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用酶动力学拟合在密闭条件下香菇呼吸速率方程及米氏方程二

2021-08-18 来源:云南农业机械网

用酶动力学拟合在密闭条件下香菇呼吸速率方程及米氏方程(二)

1.3.3 Michaelis-Menten方程的确立 依据酶动力学呼吸模型[4]要求体系保持有氧呼吸状态即[O2]>1.5%或[CO2]<20%才是有效的[6],氧气过低或二氧化碳过高将导致香菇无氧呼吸,则不符合米氏规律。在本次实验中同时测定了单位时间内底物(氧气)的消耗量以及产物(二氧化碳)的生成量。其中二氧化碳又是化学反应的非竞争性抑制剂,因此,依据米氏方程的非竞争性作用的速度方程为如下公式:

[7]

[8]

式中,Vm、Km和Ki—调整因子;

Vmi—最大反应速率(氧气消耗的最大速率或二氧化碳产生的最大速率)(mg/kg﹒hr);

Kmi—表观米氏常数(%);

Ki—抑制系数(%)。

通过实验所测结果利用STATISTICA软件进行多重线性回归分析求得其值。而rCO2/rO2的值就是呼吸熵(RQ)[7],它是表现氧气与二氧化碳共同作用下香菇呼吸状态的动态因子,也是定性代谢途径以及表征脱羧酶或氧合酶系统的一个有效参数。本次实验中要求体系维持在有氧呼吸状态,所以通过计算,RQ应该小于或接近于1,即rCO2≤rO2。

1.3.4 温度对香菇呼吸作用的影响 氧气和二氧化碳的变化率除了受浓度、酶等因素的影响,最关键的是受到温度的影响,在求得了不同温度下氧气和二氧化碳的最大变化率(Vm)后,通过Arrhenius[8]关系将1/T与LnVm进行线性回归,其斜率值为Ea/R,Ea(kJ/mol)就是活化能,由此可推算其他温度下香菇呼吸作用的最大呼吸速率,其预测方程为:

[9]

式中,Vm0—已知的氧气最大消耗率或二氧化碳的最大产出率(mg/kg﹒hr);

T0—已知的温度(K);

Vm—T温度下的氧气最大消耗率或二氧化碳的最大产出率(mg/kg﹒hr)。

2 结果与分析

2.1 不同温度下香菇在密闭体系中气体浓度函数的确定

各个温度下的氧气和二氧化碳随时间的变化的回归方程见表2。

由表2可以看出由实验数据拟合出的曲线有较好的吻合性,从而得出各个温度下以时间为自变量,氧气与二氧化碳浓度为应变量的方程式。

表2 氧气、二氧化碳浓度随时间变化的非线性回归方程

温度K非线性回归估计方程损失函数(Loss)复相关系数(Multiple R)2939.770.9933.560.9882839.600.9876.370.99327310.890.9875.210.963

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