海洋细菌纤维素酶的产酶特性研究[设计+开题+综述]

开题报告

生物工程

海洋细菌thalassobacter stemotrophicu纤维素酶的产酶特

性研究

一、选题的背景与意义

纤维素是高等植物细胞壁的主要组成成分，并且是自然界中含量最丰富的多聚糖类物质，地球上每年光合作用可产生大于100 亿吨的植物干物质，其中一半以上是纤维素和半纤维素。纤维素酶是一类能够将纤维素降解为葡萄糖的多组分酶系的总称，属于糖苷水解酶，传统上被分为3 类组分：内切葡聚糖酶（endo-1,4-β-D-glucanase, EC 3.2.1.4）、外切葡聚糖酶（exo-l,4-β-D-glucanase，EC 3.2.1.91）、β- 葡萄糖苷酶（β-l,4-D

-glucosidase，EC 3.2.1.21）[3]。这三种酶协同作用，分解纤维素产生寡糖和纤维二糖，最终水解产物为葡萄糖。纤维素酶在医药、日用化工、食品发酵、废水处理、工业洗涤、中草药提取、以及畜牧饲料等领域都有广泛的应用。以往纤维素分解菌的研究多集中在真菌，而对细菌的研究很少见诸报道。

纤维素酶在食品工业中的应用

（1）果实和蔬菜加工：用纤维素酶进行果蔬处理可使植物组织软化膨松, 能提高可消化性并改良口感，降低生产成本。

（2）油料作物加工：酶处理法代替有机溶剂法, 一方面可以提高油的产量和质量; 另一方面, 控制酶反应条件, 使生产加工在较温和的条件下进行, 可以避免剧烈条件对产品质量的影响，不仅能提高主产物的产量,还能减少副产物的生成和降低废物处理费用

（3）茶叶加工：将纤维素酶加入砖茶中,缩短渥堆时间, 减少有效成分的损失, 提高水浸出物和可溶性糖的含量, 改善砖茶的品质及发展香气

酒精生产：使用纤维素酶,可同时将淀粉和纤维素转化为糖, 原料利用率提高,再经酵母分解全部转化为酒精,发酵过滤性好, 发酵时间缩短, 出酒率提高3%～5%, 且酒体质量纯正, 淀粉和纤维素利用率高达90%, 还可降低醪液的黏度(降低2～4 倍)。利用纤维素酶进行酒精浓醪发酵, 前景也十分看好。

（4）啤酒生产：将纤维素酶应用于啤酒工业的麦芽生产中, 可增加麦粒溶解性, 加快发芽, 减少糖化液中β- 葡萄糖含量, 改进过滤性能

食醋生产：在食醋酿造过程中, 将纤维素酶与糖化酶混合使用,可明显提高原料利用率和出品率。

（5）酱油生产：酱油的天然酿造除了用蛋白酶、淀粉酶等各种酶作用的方法, 在入池发酵时加入纤维素酶, 可使大豆类等原料的细胞膜膨胀软化破坏, 使包藏在细胞中的蛋白质、碳水化合物释放, 这样就可以缩短酿造时间, 成品酱油的氨基酸含量可提高12% , 糖分提高18% , 色泽好, 且不需要外加糖色。此外在酱油糟利用上也有效果,

纤维素酶在饲料工业中的应用

（6）制备低纤维饲料：饲料酶制剂的制作，使用饲料纤维素酶制剂, 可以促进动物的消化吸收, 大大提高动物对饲料的利用率。

（7）植物纤维原料酶水解生产饲料酵母：纤维素酶法水解替代酸水解用于植物原料生产饲料酵母是必然趋势。

（8）纤维素酶在纺织工业中的应用

在纺织业中生物酶的应用范围较广, 已在纤维改性, 真丝脱胶, 染整的退浆、精练、整理加工等方面有所应用, 生物酶具有可降解性, 可以对织物进行可控的整理。

由细菌所产生的纤维素酶一般最适pH 为中性至偏碱性，近20 年来，随着中性纤维素酶和碱性纤维素酶在棉织品水洗整理工艺及洗涤剂工业中的成功应用，细菌纤维素酶制剂已显示出良好的应用前景。因此，细菌纤维素酶的研究与开发已成为研究的热点

本工作意义：优化产酶工艺，为深入研究和推广应用奠定基础

二、研究的基本内容与拟解决的主要问题：

1、研究碳源、氮源、培养温度、培养基初始pH、盐度等对生长及产酶的影响

2、研究温度、pH、金属离子等对纤维素酶活力和稳定性的影响

3、确定最佳产酶工艺

三、研究的方法与技术路线：

1、酶活测定方法：3，5-二硝基水杨酸法（DNS）

2、测定产酶菌株的生长与产酶曲线，确定最佳产酶时间

3、考察不同碳源、氮源、培养温度、培养基初始pH、盐度条件下菌株的生长

及产酶情况

4、考察不同温度、pH、金属离子等条件下的酶活和稳定性

5、用单因素优化到的最佳条件组合进行培养，验证菌株生长及产酶效果

四、研究的总体安排与进度：

五、主要参考文献：

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