基本信息
- 項目名稱：
- 低能離子注入油脂高產(chǎn)菌株粘紅酵母（Rhodotorula glutinis）的選育
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 本文通過離子注入油脂高產(chǎn)菌株粘紅酵母，篩選出一株高產(chǎn)菌株D30，產(chǎn)量比出發(fā)菌株提高34%，經(jīng)多次傳代實驗表明，該菌株遺傳穩(wěn)定性較好。并對選育過程中篩選方法進行了研究，對蘇丹黑B染色、索氏抽提法和酸熱耦合超聲波等高產(chǎn)菌株篩選方法進行了研究比較，最終確定了為蘇丹黑B染色為最優(yōu)的初篩方法。另外，還對高產(chǎn)突變株D30的發(fā)酵特性進行了研究，在發(fā)酵10天時，其油脂產(chǎn)量達7.81g/L。
- 詳細介紹：
- 目前人口的快速增長，使得油脂需求量與自然資源嚴重短缺的矛盾日益尖銳，在此情況下，開辟新油源—微生物油脂更具有重要的理論和實際意義。 目前對微生物油脂的研究和開發(fā)主要集中在利用微生物生產(chǎn)的各種不飽和脂肪酸油脂上，有單不飽和脂肪酸，如棕櫚油酸、油酸等；多不飽和脂肪酸，如亞油酸(LA)、亞麻酸(LNA)、花生四烯酸（AA）、二十五碳五烯酸（EPA）、二十二碳六烯酸（DHA）等，這些具有特殊功能和用途的功能性油脂越在促進人類健康方面具有越來重要的作用。 微生物油脂具有很多優(yōu)點，如微生物細胞增殖快，生產(chǎn)周期短，價值便宜，不受季節(jié)、氣候變化的限制等。但是，微生物油脂也有其局限性，最明顯的一點就是油脂的產(chǎn)量低。為了提高產(chǎn)量，本文做了以下的研究工作： 1．高產(chǎn)油脂菌株的誘變選育 為了進一步提高其菌體油脂量，以粘紅酵母(Rhodotorula glutinis)31596為出發(fā)菌株，采用低能離子注入誘變。經(jīng)過初篩、復篩，獲得一株油脂高產(chǎn)菌株D30，其油脂產(chǎn)量達到3.10 g/L，比出發(fā)菌株提高了33.05 %， 連續(xù)傳代多次，其產(chǎn)量性狀無顯著變化，說明該菌株遺傳穩(wěn)定性良好，可以作為工業(yè)微生物菌株。 2． 篩選方法的選擇 本文對選育過程中篩選方法進行了研究，對蘇丹黑B染色、索氏抽提法和酸熱耦合超聲波三種高產(chǎn)菌株篩選方法進行了研究比較，最終確定了蘇丹黑B染色為最優(yōu)的定性初篩方法，酸熱耦合超聲波作為最優(yōu)的定量篩選方法。 3．發(fā)酵培養(yǎng)基的優(yōu)化 通過單因素和Box-Behnken實驗設計，確定粘紅酵母(Rhodotorula glutinis)31596搖瓶發(fā)酵的最佳發(fā)酵培養(yǎng)基成分(g/L)：葡萄糖73.40， 磷酸二氫鉀3.56，蛋白胨1.06；培養(yǎng)條件為：溫度28 ℃，初始pH 5.8，接種量9 %，250 ml搖瓶裝液量30 ml。在此優(yōu)化條件下，當發(fā)酵時間為96 h時，粘紅酵母產(chǎn)油脂量高達3.49 g/L，較優(yōu)化前提高了13 ﹪。同時，對D30發(fā)酵動力學進行了研究，到達到發(fā)酵終點時（10 d），生物量為47.98 g/L(菌體濕重), 油脂產(chǎn)量達到7.81 g/L。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 作品選用新型誘變方法——低能離子束技術(shù)對目標菌株進行誘變，在誘變中對低能離子的注入?yún)?shù)進行研究，另外還對高產(chǎn)菌株的初篩方法進行研究，最后得出適宜的方法，并篩選得到一株油脂的高產(chǎn)菌株，并對高產(chǎn)菌株的動力學進行研究。
科學性、先進性及獨特之處
- 1、選育先進的低能離子注入技術(shù)，為得到突變頻率高，突變譜系廣的突變體打下基礎。 2、對眾多的初篩方法進行研究，得出簡單、易操作的篩選方法，為大量篩選突變菌株打下基礎。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 多不飽和脂肪酸是人體必須的，但是人體又不能合成，本作品通過研究，目的是超出產(chǎn)多不飽和脂肪酸的高產(chǎn)菌株，為后續(xù)的工業(yè)生產(chǎn)打下基礎。
學術(shù)論文摘要
- 本文通過離子注入油脂高產(chǎn)菌株粘紅酵母（Rhodotorula glutinis），篩選出一株高產(chǎn)菌株D30，產(chǎn)量比出發(fā)菌株提高34 %，經(jīng)多次傳代實驗表明，該菌株遺傳穩(wěn)定性較好。并對選育過程中篩選方法進行了研究，對蘇丹黑B染色（Sudan Black B staining）、索氏抽提法 (Soxhlet Extraction method )和酸熱耦合超聲波（Acid-heating+Ultrasonic extration）三種高產(chǎn)菌株篩選方法進行了研究比較，最終確定了為蘇丹黑B染色（Sudan Black B staining）為最優(yōu)的初篩方法。另外，本文對高產(chǎn)突變株D30的發(fā)酵特性進行了研究，在發(fā)酵96h時，其油脂產(chǎn)量達3.10 g/L。
