开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
一.研究背景和选题意义
beta;-胡萝卜素(beta;-carotene)是一种脂溶性不饱和脂肪族碳氢化合物,既是一种常用的着色剂,又具有多种生物活性[1]。作为500多种胡萝卜素中的一种橙红色色素,beta;-胡萝卜素是被公认的安全天然的色素。近年来的大量研究表明,beta;-胡萝卜素的多种生物活性与人类的健康有密不可分的关系。首先,作为维生素A的前体物质,beta;-胡萝卜素具有VA的生物活性,对维持眼睛和皮肤的正常功能具有重要作用,人体一旦缺乏,往往会导致夜盲症、干眼病症、甚至失明和生长抑阻[2]。其次,beta;-胡萝卜素还具有免疫功能,对病毒、细菌等有抵御作用,能够提高人体对外来病原物的抵抗能力。最值得一提的是,beta;-胡萝卜素还具有抗癌防癌的效果,对于已经发生的癌症,它还有延缓癌症发展的功能。正是由于beta;-胡萝卜素的这些优秀的性质,使得其在药品、食品等市场上的需求量日益增加,并且价格不菲。
目前,生产beta;-胡萝卜素的方法主要有三种,即化学合成法,天然物提取法和微生物发酵法。其中微生物发酵法由于具有其产品天然、生产大量快速、成本低等其他生产方法所无法比拟的优点受到最大的重视。早在1992年,Villa和Abalde[3]就对布拉氏须霉和三孢布拉氏霉产生beta;-胡萝卜素进行了总结,认为三孢布拉氏霉可以进行工业化生产。三孢布拉氏霉菌作为一种真菌,在发酵生产beta;-胡萝卜素上发挥着重要的作用,
本课题选用三孢布拉氏霉菌作为发酵beta;-胡萝卜素的菌种,旨在研究其发酵培养基的优化,探寻发酵培养基的最佳组合,使得在实验室条件下,获得beta;-胡萝卜素的最大产量。另外,本课题的创新之处在于,用固态发酵代替传统的液态发酵,相对于液态发酵,固态发酵具有以下优点:1.实验中产生的废水废渣少,对环境的污染小,实验残渣易处理;2.培养基中使用的原来多为天然原料,取材广;3.设备简单、技术简易、耗能低;4.产物浓度较高。
二、拟研究的问题
三孢布拉氏霉菌固态发酵生产beta;-胡萝卜素培养基的最佳添加成分及添加量。
三、研究方案及内容
1.课题的研究方案
先进行单因素实验,筛选出对三孢布拉氏霉菌发酵生产beta;-胡萝卜素影响最大的8个因素,并对这几个因素做浓度梯度考察,选出beta;-胡萝卜素产量最高时的浓度,然后用Plackett-burman试验筛选出影响beta;-胡萝卜素产量最为重要的3个因素,接着用最陡爬坡实验逼近beta;-胡萝卜素最大产量区域,最后根据最陡爬坡实验的结果用RSM对发酵培养基进行优化,得到一个稳定的工艺条件[4]。
