贵州农业科学2013,41(10:112~115GuizhouAgriculturalSciences[]1001—3601(201310—0600—0112-04氧化葡萄糖酸杆菌的特性及应用王端好(湖北工程学院生命科学技术学院,湖北孝感432000[摘要]氧化葡萄糖酸杆茵细胞膜上的脱氢酶具有不完全氧化多种底物的特性,已经用于生产1一脱氧野尻霉素、食醋、维生素C前体、葡萄糖酸、酮基葡萄糖酸和二羟基丙酮等。从氧化葡萄糖酸杆菌的细胞结构及其酶系分布、生长特性、代谢途径、细胞膜脱氢酶在工农业生产上的应用等方面进行了较为系统的综述。[关键词]氧化葡萄糖酸杆菌;脱氢酶;不完全氧化;特性;应用[]Q939.97[文献标识码]ACharacteriStiCSandAppl.cationsofGluconobacteroxydansWANGDuanhao(CollegeofLifeScienceandTechnology,HubeiEngineeringUniversity,Xiaogan,Hubei432000,ChinaAbstract:ThedehydrogenaseslocatedinthecytoplasmicmembraneofG.oxydanshaveabilitytoincompletelyoxidizeagreatvarietyofsubstrates,whichhasbeenusedinproducing1一deoxynojirimycin,vinegar,vitaminC,gluconate,ketogluconatesanddihydroxyacetone,eta1.Thecellstructure,distributionofenzymesystem,growthfeature,metabolicpathwayandapplicationsofthedehydrogenasesinindustryandagriculturearedescribedsystematiclyinthe.Keywords:Gluconobacteroxydans;dehydrogenase;incompleteoxidation;characteristics;application氧化葡萄糖酸杆菌(G.oxydans是一种专性好氧的革兰氏阴性菌,属于醋酸杆菌科[1]。位于其细胞膜上与呼吸链相连的脱氢酶具有不完全氧化多种多羟基化合物为相应产物的能力,已经引起广大生化学者的广泛关注[2]。在工农业生产上,利用其全细胞(生长细胞或静息细胞作为酶原转化底物为相应的产物已有广泛的应用,单位生物量的细胞膜脱氢酶活力较高,但生物量较一般细菌小。为提高该酶的生物量和酶活,笔者综述了氧化葡萄糖酸杆菌的细胞结构及其酶系分布、生长特性、代谢途径、细胞膜脱氢酶在工农业生产上等方面的应用,同时对氧化葡萄糖酸杆菌的缺陷作了阐述并提出了今后研究方向。1氧化葡萄糖酸杆菌的特性1.1细胞结构及酶系分布G.oxydans的细胞结构简图及其酶系分布如图1,其细胞结构与大多数细菌相比,最大的特点是细胞膜上具有大量的脱氢酶。少数酶专一性较强,但多数酶能够催化氧化一系列底物,专一性不强,L一山梨糖/L一山梨酮脱氢酶和醛糖脱氢酶都能够作用于多种多羟基化合物,而且该菌中几乎所有的L-山梨糖脱氢酶活性及50%的L_山梨酮脱氢酶活性于L一山梨糖/L一山梨酮脱氢酶。多种脱氢酶已经被纯化和鉴定,其中,葡萄糖、果糖、醇类、醛类、山梨醇和甘油脱氢酶中含有辅基PQQ和亚铁血红素C亚基;葡萄糖酸盐、酮葡萄糖酸和山梨糖脱氢酶含有黄素,其中,有些酶还含有细胞色素C。G.oxy—dans可能还含有更多的、还未被鉴定的脱氢酶。已经鉴定的脱氢酶均与呼吸链相连,呼吸链把还原型电子通过辅酶Q传到醌醇氧化酶上,最终与氧结合生成水,在此过程中驱动ATP的合成,为细胞的生长代谢提供能量[3]。在G.oxydans细胞质内分布着磷酸戊糖代谢途径所需要的酶系(可溶且依赖NADP+的酶,底物必须进人细胞内才能被降解,生成的中间代谢产物都需要磷酸化后进一步通过戊糖磷酸途径进行代谢,合成细胞成分所需要的材料。1.2生长特性G.oxydans较好地生长在含有酪蛋白胨或酵母膏,含糖类或醇类等多羟基化合物的液体培养基中。以n甘露醇或n山梨醇为碳源时,其生物量比用其他碳源时大,在没有有机氮源而以无机氮源为唯一氮源的完全培养基中可生长,但生物量较小。G.oxydans的生长还需要泛酸、甲酸和烟酸等作为生长促进剂。在液体培养基中添加L一谷氨酸、L一谷氨酰胺、酮戊二酸、L一组氨酸和L一脯氨酸等氨基酸时,能够促进该菌的生长,低浓度的磷酸盐也能够促进该菌的生长。碳源浓度太高抑制细胞生长,产物积累到一定的程度也抑制其生长。大多数G.oxydans菌株能在pH为2.5的复合培养基内生长,但不能在pH为4.0以下的合成培养基内生[收稿日期]2013—02—28;2013—09—12修回[作者简介]王端好(1969一,男,讲师,博士,从事发酵工程及酶工程研究。E—mail:wangduanhao@yahoo王端好等氧化葡萄糖酸杆菌特性...