獲獎情況
- 作品在2010.12.25，以英文文章在國際細胞生物學、生物學和生物工程會議（CMBB）發(fā)表，該論文將被ISTP和EI收錄。
鑒定結(jié)果
- 優(yōu)秀。 本作品獲“河南科技大學第四屆挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術(shù)科技作品競賽自然科學類學術(shù)論文一等獎。
參考文獻
- [1]薛飛燕，張栩，譚天偉．微生物油脂的研究進展及展望[J].生物加工過程.2005，3(1)：23-27． [2]董欣榮，曹健,趙斌等.幾種真菌油脂的檢測與提取[J]. 鄭州工程學院學報. 2002，123（1）：14-18. [3]Singleton J A, Stikeleather L F. A solvent extractor system for the rapid extraction of lipids and trace bioactive micronutrients in oilseeds.[J]. Jaocs. 1999, 76(12) : 1461-1466. [4]王敏，李市場,劉紅霞等.響應面優(yōu)化粘紅酵母油脂提取工藝的研究[J].中國油脂.2010，35（4）：7-11. [5]孔凡敏，趙祥穎,田延軍等. 酸熱法提取酵母油脂條件的研究[J].中國釀造. 2010,218（5）:143-146. [6]Jinchao Shen, Xueguang Shao. A comparison of accelerated solvent extraction, Soxhlet extraction, and ultrasonic-assisted extraction for analysis of terpenoids and sterols in tobacco[J]. Anal Bioanal Chem. 2005, 383: 1003–1008. [7]張嘉,沈丹虹,鄭曉冬. 1 株高產(chǎn)油脂酵母菌株的誘變選育及其發(fā)酵條件研究[J]. 浙江大學學報(農(nóng)業(yè)與生命科學版). 2009,35(5): 497-502.
同類課題研究水平概述
- 微生物油脂研究最早可追溯到19世紀70年代中期。第一次世界大戰(zhàn)期間。當時德國科學家準備利用內(nèi)孢霉屬(Endomyces vernalis)和鐮刀菌屬(Fusarium)的某些菌種作為油脂生產(chǎn)菌，以緩解當時食用油脂的供應不足的狀況。大約在1920年到1945年之間，德國科學家篩選出了適合生產(chǎn)用的菌種。20世紀50年代左右，美國、英國等一些國家也開始發(fā)展微生物油脂的研究。自1945年開始利用農(nóng)作物來生產(chǎn)油脂，不僅能夠提供廉價的油脂，并且可以提供其他一些食品。但是，利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)油脂在成本上根本無法與從大豆、葵花籽以及近今年來常用的油菜籽中獲取油脂相競爭。隨后的研究探索一度集中在獲取附加值較高的功能性油脂上，如某些微生物可以生產(chǎn)具有極高藥用價值的γ-亞麻酸、花生四烯酸(ARA)、二十碳五烯酸(EPA)、二十二碳六烯酸(DHA)等稀有脂肪酸。 近年來，具有保健、醫(yī)療功能的功能性油脂日益受到人們的青睞，微生物油脂的研究主要集中于利用微生物生產(chǎn)經(jīng)濟價值較高的特殊營養(yǎng)油脂，即微生物功能性油脂。目前，用微生物生產(chǎn)功能性油脂已成為科學研究的熱門課題。 產(chǎn)油微生物具有以下優(yōu)點，如不受氣候限制、油脂含量高、資源豐富、碳源來源廣、生長周期短、易于實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)等。加快微生物油脂發(fā)酵技術(shù)的創(chuàng)新，推進微生物油脂產(chǎn)業(yè)化的進程，能為我國未來生物柴油產(chǎn)業(yè)化及油脂化工業(yè)的健康發(fā)展提供有力的保障。 目前，已有利用微生物批量生產(chǎn)油脂的報道，但我國的研究還很落后于世界其他國家。今后微生物油脂的研究方向主要有以下幾點： 1，將現(xiàn)代生物技術(shù)運用到產(chǎn)油脂微生物的研究技術(shù)中，繼續(xù)尋找或改良高產(chǎn)油脂菌種和高產(chǎn)不飽和脂肪酸的菌株，優(yōu)化微生物發(fā)酵產(chǎn)油脂工藝； 2，利用農(nóng)副產(chǎn)品及工業(yè)廢水、廢料等廉價碳源，降低產(chǎn)油脂微生物培養(yǎng)成本，促進微生物油脂產(chǎn)業(yè)化； 3，開發(fā)微生物功能性油脂，加快其在保健食品、醫(yī)藥中的應用。
