江南大學(xué)食品學(xué)院徐學(xué)明教授、金亞美副研究員研究團隊在農(nóng)林科學(xué)領(lǐng)域Top期刊Food Bioscience發(fā)表了題為“Kinetics study on microbial growth and surfactin production of Bacillus subtilis ATCC 21332 under the synergistic effect of magnetic field and Mg2+”的文章，采用磁場振蕩反應(yīng)器（英都斯特（無錫）感應(yīng)科技有限公司），采用5、10、20、30 mT磁場與0、0.8、1.6和2.4 mM的Mg2+協(xié)同輔助枯草芽孢桿菌發(fā)酵，并在30 ℃下孵育0~72 h，并探究發(fā)酵過程中微生物生長和發(fā)酵產(chǎn)物生物活性素的反應(yīng)動力學(xué)特性。

 

研究發(fā)現(xiàn)，與對照相比，在20 mT下暴露48 h和72 h，枯草芽孢桿菌的生物量顯著增加。此外，隨磁場強度增加，枯草芽孢桿菌的最大生物量增加，最大比生長速率（μm）發(fā)生在20 mT下，且與5 mT相比，滯后時間（λ）縮短了1.4小時。同時，Mg2+的存在對枯草芽孢桿菌的生長具有不可或缺的作用，但隨Mg2+濃度增加，生長性能減弱。發(fā)酵過程中隨磁場強度的增強，pH在初始階段急劇下降，24 h后逐漸升高，促進了細胞中有機酸的代謝。當(dāng)暴露于不同磁場環(huán)境下，殘?zhí)呛孔兓厔菹嗨?，?0~30 mT磁場環(huán)境較5 mT下葡萄糖消耗率顯著提高，而Mg2+的存在加速了枯草芽孢桿菌對底物的利用。磁場環(huán)境下暴露48 h以上，最大表面活性素滴度（Cm）可達對照組的140%以上，表面活性素生產(chǎn)前的持續(xù)時間（td）大約縮短了4~6小時。20 mT下表面活性素滴度是5 mT的1.63倍，比表面活性素生產(chǎn)率（Pm）提高61.5%。經(jīng)優(yōu)化后，設(shè)置磁場暴露時間58 h，磁場強度24 mT，Mg2+濃度1.1 mM，輔助發(fā)酵后平均最大表面活性素滴度為2364.94 mg/L，比無磁場的對照組和0.8 mM Mg2+的條件提高1.42倍，表面活性素快速生長階段增加78.44%，較對照組提早6 h。磁場與Mg2+協(xié)同作用下總體體積表面活性素生產(chǎn)率和特異性表面活性素形成塑料分別增加136%和217%，并增強底物攝取更多葡萄糖促進表面活性素合成。磁場輔助枯草芽孢桿菌發(fā)酵生產(chǎn)表面活性素的應(yīng)用，為提高細菌生長代謝及其高附加值產(chǎn)物的生產(chǎn)力提供了有價值的見解。