黄色短杆菌催化糊精合成海藻糖的研究

论文摘要

海藻糖（Trehalose）是由两个葡萄糖分子以α-（1-1） 糖苷键连接的非还原性双糖。在自然界中广泛存在于植物、昆虫、大型真菌、乳酸菌、酵母等生物体中。海藻糖独特的生物学特性及优越的理化性质使其在食品、化妆品、农业及医学等很多领域都具有广泛的用途。黄色短杆菌（Brevibacterium helvolum）是已报道的体内含有海藻糖转化酶系的菌种之一,其胞内的低聚麦芽糖苷基海藻糖合成酶（maltooligosyl trehalose synthase,MTSase）和低聚麦芽糖苷基海藻糖水解酶（maltooligosyl trehalose trehalohydrolase,MTHase）能够作用于聚合度三及以上的麦芽糊精,生成海藻糖。本文研究了利用黄色短杆菌转化液化淀粉（麦芽糊精）生成海藻糖的方法。通过对薄层色谱和高效液相色谱条件的研究,建立了对海藻糖及其反应体系进行定性及定量分析的方法;从实验室保藏的菌株中,筛选得到了一株高产海藻糖的黄色短杆菌;对淀粉液化生产糊精的工艺进行了优化,建立了适合于黄色短杆菌生物转化生产海藻糖的原料糊精的工艺路线;对黄色短杆菌培养工艺进行了考察和优化,提出了优化的培养基组成及培养工艺;通过对黄色短杆菌细胞预处理、转化工艺条件的研究,初步建立了利用黄色短杆菌转化糊精获得海藻糖的工艺。通过实验研究发现,利用糊精做碳源,在摇瓶装液量为80mL/500mL,27℃,初始pH6. 5的条件下培养3天,菌体密度达到最大值。利用此时的细胞转化浓度为5%,DE值为15左右的液化淀粉,在35℃,pH6. 5下,海藻糖转化率可达到70%以上。针对高效液相色谱分析时麦芽糖对海藻糖检测的干扰,通过改变乙腈和水的比例,麦芽糖和海藻糖最终被完全分开。HPLC的条件确定为:碳水化合物分析柱;洗脱剂为乙腈:水=80:20; 流速1mL/min;进样量20 μL;柱温为室温。麦芽糖和海藻糖的保留时间分别为11. 3分钟和13. 8分钟。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 综述
• 1. 1 引言
• 1. 2 海藻糖的结构与性质
• 1. 3 极端环境条件下，细胞内海藻糖的积累机理
• 1. 4 海藻糖对生物分子的保护作用机制
• 1. 5 海藻糖的生产方法
• 1. 6 海藻糖的分析方法
• 1. 7 海藻糖的应用
• 1. 8 本论文的研究内容
• 第二章 海藻糖的分析与检测
• 2. 1 薄层层析法（TLC）
• 2. 1. 1 实验方法
• 2. 1. 2 结果与讨论
• 2. 1. 3 小结
• 2. 2 高效液相色谱法（HPLC）
• 2. 2. 1 实验方法
• 2. 2. 2 实验结果与讨论
• 2. 2. 3 结论
• 第三章 黄色短杆菌发酵条件的研究
• 3. 1 实验仪器与材料
• 3. 1. 1 实验仪器
• 3. 1. 2 实验试剂
• 3. 1. 3 培养基
• 3. 1. 4 菌种
• 3. 2 实验方法
• 3. 2. 1 还原糖测定方法（DNS法）
• 3. 2. 2 氨态氮测定方法
• 3. 3 黄色短杆菌的生理及应用
• 3. 4 黄色短杆菌菌株筛选及发酵条件的优化
• 3. 4. 1 黄色短杆菌高产海藻糖合成酶系菌株的筛选
• 3. 4. 2 培养条件的优化
• 3. 5 小结
• 第四章 转化原料的准备
• 4. 1 淀粉的性质
• 4. 2 酶的各项技术指标
• 4. 3实验方法
• 4. 3. 1 淀粉酶法液化制备糊精
• 4. 3. 2 糖化酶水解
• 4. 3. 3 淀粉酸法水解
• 4. 4 淀粉水解酶的选择
• 4. 5 底物结构对转化率的影响
• 4. 6 小结
• 第五章 细胞催化生产海藻糖过程优化
• 5. 1 实验方法
• 5. 1. 1 菌种
• 5. 1. 2 培养基及培养条件
• 5. 1. 3 微生物转化方法
• 5. 2 破胞方法的选择
• 5. 2. 1 超声波细胞破碎方法
• 5. 2. 2 有机溶剂处理
• 5. 3 催化条件的优化
• 5. 3. 1 海藻糖合成酶的性质
• 5. 3. 2 缓冲液浓度对转化的影响
• 5. 3. 3 底物浓度对转化的影响
• 5. 3. 4 震荡和搅拌对转化的影响
• 5. 3. 5 盐类对转化率的影响
• 5. 3. 6 锌离子对转化率的影响
• 5. 4 小结
• 第六章 结论和建议
• 参考文献