Page 124 - 《精细化工》2021年第7期

·1406· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

可见，等离子体预处理时间过短，等离子体中 与微生物间的相互作用力较小。当工作气压为 135
的活性粒子与微生物菌体之间的相互作用不强，效 Pa 时，检测出的表观能量密度最高，为 0.34 mJ/cm 2
2
果不明显；而处理时间过长，对菌体可能会产生一 （表 1）；而 180 Pa 时仅为 0.27 mJ/cm （表 1）。因
定的损伤，从而影响菌体的产酶效率。因此，确定 此，确定最佳工作气压为 135 Pa。
最佳预处理时间为 15 s。 综上所述，通过研究可以发现，当表观能量密
2
2.3 工作气压对菌体生长和分泌 α-淀粉酶的影响 度在 0.33~0.46 mJ/cm 区间内，等离子体对微生物
保持放电功率和预处理时间恒定（120 W，15 s） 菌体作用明显，能显著促进菌体生长和 α-淀粉酶的
而改变工作气压（120~180 Pa），结果如图 4 所示。 分泌。其中，等离子体预处理的最佳工艺条件为：
从菌体生长曲线（图 4a）可以看出，其生长趋势与 放电功率 120 W，工作气压 135 Pa，预处理时间 15 s。
之前放电功率和预处理时间两个参数的研究结果相 在此条件下，发酵 48 h 后，发酵液中 α-淀粉酶酶活
似，发酵前 12 h 内，因菌体接种时间不长，其浓度 超过 400 U/mL。
较低而导致不同样本间的数量差异性较小。随着发 2.4 等离子体预处理影响菌体生长和 α-淀粉酶分
酵时间的延长，经 135 Pa 条件处理的菌体显示出明 泌的机理分析
显的优势，发酵 48 h 后，OD 600 值达到 3.21±0.09， 采用最佳工艺条件对菌体进行预处理，然后接
远高于对照组 2.72±0.08。如图 4b 所示，135 Pa 下 α- 种于液体培养基发酵 28 h 后，收集菌体，提取其中
淀粉酶酶活经检测高达(404±11) U/mL，与对照组 的蛋白质进行分析，以对照组酶液为参照，对差异
〔(336±8) U/mL〕相比提高了的为 20%。当工作气 表达蛋白质进行鉴定和统计。按照表达倍数变化 1.5
压超过 135 Pa 后，菌体生长速率开始变缓，α-淀粉 倍以上的标准筛选差异表达蛋白质，表达倍数变化
酶酶活降低。当工作气压为 180 Pa 时，α-淀粉酶酶活 大于 1.5 倍表现为上调，表达倍数变化小于 0.67 倍
经检测仅为(346±9) U/mL，远低于 135 Pa 时的酶活。 表现为下调。结果显示，等离子体预处理组与对照
组相比，鉴定出 161 种差异蛋白。其中，预处理组
上调蛋白质数量为 84 种，约占差异蛋白质总数的
52.2%。
从生物过程、细胞组分和分子功能 3 个方面对
差异蛋白质功能进行分类 [26] ，利用蛋白质组学分析
软件对鉴定的差异蛋白质进行标准化分类体系功能
注释，如图 5 所示（其中，蛋白质占比为各差异蛋
白质占总差异蛋白质的比值）。

图 4 不同工作气压对菌体生长（a）和分泌 α-淀粉酶（b）
的影响
Fig. 4 Effects of working pressure on the cell growth (a)
and α-amylase secretion (b)

工作气压对菌体生长和产酶的影响可能与等离 图 5 差异蛋白质功能富集分析
Fig. 5 Analysis of differential protein function enrichment
子体能量大小有关。反应腔体中的真空度高，一方

面产生的等离子体在运动中受到的阻力低，其动能 参与的生物过程主要涉及双链断裂修复和氨基
较大；另一方面，反应腔体中的粒子密度低，因此 酸跨膜转运，细胞组分主要分布在胞外区域，差异