高性能淀粉酶菌株的篩選及培養(yǎng)基優(yōu)化開題報(bào)告

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1、開題報(bào)告高性能淀粉酶菌株的篩選及培養(yǎng)基優(yōu)化　　　1選題的背景和意義淀粉酶在工業(yè)酶制劑生產(chǎn)中占有十分重要的地位，廣泛應(yīng)用于糧食加工、食品工業(yè)、釀造、發(fā)酵、紡織品工業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)，居市場份額第一。但是，我國的α-淀粉酶制劑的品種和生產(chǎn)菌株都很單一，α-淀粉酶活也較國外同行業(yè)低[1]。淀粉酶的生產(chǎn)主要依靠微生物發(fā)酵。而近年來，盡管轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)化和基因克隆等分子生物技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但是這些方法成本較高，目前投入商業(yè)化生產(chǎn)的α-淀粉酶生產(chǎn)菌株幾乎都是通過從自然界中分離得到的野生型菌株[1]。因此不斷從自然界中分離淀粉酶產(chǎn)生菌，并探索

2、其最佳發(fā)酵條件有重要意義。本次實(shí)驗(yàn)從自然界中分離產(chǎn)淀粉酶的菌株，通過測定酶活篩選出產(chǎn)酶量較高的菌株，利用液體發(fā)酵法對其產(chǎn)α-淀粉酶培養(yǎng)基配方進(jìn)行優(yōu)化，獲得在生產(chǎn)應(yīng)用方面具有一定優(yōu)勢的α-淀粉酶產(chǎn)生菌以及其較優(yōu)的培養(yǎng)基配方，以適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)需求。2相關(guān)研究的最新成果及動(dòng)態(tài)在菌種篩選方面，一般是采用碘比色法或者DNS比色法，測定淀粉酶酶活[3-5]。即通過測定淀粉酶水解的淀粉的量，或者生成的麥芽糖的量來測定其相應(yīng)酶活。上面有種方法雖然原理上有所不同，但實(shí)際操作上較為相似。而且由于其試劑配制方便，操作簡單，靈敏度高，故在國內(nèi)

3、廣泛應(yīng)用。而在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的試劑盒法[6]，由于其價(jià)格昂貴，一般不做為生物實(shí)驗(yàn)室的檢查手段。在培養(yǎng)基配制優(yōu)化上，由于數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，統(tǒng)計(jì)學(xué)中的多種優(yōu)化方法已開始廣泛地應(yīng)用于微生物發(fā)酵培養(yǎng)基的優(yōu)化工作中，其中以響應(yīng)面方法的效果最為顯著[7]。響應(yīng)面方法(ResponseSurfaceMethodology,簡稱RSM)是利用合理的試驗(yàn)設(shè)計(jì)并通過實(shí)驗(yàn)得到的一定數(shù)據(jù)，采用多元二次回歸方程來擬合因素與響應(yīng)值之間的函數(shù)關(guān)系，通過對回歸方程的分析來尋求最優(yōu)工藝參數(shù)，解決多變量問題的一種統(tǒng)計(jì)方法。由于該方

4、法試驗(yàn)次數(shù)少、周期短，求得的回歸方程精度高、能研究幾種因素間交互作用，故近年來廣泛應(yīng)用于各種培養(yǎng)基的優(yōu)化上。RSM在優(yōu)化研究中應(yīng)用頻繁，是降低開發(fā)成本、優(yōu)化加工條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量、解決生產(chǎn)過程中的實(shí)際問題的一種效方法。[8]43課題的研究內(nèi)容及擬采取的研究方法、研究難點(diǎn)及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)3.1課題研究內(nèi)容高性能淀粉酶菌株的篩選及其培養(yǎng)基優(yōu)化。3.2研究方法初篩：以淀粉為唯一碳源，比較碘液水解圈直徑與菌落直徑比值（D/d）復(fù)篩：將初篩得到的菌株搖瓶發(fā)酵，通過DNS法或者碘比色法測定酶活，比較其單位體積發(fā)酵效率。培養(yǎng)基成分

