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基本信息
- 項目名稱：
- 一株產(chǎn)中溫淀粉酶芽孢桿菌的培養(yǎng)條件優(yōu)化及酶學(xué)特性初步研究
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 從河西走廊張掖境內(nèi)礫砂土壤中分離得到一株產(chǎn)淀粉酶的芽孢桿菌，通過單因素和正交實驗對其產(chǎn)酶條件進行了優(yōu)化，并對其酶學(xué)性質(zhì)進行了初步研究。一系列結(jié)果表明：該菌株具有發(fā)酵周期短，培養(yǎng)基成分簡單，產(chǎn)生的淀粉酶活性較高，有望在工業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模應(yīng)用。
- 詳細(xì)介紹：
- 淀粉酶是α-淀粉酶、β-淀粉酶及葡糖淀粉酶的總，是現(xiàn)代科學(xué)中非常重要的一種酶。淀粉酶用途極廣，廣泛應(yīng)用于造紙、食品、醫(yī)藥、紡織、洗滌工業(yè)中。因此，在酶家族中，它是非常重要的一種酶。令人感興趣的是，從微生物中分離的淀粉酶也是第一個用于工業(yè)化生產(chǎn)的酶。在淀粉加工業(yè)中，微生物淀粉酶可以成功的取代化學(xué)水解，如果把酶制備成適合的性狀，它也可以應(yīng)用于制藥和精細(xì)化工業(yè)中。 目前，工業(yè)上應(yīng)用的淀粉酶大多數(shù)為高溫淀粉酶，反應(yīng)需要在較高的溫度下進行，并且pH值的變化范圍比較大，需要進行多次調(diào)試，伴隨著國內(nèi)外淀粉質(zhì)原料深加工工業(yè)的不斷發(fā)展，淀粉酶的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，這種方法顯然已經(jīng)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，開發(fā)和篩選具有各種特性的淀粉酶已顯得尤為重要。近年來，對于中溫淀粉酶以其良好的特性引起了諸多學(xué)者的關(guān)注，這是由于中溫淀粉酶在淀粉糖漿、啤酒釀造工業(yè)中、高質(zhì)量的絲纖維人造棉、化學(xué)纖維的退漿中有著突出的應(yīng)用優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在：首先，由于反應(yīng)溫度的特點，使得中溫淀粉酶不必和高溫淀粉酶一樣，將淀粉物料保溫在 100℃左右后再進行水解，具有節(jié)約能耗的作用，同時，對儀器的要求相對于低溫和高溫淀粉酶來說，比較寬松，可以降低生產(chǎn)成本；其次，相對于高溫淀粉酶來說，中溫淀粉酶的滅活更加易于操作。因此，研究和開發(fā)中溫淀粉酶生產(chǎn)菌有巨大的應(yīng)用價值。 本實驗從河西走廊張掖境內(nèi)礫砂土壤中分離得到一株產(chǎn)中溫淀粉酶的細(xì)菌菌株，對該菌株的產(chǎn)酶條件進行了優(yōu)化，并對該酶的酶學(xué)性質(zhì)進行了初步研究，旨在為該菌株的工業(yè)化放大及應(yīng)用提供依據(jù)。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 從河西走廊張掖境內(nèi)礫砂土壤中分離出一株產(chǎn)淀粉酶菌株，初步鑒定為芽孢桿菌，對該菌的產(chǎn)酶培養(yǎng)基和發(fā)酵條件進行了優(yōu)化，并對該菌株產(chǎn)酶的酶學(xué)特性進行了研究。旨在為該菌株開發(fā)應(yīng)用提供依據(jù)。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 本課題采用科學(xué)的研究方法，對土壤中分離的一株淀粉酶產(chǎn)生菌產(chǎn)酶培養(yǎng)基和發(fā)酵條件進行了優(yōu)化，并對其產(chǎn)酶酶學(xué)特性進行了研究。發(fā)現(xiàn)該酶是一種中溫淀粉酶，但目前中溫淀粉酶大多數(shù)是由真菌產(chǎn)生的，該酶的分離與研究，可以為該酶的產(chǎn)生提供新的菌株。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 該菌株是在極端環(huán)境中分離的一種淀粉酶產(chǎn)生菌，通過發(fā)現(xiàn)該酶是一種中溫淀粉酶，多種金屬離子對該酶具有激活作用，作用pH范圍較寬，對淀粉的親和力較大。因此該酶可以應(yīng)用在淀粉的糖化、紡織、造紙、飼料工業(yè)中，同時也可以做為洗滌劑的酶制劑。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本文從土壤中分離得到一株產(chǎn)淀粉酶的芽孢桿菌，通過單因素和正交實驗對其產(chǎn)酶條件進行了優(yōu)化，并對其產(chǎn)酶的酶學(xué)性質(zhì)進行了初步研究。結(jié)果表明：該菌株在1.5%玉米粉、1%牛肉膏、0.15%硫酸鎂、0.1% 氯化鈣培養(yǎng)基中，接種量為2% (v/v)、初始pH 7.0、裝液量10%、發(fā)酵溫度37℃、180r/min搖床培養(yǎng)24h時酶活力最高，其酶活達到了2155.450U/mL；該酶的最適反應(yīng)溫度為50℃；最適pH為6，在pH 5-6的范圍內(nèi)比較穩(wěn)定；Ca2+， Mg2+，Mn2+和Al3+對該酶有明顯的激活作用，Na+和Co2+對該酶也有激活作用，但不明顯，Cu2+和Fe3+對該酶有抑制作用， K+和Zn2+對該酶活影響不大。動力學(xué)研究表明該酶的Km值為0.8mg/mL，Vmax為2.487 mg/ mL?min。以上結(jié)果顯示，該酶能在中溫條件下有效水解可溶性淀粉，滿足工業(yè)生產(chǎn)要求。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
