采用木糖生物转化天然香料2-苯乙醇的工艺研究(7)
3.5各因素对苯乙醇发酵过程的影响
3.5.1木糖浓度对转化合成2-苯乙醇的影响
碳源是培养基的主要成分之一，其主要作用是供给菌体生命活动所需的能量和构成菌体细胞成分及代谢产物中的碳素来源。本次针对2-苯乙醇发酵的碳源木糖加入量的影响进行研究。分别加入初始浓度为5g/L，10g/L，20g/L，30g/L的木糖作为碳源，结果见图3-5
图3-5 木糖浓度对转化合成2-苯乙醇的影响
图3-5显示，培养基中木糖浓度对酿酒酵母细胞转化合成2-苯乙醇的浓度有明显影响,在木糖浓度低于10g/L时，随着木糖浓度的增加,产物2-苯乙醇的浓度明显提高，木糖利用率也随之提高；当木糖浓度达到30g/L时，2-苯乙醇的浓度与10g/L时基本相同，但是木糖利用率大幅度下降。说明高浓度的木糖没有对菌体生长产生促进或抑制，但是从原料利用率方面考虑，培养基中的木糖含量在10g/L左右较为合适。
3.5.2 磷酸钾盐浓度对转化合成2-苯乙醇的影响
磷是构成菌体核酸、辅酶、高能磷酸化合物等的成分；钾虽不是微生物菌体的构成，但能影响细胞膜的通透性，是微生物代谢中不可缺少的无机元素。KH2PO4浓度对2-苯乙醇合成的影响见图3-6。
图3-6 KH2PO4浓度对转化合成2-苯乙醇的影响
由图3-6可以看出，当KH2PO4浓度较低时，酵母生长受到影响，2-苯乙醇浓度较低。随着KH2PO4浓度升高时，2-苯乙醇含量也随着增加，在KH2PO4浓度为8g/L时，2-苯乙醇浓度达到最高。继续增加时，2-苯乙醇浓度反而呈下降趋势，过量的KH2PO4使得培养基偏酸，不利于木糖生物转化合成2-苯乙醇。
3.5.3 Mg+、Na+对转化合成2-苯乙醇的影响
微生物在生长繁殖和产物合成中都需要无机盐和微量元素，许多金属离子对微生物的生理活性作用与其浓度有密切关系，低浓度是往往呈现刺激作用，高浓度时却表现抑制作用。MgSO4浓度对2-苯乙醇合成的影响见图3-7。可以看出，Mg+对2-苯乙醇合成有促进作用，当MgSO4浓度高于4g/L以上时，有利于2-苯乙醇转化合成，且高浓度不会产生抑制，趋于平稳状态。而NaCl浓度对2-苯乙醇合成的影响见图3-8,可以看出，Na+对2-苯乙醇的合成无显著影响。
图3-7 MgSO4浓度对转化合成2-苯乙醇的影响
图3-8 NaCl浓度对转化合成2-苯乙醇的影响
3.5.4 底物浓度对转化合成2-苯乙醇的影响
作为2-苯乙醇转化的底物L-苯丙氨酸浓度至关重要，浓度过低不能充分利用酵母的转化能力，转化过程效率不高；而浓度过高势必造成转化产率低，底物浪费大。L-苯丙氨酸溶于水，高浓度加入对细胞生长无明显抑制或毒性作用，所以，对于L-苯丙氨酸的加入浓度要兼顾2-苯乙醇的转化浓度和产率。实验在优化培养基组成后，考察了底物L-苯丙氨酸浓度对2-本乙醇合成的影响，结果见图3-9
图3-9 L-苯丙氨酸浓度对转化合成2-苯乙醇的影响
图3-9指出，在L-苯丙氨酸浓度低于10g/L时,2-苯乙醇的浓度随底物浓度增加而增加，之后，2-苯乙醇转化浓度几乎不再增加。而L-苯丙氨酸转化率则始终呈明显下降趋势，说明随着L-苯丙氨酸浓度的增加，摩尔产率越来越低。在L-苯丙氨酸浓度为10g/L时，2-苯乙醇浓度达到1.203g/L；在L-苯丙氨酸浓度为30g/L时，2-苯乙醇浓度达到1.216g/L，说明底物浓度继续提高则不能提高2-苯乙醇的浓度。
3.5.5 温度对转化合成2-苯乙醇的影响
温度对菌体生长和产物形成的影响是由各种因素综合表现的结果。从酶反应动力学来看，当温度升高时，生化反应速度加大，生长代谢加快，菌体生长和产物形成速度快。但是，过高的温度则容易使一些酶失活，菌体易衰老而影响产物合成。除此之外，温度还影响培养基的物理状态从而影响溶氧水平。因此，为了使微生物的生长速度最快和转化产物的产率最高，在发酵过程中必须根据菌种的特性，选择和控制最合适的温度。实验考察了培养温度对转化合成2一苯乙醇的影响，结果见图3-10。
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