而增加培养基中的CaCO3浓度会导致α-KG积累的增加.用不同物质调节发酵液中pH的实验证实:在丙酮酸发酵过程中, Ca2+对α-KG的积累起主要作用,CO32-起辅助作用,两者对α-KG的积累具有协同效应.维持培养基中CaCO3浓度不变,改变培养基中硫胺素的浓度,对α-KG的积累,特别是对CPYR/Cα-KG值没有影响;而增加培养基中生物素的浓度,则导致α-KG的浓度不断上升且CPYR/Cα-KG值不断下降.当有Ca2+存在时,胞内丙酮酸羧化酶的活性最高可提高40%,而丙酮酸脱氢酶系的活性没有明显变化.结果表明,丙酮酸发酵过程中α-KG的形成是由于CaCO3促进了丙酮酸羧化反应,其中Ca2+可显著提高丙酮酸羧化酶的活性,而CO32-则有可能作为丙酮酸羧化反应的底物.