- [1]吳襟,彭平,沈文,等. 嗜堿性芽孢桿菌堿性α-淀粉酶的純化和性質(zhì)[J]. 中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)報, 2005,45(6) :852-856. [2]彭平,吳襟,程安春,等.芽孢桿菌α-淀粉酶基因的克隆、表達和酶學(xué)性質(zhì)分析[J].微生物學(xué)報, 2005,45(6):876-879. [3] 張繼千,吳波,鄭冰心,等. 海洋菌W11產(chǎn)中溫淀粉酶的酶學(xué)特性[J].基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué)，2010.29(1):71-74. [4]Richards on TH, Tan XQ, Frey G, etc. A novel, high performance enzyme for starch liquefaction-discovery and optimization of a low pH, thermostable alpha-amylase . J B iol Chem , 2002, 277 ( 29 ) :26501～26507. [5]Dong GQ, Vieille C, Zeikus JG . Cloning, sequencing, and exp ression of the gene encoding amylopullulanase from Pyrococcus furiosus and biochemical characterization of the recombinant enzyme . Appl & Environ Microbiol, 1997, 63 (9) : 3577～3584. [6]Jorgensen S, Vorgias CE, Antranikian G . Cloning, sequencing, characterization, and expression of an extracellularalpha-amyla-se from the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus furiosus in Escherichia coli and Bacillus subtilis . J Biol Chem , 1997, 272 (26) : 16335～16342.
同類課題研究水平概述
- 淀粉酶是α-淀粉酶、β-淀粉酶及葡糖淀粉酶的總稱，是現(xiàn)代科學(xué)中非常重要的一種酶。 廣泛應(yīng)用在食品、發(fā)酵、紡織及造紙業(yè)中。 早在1833年P(guān)ayen從麥芽抽提液中用酒精沉淀出白色沉淀，可以使2000倍的淀粉液化，取名為“diastase”，并出售用于棉布的退漿。1894年tadamin用麩皮培養(yǎng)米曲霉制造淀粉酶作為消化劑，建立了高峰制藥廠—現(xiàn)milea公司的前身。1913年法國bioden與effront發(fā)現(xiàn)用枯草桿菌生產(chǎn)耐高溫α-淀粉酶，以其耐熱性取代了麥芽淀粉酶用于棉布的退漿，創(chuàng)建了rapedase工廠（現(xiàn)并入了gistbrocades公司），從此酶制劑工業(yè)揭開序幕（Rani Gupta etc 2003）微生物發(fā)酵法進行大規(guī)模生產(chǎn)淀粉酶。1937年日本的福本獲得了產(chǎn)生α-淀粉酶的枯草桿菌。第二次世界大戰(zhàn)后，由于抗生素的發(fā)明，使得微生物工業(yè)大步前進，α-淀粉酶開始采用深層通風(fēng)培養(yǎng)法進行生產(chǎn)。1973年耐熱性α-淀粉酶投入了生產(chǎn)。 目前，除開展大量常規(guī)誘變育種工作外，國外已初步搞清了淀粉酶的調(diào)控基因，探討了有關(guān)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)化和基因克隆等育種技術(shù)。將枯草芽抱桿菌重組體的基因引入生產(chǎn)菌株，使淀粉酶產(chǎn)量提高數(shù)倍至數(shù)十倍，并己應(yīng)用于食品和制酒工業(yè)，給選育高產(chǎn)淀粉酶菌株開創(chuàng)了新的途徑。 我國的酶制劑工業(yè)是解放后才逐步發(fā)展起來的，1965年，我國開始應(yīng)用解淀粉芽抱桿菌BF-7658生產(chǎn)7658α-淀粉酶。1967年杭州怡糖廠實現(xiàn)了應(yīng)用7658α-淀粉酶生產(chǎn)怡糖的新工藝，可以節(jié)約麥芽7%-10%，出糖率提高10%左右。1979年9月通過了酸酶法注射葡萄糖新工藝的鑒定，并先后在華北、河北、鄭州篙山制藥廠得到應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟效益。 每一種α-淀粉酶作用時都需要特定的，穩(wěn)定的溫度，pH值，特定的工業(yè)對一淀粉酶作用時的溫度，pH值都有特定的要求。產(chǎn)生α -淀粉酶的微生物種類很多，不同種屬微生物所產(chǎn)生的α-淀粉酶性質(zhì)也有所差異。因此，進一步分離和擴大淀粉酶產(chǎn)生菌種類勢在必行。 河西地區(qū)具有獨特而典型的自然環(huán)境，土壤中蘊藏豐富的微生物資源，因此，本研究從河西走廊張掖境內(nèi)礫砂土壤中分離出一株產(chǎn)淀粉酶的細(xì)菌，初步鑒定為芽孢桿菌，并對其培養(yǎng)基和發(fā)酵條件以及酶學(xué)性質(zhì)進行了初步研究，以期獲得高通量表達的優(yōu)良淀粉酶生產(chǎn)菌。
