富硒酵母的驯化研究[开题报告]

毕业论文开题报告

生物工程

富硒酵母的驯化研究

一、选题的背景、意义

硒是人体所必需的微量元素,具有重要的生理功能,它能够预防和抑制肿瘤、抗衰老、维持心血管系统正常的结构与功能,预防动脉硬化和冠心病的出现。[1]在我国有近3/4 的地区缺硒，生物体内的硒都来源于蔬菜、水果等，但这些天然食物中硒含量普遍较低，一般不足0.01μg/g，很难满足中国营养学会1988 年推荐的成人硒日摄入量50μg。[2]因此在食品中添加硒很有意义，也非常有必要。

研究表明,有机硒在生物体内停留时间较长,在人体硒营养状况良好的情况下,有机硒可贮存起来,当人体硒营养摄入不足时,贮存的有机硒能够补充到生理代谢中,从而满足硒的需求。无机硒(如亚硒酸盐和硒酸盐),进入人体后很快通过排泄途径排出体外,在体内停留时间较短,因此其毒性大于有机硒,而活性又低于有机硒,通常不适合于直接添加到食品中。[3]因此通过生物富硒将无机硒转化为有机硒,是生产富硒食品及添加剂的一种安全有效的方法。而黄酒作为最佳的调味料酒已是人所共知，成为了餐馆、酒楼、家庭必不可少的调味品，是一个理想载体。

二、相关研究的最新成果及动态

目前，用于补充硒源的物质主要分为2大类：无机硒（以亚硒酸钠为主）和有机硒（如富硒酵母、蛋氨酸硒）。研究表明，有机硒较无机硒毒性小，机体吸收率高。[4]其中有机硒的获得主要有：微生物转化法、植物天然种子发芽转化法、动物转化法等。其中微生物转化法较多的是培养富硒酵母，所用的菌种多为啤酒酵母有机硒可克服无机硒的过氧化作用，其生物活性较高，能够有效地在机体内同化，有利于在动物体内吸收利用。[5]人们获得有机硒的主要途径是生物转化。由于微生物具有生长迅速、繁殖快、代谢能力强、适应性强等特点，因此利用微生物进行硒的生物转化不受季节和气候的影响，且生产周期短，容易诱变。酵母菌具有高度的富集硒能力和将无机硒转化为有机硒的能力，单细胞的酵母菌容易诱变，比植物品种容易改良，可采用物理和化学方法诱变育种，从而获得优质的富硒生产菌株。[6]因此

硒的微生物转化目前也开始成为硒的生物化学研究的重要领域。

无机硒和有机硒化合物都能被动物机体吸收，但是，由于畜禽对无机硒吸收利用过程中，无机硒须先进入肝脏，转化成生物硒后才可被吸收，因而毒性很大。畜禽补硒后常有不适，应激反应较大，且易引起硒中毒。目前研究多集中于在畜禽饲料中添加有机硒[7]。酵母具有较高的富硒能力并能将无机硒转化成有机硒，其中有机硒含量占总硒量的90%以上，其生物活性与吸收率是无机硒的 l0～20 倍，可忽略硒酵母中无机硒含量。[8]硒酵母一般含硒500μg/g-1500μg/g,其中有机硒占95%左右,主要以硒代氨基酸和硒蛋白的形式存在,同时一部分形成硒多糖,如:含硒谷胱甘肽过氧化物酶、含硒磷脂谷胱甘肽过氧化物酶、甲酸脱氢酶、烟酸羟化酶、含硒tRNA等。[9]硒一般取代化合物中硫原子的相应位置,由硫化物转化为相应的硒化物,如蛋氨酸中的硫被硒取代变成硒代蛋氨酸。

酵母对微量元素的富集过程中,微量元素在酵母细胞中的分布和结合有所不同。其中51%的微量元素与酵母细胞壁的大分子组分紧密结合, 45%左右与细胞液中的肽、氨基酸结合,其余少部分则与可溶性蛋白质结合,[10]使微量元素由无机状态转为有机状态,提高了其生物利用率(一般可达37% ),并降低了毒性。[11]应用酵母使无机硒转化为有机硒的转化率高,可进行大规模工业化生产。富硒酵母在提供硒的同时,还可提供一定数量的蛋白质、氨基酸、维生素等营养物质。硒酵母中的有机硒含量高,可被人体有效吸收,生物学效价高,毒性较无机硒小,更安全。基于上述的这些优点,可以看出富硒酵母是一种比较理想的有机硒补充剂。

产朊假丝酵母富含必需氨基酸和维生素,富硒酿酒酵母已广泛应用于食品和饲料添加剂中,但富硒产朊假丝酵母的研究和应用却刚刚起步。虽然国内已有关于富硒产朊假丝酵母制备的研究报道[12],但其生物量不高。本文以一株能够在胞内富硒的产朊假丝酵母作为出发菌株,研究影响酵母细胞生长和富硒能力的各种因素,为“三高”(高生物量、高硒有机转化率和高有机硒含量)富硒产朊假丝酵母的高效制备奠定基础。[13]由于该种富硒产朊假丝酵母能够在胞内积累谷胱甘肽,在补充硒的同时还可以提高畜禽的免疫力。

当前人们已广泛应用植物或微生物作为硒的生物有机化载体进行富硒功能性食品的研究和开发[14]。但多局限在对啤酒酵母的富硒培养及对硒酵母中硒的存在形态、分析方法、免疫调节和抑癌作用等生理功能的研究上，对其他酵母菌的富硒性能及发酵生理学指标和条件的研究尚少。[15-16]

三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、难点及预期

达到的目标

1.研究内容

主要利用酵母高度的富硒能力以及将无机硒转化为有机硒的转化能力,在培养基中加入无机硒,培养条件优化通过微生物培养制取富硒酵母粉。培养条件优化主要是从添加硒浓度、硒添加方式等因素对酵母富硒影响。最终确定最佳培养条件。

2.试验方法

菌种：由企业提供。

2.1工艺：硒

↓

培养基配置→发酵培养→分离→酵母乳液

↑

酵母菌种

2.2确定最适Na2SeO3

先确定Na2SeO3的梯度，分别以10、20、30、40、50ug／ml等浓度。选择添加硒的最佳方式．采用1次添加与2次添加方式，1次添加，在发酵12 h时一次性加入25μg/mL亚硒酸钠；2次添加分别在12 h和24 h添加，每次所加质量浓度为一次性添加的一半，即为12.5μg/mL，摇瓶培养. 其他条件为之前所确定的最适条件。经过培养并测得菌体的吸光度，确定硒含量最高。

3. 难点

主要难点在于培养条件的优化，由于实验条件有限，设计的亚硒酸钠梯度及添加方式较为简单，而且测得的单一影响因子不能充分证明所得到的最适条件即为菌体的最佳生长条件。

4. 预期达到的目标

通过实验得到培养基优化的最佳的单一影响因子，并最终得到较好的菌体生长条件，使菌体生长的最好，并得到有用硒的最高产量。

四、论文详细工作进度和安排

3月10日前：完成熟悉实验室环境和基本实验操作，准备论文实验所需基本材料，完成并提交文献综述、开题报告和外文翻译