β-环状糊精葡萄糖基转移酶及其产生菌的初步研究

论文摘要

环状糊精（cyclodextrin，简称CD）是由D-吡喃葡萄糖基以α-1，4葡萄糖苷键连接成的环状低聚糖。根据葡萄糖基数目不同，CD混合物中一般为α、β、γ-环状糊精，它们结构上的不同使其性质差异很大。β-CD的中空圆柱半径适中，又具有与淀粉或糊精一样的安全性，各方面性能最为优良，它的开发应用最引人注目。 由于β-CD具有特殊的理化性质，可将许多化学物质包结在其环形空隙里，从而改变这些被包结物质的溶解度、挥发性及化学反应性能等理化性质，因而β-CD在食品、化妆品、医药卫生、农业、轻工、化工、石油、冶金、环保、以及分析化验等诸多领域有着广泛的应用。 β-CD是由β-环状糊精葡萄糖基转移酶（β-CGTase）催化淀粉合成的。研究表明，芽孢杆菌属的多种细菌都能产生β-CGTase。但是在使用β-CGTase由淀粉生产环状糊精的工业化过程中，由于高温（85℃～90℃）和强碱（pH8.5）是不可缺少的反应条件，因此多数β-CGTase都没有商业化价值，这也正是导致β-CD应用受到限制的主要原因之一。 因此，本研究以提高β-CD的产量，开发耐热性、耐碱性更强，适合工业化生产的β-CGTase为目标，进行了以下几方面的研究工作： ①β-CGTase产生菌的分离筛选 ②β-CGTase产生菌LZ-10菌株的初步鉴定 ③β-CGTase产生菌LZ-10发酵条件的优化 ④菌株LZ-10产β-CGTase粗酶酶学性质的研究 ⑤β-环状糊精的制备及其应用 本论文主要研究结果和结论如下： ①从土壤样品中用常规土壤分离方法分离纯化，得到一株β-CGTase高产菌株LZ-10。 ②从菌株LZ-10菌落特征、生理生化特征、化学分类特征等方面的区别性特

