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、课题的研究背景、意义和目的
多糖在自然界广泛分布于高等植物、藻类、微生物及动物体内,其中微生物多糖因其复杂的化学结构、独特的流变学性质以及生物学功能,近年来引起人们越来越多的关注,已经实现了工业化深层发酵,被广泛应用于食品、制药、化妆品、石油、化工等各个领域。微生物多糖主要以三种形式存在:粘附在细胞表面上的荚膜多糖;构成细胞内成分的胞内多糖;合成后分泌到介质中的胞外多糖。与植物多糖相比,微生物多糖具有生产周期短,不受季节、地域、病虫害等条件限制,生产成本相对较低,有较强的市场竞争力和广阔的发展前景等优点。尤其是易于分离纯化且含量高的细菌和真菌的胞外多糖,可通过深层发酵实现工业化生产,且原料基本不受限制,产品收率和纯度均较高。
但是由于某些胞外多糖的产量较低,使其应用受到限制,因此提高微生物胞外多糖产量是目前的研究重点。有研究证明,提高产量的限制性因素是胞外多糖基因簇的表达水平。利用基因重组技术在单个质粒上拷贝克隆胞外多糖基因簇或将携带胞外多糖操纵子的重组质粒导入其他微生物体内进行表达,使胞外多糖基因簇的表达水平提高以增加胞外多糖产量。微生物胞外多糖的产量除了与菌种本身有关外,与发酵条件也密切相关。不同的培养基成分、生长条件等都可能影响胞外多糖的产量,而且不同的环境条件下产生的多糖的化学结构和生理功能也可能不相同。
碳源为微生物的生长、细胞分裂提供物质基础,能够显著影响胞外多糖的产量和化学组成。氮源主要用于菌体细胞物质(氨基酸、蛋白质和核酸等)的合成,是微生物生长、繁殖所必须的营养物质。氮源的种类和添加量不仅影响胞外多糖的产量,而且影响其相对分子质量。碳源和氮源作为主要能源物质对微生物胞外多糖产量的影响较大。同时,发酵过程中的接种量、初始Ph值、发酵温度、时间等发酵条件也在很大程度上影响微生物胞外多糖产量也有影响。因此通常选择优化碳源和氮源或改变发酵条件来提高微生物胞外多糖的产量。同时经研究发现,影响微生物胞外多糖产量的因素还包括Xyl的加入时间、浓度;IPTG的加入时间、浓度。
本课题拟利用B.S.htg发酵制备胞外多糖EBP,并对其诱导剂(Xyl、IPTG)条件进行优化,利用单因素实验考察诱导剂(Xyl、IPTG)的浓度和加入时间对EBP产量及分子量的影响,并通过响应面分析考察影响因素,确定最优发酵工艺,再经多次醇沉纯化获得EBP样品,样品则通过合适方法进行鉴定分析,本课题的开展可以为进一步深入研究EBP的特性、生物学功能及应用奠定良好的基础。
二、课题研究的主要内容
4. Xyl、IPTG的浓度及投料时间对EBP发酵产量和分子量的影响
4.1 Xyl投料时间对EBP发酵的影响
将活化的B.S.htg接种到发酵培养基中,Xyl投料时间分别为1h、2h、3h、4h、5h、6h,摇瓶培养2d,培养条件及多糖含量的测定方法同上。
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