5、優(yōu)化：通過單次因子法，考察培養(yǎng)基組分中各因子對淀粉酶生產(chǎn)的影響和規(guī)律。利用Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、響應(yīng)面分析對培養(yǎng)基中主影響因子進(jìn)行優(yōu)化，并建立起培養(yǎng)基主因子和淀粉酶生產(chǎn)能力的相應(yīng)數(shù)學(xué)模型。查閱相關(guān)文獻(xiàn)采樣（土壤）含淀粉有機(jī)物產(chǎn)酶能力檢測（DNS法或者碘比色法）復(fù)篩初篩比較水解圈直徑/菌落直徑大小菌種篩選Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)單次因子法培養(yǎng)基優(yōu)化響應(yīng)面分析驗(yàn)證試驗(yàn)3.3研究難點(diǎn)4篩選和培養(yǎng)基優(yōu)化試驗(yàn)都是很大的工作量。篩選要經(jīng)過初篩復(fù)篩，以及多次的重復(fù)。在篩選到滿意的菌株前，培養(yǎng)基優(yōu)

6、化等工作是無法進(jìn)行的。而在培養(yǎng)基優(yōu)化的時(shí)，由于單因素實(shí)驗(yàn)、Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)以及最終的響應(yīng)面分析，都需要在大量的搖瓶發(fā)酵相關(guān)酶活數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上。若實(shí)驗(yàn)測定的數(shù)據(jù)不符合軟件要求，則又必須修改方案，重新測定[9]。前期培養(yǎng)基的配制比較重要，不合理的培養(yǎng)基可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)酶能力的下降。如在篩選時(shí)，一般是配制以淀粉為唯一碳源的鑒別培養(yǎng)基，但由于淀粉不是速效碳源，培養(yǎng)基相對貧乏，則可能產(chǎn)酶菌株不產(chǎn)淀粉酶或者酶活很低[10]。而且菌株在不同的生長條件下，所表現(xiàn)的生物狀態(tài)是不一樣的。因此，在前期查閱文獻(xiàn)時(shí)，應(yīng)確定若干的培

7、養(yǎng)基配方，并做測試實(shí)驗(yàn)，選擇適合的培養(yǎng)基，以減少不必要的重復(fù)實(shí)驗(yàn)或者漏篩[11]。3.4預(yù)期目標(biāo)獲得在生產(chǎn)應(yīng)用方面有一定優(yōu)勢的淀粉酶產(chǎn)生菌。獲得其搖瓶發(fā)酵（初試階段）的最優(yōu)培養(yǎng)基配方，并估計(jì)其酶活。4論文詳細(xì)工作進(jìn)度和安排2011.2.16－2011.3.12熟悉實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和基本實(shí)驗(yàn)操作，準(zhǔn)備論文實(shí)驗(yàn)所需基本材料2011.3.10前完成并提交文獻(xiàn)綜述、開題報(bào)告和外文翻譯2011.3.12前在學(xué)校指定時(shí)間完成開題答辯2011.3.12－2011.5.10實(shí)驗(yàn)2011.5.10完成并提交畢業(yè)論文2011.5.31在學(xué)校指

8、定時(shí)間進(jìn)行畢業(yè)論文答辯2011.6.5完成并提交答辯后的修改論文5參考文獻(xiàn)[1]楊自鵬,張金輝,蘇靜.一株黑曲霉所產(chǎn)α-淀粉酶的提取及其特性研究[J].河南職工醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2006,18(6):431[2]劉趙玲,李文婷,毛芝娟.一株α-淀粉酶生產(chǎn)菌的分離鑒定及其產(chǎn)酶條件優(yōu)化[J].浙江萬里學(xué)院學(xué)報(bào),2010,23(5):83-89[3]趙凱,