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1 环状糊精
• 1.1 环状糊精及其分类
• 1.2 α、β、γ-环状糊精的结构及性质
• 2 β-环状糊精及其结构和性质
• 2.1 β-环状糊精
• 2.2 β-环状糊精的结构性质
• 3 β-环状糊精的用途
• 3.1 β-CD在食品工业中的应用
• 3.2 β-CD在医药方面的应用
• 3.3 β-CD在轻工业上的应用
• 3.4 β-CD在化学工业上的应用
• 3.5 β-CD在农业上的应用
• 4 环状糊精葡萄糖基转移酶
• 4.1 环状糊精葡萄糖基转移酶及β-环状糊精葡萄糖基转移酶
• 4.2 环状糊精葡萄糖基转移酶的作用
• 5 本研究的主要内容
• 5.1 立题的最初设想
• 5.1.1 β-环状糊精工业生产的阶段
• 5.1.2 β-CD制备与生产技术经过多年研究和实践可以归纳为以下的一般原则
• 5.2 本研究的主要内容
• 6 参考文献
• 第二章 β-CGTase产生菌的分离筛选
• 1 材料与方法
• 1.1 菌种来源
• 1.2 培养基
• 1.3 筛选方法
• 1.3.1 筛选步骤
• 1.3.2 采样地点的选择
• 1.3.3 采样方法
• 1.3.4 新采土样中菌种的分离
• 1.3.4.1 制备土样悬液
• 1.3.4.2 筛选
• 1.4 酶液的制备
• 1.5 酶活测定：蓝值法
• 1.5.1 原理
• 1.5.2 试剂配制
• 1.5.3 酶活测定步骤
• 1.5.4 酶活定义
• 1.5.5 酶活计算公式
• 2 实验结果与分析
• 2.1 菌种分离
• 2.2 筛选
• 3 小结
• 4 参考文献
• 第三章 β-CGTase产生菌LZ-10菌株的初步鉴定
• 1 材料与方法
• 1.1 LZ-10菌株的形态及生理、生化鉴定
• 1.1.1 形态观察
• 1.1.2 生理生化特征
• 1.2 分子分类研究
• 1.2.1 16S rDNA基因扩增
• 1.2.1.1 基因组总DNA的提取
• 1.2.1.2 16S rDNA基因扩增
• 1.2.1.3 PCR产物的纯化
• 1.2.2 系统发育分析
• 1.2.2.1 16S rDNA扩增产物的测序
• 1.2.2.2 建立系统进化树
• 2 实验结果与分析
• 2.1 LZ-10菌株的形态及生理、生化鉴定
• 2.2 16S rDNA基因扩增产物
• 2.3 16S rDNA序列分析
• 3 小结
• 4 参考文献
• 第四章 β-CGTase产生菌LZ-10发酵条件的优化
• 1 材料与方法
• 1.1 菌种
• 1.2 主要仪器
• 1.3 培养基
• 1.4 酶液的制备
• 1.5 酶活测定
• 1.6 单因素发酵条件的优化
• 1.6.1 碳源对酶活的影响
• 1.6.1.1 不同碳源对酶活的影响
• 1.6.1.2 碳源单因子分析
• 1.6.2 氮源对酶活的影响
• 1.6.2.1 不同氮源对酶活的影响
• 1.6.2.2 氮源的单因子分析
• 1.6.3 培养基pH对酶活的影响
• 1.7 菌株LZ-10发酵条件的优化实验
• 2 实验结果与分析
• 2.1 单因素发酵条件的优化
• 2.1.1 碳源对酶活的影响
• 2.1.1.1 不同的碳源对酶活的影响
• 2.1.1.2 碳源单因子分析
• 2.1.2 氮源对酶活的影响
• 2.1.2.1 不同氮源对酶活的影响
• 2.1.2.2 氮源单因子分析
• 2.1.3 培养基pH对酶活的影响
• 2.2 发酵条件优化实验的结果
• 2.3 正交实验的验证
• 2.4 发酵条件优化结果与初始发酵条件结果对照
• 3 小结
• 4 参考文献
• 第五章 菌株LZ-10产β-CGTase粗酶酶学性质的研究
• 1 材料与方法
• 1.1 酚酞变色固体培养基
• 1.2 液体发酵培养基
• 1.3 粗酶液的制备
• 1.4 酶活测定
• 1.5 所用到的不同pH值的缓冲液
• 1.6 酶作用的最适温度
• 1.7 温度对酶活稳定性的影响
• 1.8 酶作用的最适pH值
• 1.9 pH对酶稳定性的影响
• 1.10 金属离子及EDTA对酶活力的影响
• 2 实验结果与分析
• 2.1 酶作用的最适温度
• 2.2 温度对酶活稳定性的影响
• 2.3 酶作用的最适pH值
• 2.4 pH对酶活稳定性的影响
• 2.5 金属离子及EDTA对酶活力的影响
• 3 小结
• 4 参考文献
• 第六章 β-环状糊精的制备及其应用
• 一、β-CD的制备
• 1 材料与方法
• 1.1 菌种
• 1.2 液体发酵培养基
• 1.3 酶液的制备
• 1.4 10％的马铃薯淀粉悬浮液
• 1.5 β-CD的制备步骤
• 1.6 β-CD与水和碘-碘化钾包合形成晶体
• 2 实验结果及讨论
• 3 小结
• 二、β-CD在普洱茶茶汤澄清处理中的应用
• 1 材料与方法
• 1.1 主要材料
• 1.2 β-CD澄清普洱茶茶汤的方法
• 2 实验结果及讨论
• 3 小结
• 三、β-CD包埋植酸酶的应用
• 1 材料与方法
• 1.1 植酸酶活性测定方法
• 1.1.1 植酸酶活性单位定义
• 1.1.2 方法原理
• 1.1.3 试剂和溶液
• 1.1.4 仪器和设备
• 1.1.5 标准曲线
• 1.1.6 反应步骤
• 1.1.7 样品测定
• 1.1.8 植酸酶活性计算公式
• 1.2 β-CD对植酸酶的包埋
• 1.2.1 确定加入β-CD与植酸酶的比例
• 1.2.2 β-CD包埋的植酸酶热稳定性的变化
• 1.2.3 β-CD包埋的植酸酶pH值稳定性的变化
• 2 实验结果及讨论
• 2.1 β-CD与植酸酶不同比例时的酶活
• 2.2 无机磷含量的标准曲线
• 2.3 β-CD包埋的植酸酶的耐热性,pH稳定性的变化
• 3 小结
• 4 参考文献
• 第七章 论文总结
• 1 总结
• 2 创新
• 3 建议
• 硕士期间研究成果
• 致谢