Page 123 - 《精细化工》2021年第7期

第 7 期 纪 亮，等: 等离子体预处理对解淀粉芽孢杆菌生长和 α-淀粉酶分泌的影响 ·1405·

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31 μW/cm 和 0.47 mJ/cm 。结果表明，等离子体预处
理对菌体生长和分泌 α-淀粉酶的酶活均产生一定影
响。总的来说，经等离子体处理后，菌体的生长量
均有所提高，其生长期得到延长。然而，放电功率
的高低对分泌到发酵液中的 α-淀粉酶酶活产生不同
的影响。功率较低时，表观能量密度较低，对产酶
影响不大；而功率过高，会抑制菌体对酶的分泌。
因此，确定最佳放电功率为 120 W。
2.2 预处理时间对菌体生长和分泌 α-淀粉酶的影响

改变预处理时间（10~30 s）而保持放电功率和
图 2 放电功率对菌体生长（a）和分泌 α-淀粉酶（b）的
工作气压恒定（120 W，135 Pa），结果如图 3 所示。
影响
Fig. 2 Effects of discharge power on the cell growth (a) 从菌体生长曲线（图 3a）可以看出，发酵前 12 h，
and α-amylase secretion (b) 处理样与对照样之间的生长趋势基本保持一致；而
发酵 12 h 后的处理样生长速率明显提高。其中以处
等离子体对生物体的影响与其辐射能量有着密
理时间为 15 s 的菌体最为显著，其发酵 48 h 后的
切的联系。因此，通过检测不同条件下的等离子体
辉光放电在 UVC 区域（200~280 nm）的表观紫外 OD 600 值达 3.07±0.08，相同时间内对照样的 OD 600
值仅为 2.530.09。如图 3b 所示，发酵 48 h 后，对
光辐射强度和能量密度，分析其对菌体生产和产酶
照样的酶活约为 340 U/mL；而处理时间 15 s 的菌体
的影响，结果如表 1 所示。
显示出最高的 α-淀粉酶酶活，约为 380 U/mL，与对
表 1 不同条件下等离子体辉光放电的表观紫外光辐射 照样相比提高约 11.8%；此时检测出的表观能量密
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强度 度为 0.34 mJ/cm （表 1）。然而，当处理时间分别为
Table 1 Apparent ultraviolet radiation intensity of plasma 10、25 和 30 s 时，菌体分泌的 α-淀粉酶酶活与对照
glow discharge under different conditions
样之间没有显著性差异（p>0.05）。
表观辐射 表观能量
功率/ 工作 处理
参数 强度 / 密度/
①
W 气压/Pa 时间/s 2 2
(μW/cm ) (mJ/cm )
②
放电功率 80 135 15 19 0.29
100 135 15 22 0.33
120 135 15 23 0.34
140 135 15 27 0.41
160 135 15 31 0.47
处理时间 120 135 10 23 0.23
③
120 135 15 23 0.34
120 135 20 23 0.46
120 135 25 23 0.58
120 135 30 23 0.69
工作气压 120 120 15 22 0.33
④
120 135 15 23 0.34
120 150 15 21 0.32
120 165 15 19 0.29
120 180 15 18 0.27
①以 UVC 区域（200~280 nm）计；②工作气压和处理时
间保持 135 Pa 和 15 s 恒定；③放电功率和工作气压保持 120 W
和 135 Pa 恒定；④放电功率和处理时间保持 120 W 和 15 s 恒定。

随着放电功率的增大，辐射强度也不断增大。 a—菌体生长曲线；b—α-淀粉酶酶活
当放电功率为 80 W 时，检测出的表观紫外光辐射 图 3 预处理时间对菌体生长（a）和分泌 α-淀粉酶（b）
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强度和能量密度分别为 19 μW/cm 和 0.29 mJ/cm ， 的影响
Fig. 3 Effects of pretreatment time on the cell growth (a)
而在 160 W 时，其表观辐射强度和能量密度分别达 and α-amylase secretion (b)