空氣-乙炔火焰原子吸收光譜法測(cè)定啤酒酵母發(fā)酵液中的na

除了碳源、氮源和生物素外，還有鈉、鉀、鈣、鎂等有機(jī)金屬離子。生物細(xì)胞中許多生理代謝活動(dòng)都與金屬離子的作用密切相關(guān)[1～3]。而這些無(wú)機(jī)離子都是通過(guò)跨膜運(yùn)輸來(lái)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞和外界營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中的交換作用,可見(jiàn),周圍環(huán)境中Na+、K+、Mg2+、Ca2+等離子的含量及其變化直接影響著啤酒酵母的生理代謝、發(fā)酵周期以及發(fā)酵產(chǎn)物的種類和數(shù)量,最終從宏觀上決定了啤酒的種類和風(fēng)味,這對(duì)實(shí)際生產(chǎn)是非常有意義的。因此,研究酵母細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中Na+、K+、Mg2+、Ca2+等離子濃度的變化,無(wú)論是從理論上還是生產(chǎn)實(shí)踐上都具有重要的意義。國(guó)內(nèi)外最近幾年來(lái)從無(wú)機(jī)離子角度研究酵母生理特性的報(bào)道日益增多[4～6],但以原子吸收光譜法跟蹤檢測(cè)胞外無(wú)機(jī)金屬離子動(dòng)態(tài)變化從而來(lái)研究酵母細(xì)胞生長(zhǎng)代謝的文獻(xiàn)未見(jiàn)報(bào)道。鑒于此,本文用原子吸收光譜法測(cè)定了不同培養(yǎng)基和不同發(fā)酵條件下共80個(gè)樣品中相關(guān)元素的含量。測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠,簡(jiǎn)便快速,為進(jìn)一步研究離子代謝對(duì)啤酒酵母生長(zhǎng)發(fā)酵以及代謝產(chǎn)物種類和數(shù)量變化的影響提供依據(jù)1實(shí)驗(yàn)部分1.1實(shí)驗(yàn)離子和試劑啤酒酵母,由大連華潤(rùn)啤酒有限公司提供。單一離子培養(yǎng)基:葡萄糖10%,蛋白胨1%,磷酸氫二銨0.2%,以無(wú)機(jī)鹽形式添加下面其中1種金屬離子:Na+:0.005mol/L,K+:0.1mol/L,Mg2+:0.002mol/L,Ca2+:0.01mol/L。然后用去離子水定容。復(fù)合培養(yǎng)基:葡萄糖10%,蛋白胨1%,磷酸氫二銨0.2%,以無(wú)機(jī)鹽形式同時(shí)添加與上述等量的4種金屬離子后,用去離子水定容。實(shí)驗(yàn)試劑NaCl、KCl、MgO、CaCO3均為光譜純;HNO3、SrCO3、La2O3均為分析純,配制試劑用高純?nèi)ルx子水。1.2空心企業(yè)燈光實(shí)驗(yàn)采用日立180-80型偏光塞曼原子吸收分光光度計(jì)(日本日立公司);空心陰極燈:Na燈(上海電光儀器廠),Ca、Mg、K燈(日本日立公司)作光源。儀器工作條件見(jiàn)表1。1.3實(shí)驗(yàn)方法1.3.1培訓(xùn)方法1.3.2樣品溶液配制取不同發(fā)酵階段的發(fā)酵液5mL,經(jīng)3000r/min離心10min,取上清液再用定量濾紙過(guò)濾后(約為4mL),作為原樣品液低溫貯存。測(cè)樣時(shí),從中吸取0.5mL溶液用水定容至500mL,以測(cè)定K+、Mg2+。再?gòu)脑瓨右褐形?mL于100mL容量瓶中,用水定容,以測(cè)Na+、Ca2+。當(dāng)被測(cè)元素含量超出工作曲線范圍時(shí),再酌情稀釋。1.3.3標(biāo)準(zhǔn)系列工作液的配制按光度法的常規(guī)方法配制質(zhì)量濃度為1000mg/L的Na+、K+、Mg2+、Ca2+標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,再分別配制100mg/L的中間標(biāo)準(zhǔn)溶液,測(cè)定前再?gòu)闹信渲茦?biāo)準(zhǔn)系列工作液。其中,用1000mg/L的Sr2+鹽和1%的HNO3作為測(cè)量Na+、K+的工作液溶劑并作為測(cè)量時(shí)的空白液;用1%的HNO3和1500mg/LLa3+鹽作為Mg2+、Ca2+工作溶液的溶劑,并作為測(cè)量時(shí)的空白液。1.3.4離子培養(yǎng)中的離子在單一離子培養(yǎng)下取樣(單樣),分別測(cè)定相應(yīng)的某一種離子;在復(fù)合離子培養(yǎng)下取樣(復(fù)樣),測(cè)其中的4種離子。按上述儀器工作條件測(cè)定空白、標(biāo)準(zhǔn)系列工作溶液和樣品。2結(jié)果與討論2.1測(cè)量的精度按上述方法步驟對(duì)同一份發(fā)酵液樣品進(jìn)行11次平行實(shí)驗(yàn),結(jié)果如表2。2.2添加標(biāo)準(zhǔn)樣品將一定量的含相關(guān)離子鹽類的標(biāo)準(zhǔn)加入復(fù)合試樣中,測(cè)得回收率為98%～107%,平均回收率為103%,結(jié)果如表3。2.3標(biāo)準(zhǔn)偏差的測(cè)定按實(shí)驗(yàn)方法配制44個(gè)空白液,噴入火焰,按自動(dòng)調(diào)零鍵。分別記錄Na+、K+、Mg2+、Ca2+在589.0、766.5、285.2和422.7nm下積分5s的吸光度,求出其標(biāo)準(zhǔn)偏差δ。再求得標(biāo)準(zhǔn)加入曲線的斜率S,由3δ/S就可以計(jì)算出檢出限。測(cè)得Na+的檢出限為0.159mg/L,K+為0.789mg/L,Mg2+為0.039mg/L,Ca2+為0.029mg/L。2.4培養(yǎng)基金屬離子的動(dòng)態(tài)變化對(duì)啤酒酵母在不同培養(yǎng)條件下的單樣和復(fù)合樣兩組共80個(gè)樣品中的Na+、K+、Mg2+、Ca2+進(jìn)行測(cè)試,檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。從表4測(cè)定結(jié)果的數(shù)據(jù)可以看出,除厭氧培養(yǎng)條件下單離子金屬的動(dòng)態(tài)變化不很明顯外,其余的培養(yǎng)條件下金屬離子變化很大。可見(jiàn),除培養(yǎng)方式(通風(fēng)或厭氧)外,4種金屬離子在酵母發(fā)酵過(guò)程中也起著重要的作用。我們初步認(rèn)為,金屬離子的動(dòng)態(tài)變化是細(xì)胞適應(yīng)營(yíng)養(yǎng)環(huán)境的結(jié)果,動(dòng)態(tài)變化越大,則說(shuō)明細(xì)胞生命力強(qiáng)壯,生理代謝旺盛。至