Analisis spektroskopi lanjutan dan studi pelabelan isotop 15N tentang reduksi nitrat dan nitrit menjadi amonia dan nitro oksida oleh E. coli

Pengurangan nitrat dan nitrit menjadi amonia dan dinitrogen oksida secara anaerobik E. coli kultur batch diselidiki dengan teknik analisis spektroskopi canggih dengan: ¹⁵Pelabelan N-isotop. Non-invasif, di tempat analisis ruang kepala dicapai dengan menggunakan FTIR sel putih dan spektroskopi Raman yang ditingkatkan rongga (CERS) bersama spektroskopi Raman fase cair. Untuk analisis fase gas, FTIR sel putih mengukur CO₂, etanol dan N₂O sementara CERS mengizinkan H₂, N₂ dan O₂ pemantauan. Sel putih dengan panjang jalur 6 m memberikan deteksi jejak gas N₂O dengan batas deteksi setara kebisingan 60 nbar atau 60 ppbv dalam 1 atm. Analisis kuantitatif dibahas untuk keempatnya ¹⁴N/¹⁵N-isotopomer dari N₂O. Fosfat monobasic dan dibasic, asetat, format, glukosa dan NO₃^– konsentrasi diperoleh dengan spektroskopi Raman fase cair, dengan batas deteksi setara kebisingan 0,6 mM untuk NO₃^– pada waktu integrasi 300 detik. Konsentrasi anion fosfat digunakan untuk menghitung pH di tempat menggunakan persamaan Henderson-Hasselbalch yang dimodifikasi. TIDAK₂^– konsentrasi ditentukan dengan pengambilan sampel untuk analisis kolorimetri dan NH₄⁺ dengan mendasarkan sampel untuk melepaskan ¹⁴N/¹⁵N-isotopomer dari NH₃ untuk pengukuran dalam sel putih FTIR kedua. Pengurangan dari ¹⁵TIDAK₃^–, ¹⁵TIDAK₂^–, dan campuran ¹⁵TIDAK₃^– dan ¹⁴TIDAK₂^– secara anaerobik E. coli budaya batch dibahas. Dalam jalur utama, NO₃^– direduksi menjadi NH₄⁺melalui TIDAK₂^–, dengan sebagian besar NO₂^– reduksi terjadi setelah NO₃^– penipisan. Menggunakan berlabel isotop ¹⁵TIDAK₃^–, ¹⁵NH₄⁺ produksi dibedakan dari latar belakang ¹⁴NH₄⁺ dalam media pertumbuhan. Dalam jalur minor, NO₂^– direduksi menjadi N₂HAI melalui radikal beracun NO. Dengan sensitivitas deteksi yang sangat baik, N₂O berfungsi sebagai monitor untuk jejak NO₂^– reduksi, bahkan ketika sel sebagian besar mereduksi NO₃^–. Analisis N₂Isotopomer O mengungkapkan bahwa untuk kultur yang dilengkapi dengan campuran ¹⁵TIDAK₃^– dan ¹⁴TIDAK₂^– aktivitas enzimatik untuk mengurangi ¹⁴TIDAK₂^– terjadi segera, bahkan sebelum ¹⁵TIDAK₃^– pengurangan dimulai. Pengukuran densitas optik dan pH dibahas dalam konteks asetat, format, dan CO₂ produksi. H₂ produksi ditekan oleh NO₃^–; tetapi dalam percobaan dengan NO₂^– suplementasi saja, CERS mendeteksi H₂ dihasilkan oleh disproporsionasi format setelah NO₂^– penipisan.