产普鲁兰酶重组菌株发酵条件优化开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

在食品加工行业中,大部分淀粉质原料中支链淀粉占总淀粉质量约为 70 %~95 %,支链的存在阻碍淀粉的分解,影响到淀粉的利用率和产品的质量。

普鲁兰酶是一种能够专一性切开支链淀粉分支点中的 α-1, 6- 糖苷键,从而剪下整个侧枝,形成直链淀粉的脱支酶。普鲁兰酶在以淀粉为原料的食品加工业中有着重要的用途,是由于其能将最小单位的支链分解,最大限度的利用淀粉原料,使食品质量提高,降低粮耗,节约成本,减少污染。普鲁兰酶能分解支链的特性决定了它在食品工业中的广泛应用,已成为淀粉酶制剂中一个很有前途的新品种,具有广阔的开发和应用前景。其在食品工业中的应用研究也将日趋广泛和深入。

目前国际上普鲁兰酶的工业化生产被丹麦垄断,我国仅局限于实验室研究, 且酶活较低,所以开发普鲁兰酶对食品加工领域具有重要的工业价值。本课题致力于寻找有效的发酵优化方法使得所产普鲁兰酶活性得到提高,从而实现普鲁兰酶在工业上的高效生产。

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2. 国内外研究现状分析

对于普鲁兰酶的研究,国内主要集中在产酶菌种的筛选与鉴定,研究者们发现许多微生物可产普鲁兰酶,其中大部分集中在细菌中,如芽胞杆菌、微小杆菌和嗜冷的希瓦氏菌属等。另外,还有少数几种普鲁兰酶从嗜热古菌和真菌中被发现。国外则研究得较深入,目前已对普鲁兰酶基因与酶分子的结构、酶的定位与分泌机制有了较清楚的认识。但对普鲁兰酶在分子水平上进行改造,以获得酶学性质更加优良的普鲁兰酶突变体,则研究较少。

普鲁兰酶最初是由Bender和Wallenefls于1966年通过产气杆菌(Aeorbaetere aerogenes)发酵获得。1999年,To-mimura从 Bacillus naganoensis中分离出普鲁兰酶基因,并在原核生物表达系统枯草芽抱杆菌中成功表达,所产生的重组普鲁兰酶具有很好的应用特性。进入20世纪90年代后,相继有许多耐热普鲁兰酶基因被克隆、测序并在大肠杆菌和枯草杆菌中表达,有的还申请专利保护。目前已有数十个普鲁兰酶基因在以大肠杆菌为主的表达系统中实现异源表达。通过基因工程手段表达并提高普鲁兰酶产量是普鲁兰酶基础研究和应用研究的主要发展方向。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:产普鲁兰酶重组菌株发酵优化及应用

研究计划:1.获取普鲁兰酶生产菌种(已利用基因工程构建)

2.不同条件下发酵(通过改变菌种发酵条件得到含有普鲁兰酶的菌液)

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4. 研究创新点

目前商业化普鲁兰酶生产量较低且活性不高,本课题的特色就是优化产普鲁兰酶重组菌种的发酵条件,通过改变发酵条件,包括单因素优化(如培养基成分、发酵温度、pH、诱导时机、诱导强度等因素)结合组合优化方法(如正交试验、组合优化、响应面等),提高普鲁兰酶的重组表达水平,寻找高效经济的微生物生产普鲁兰酶的途径,为普鲁兰酶制剂的工业化生产及应用奠定基础。

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