論文開(kāi)題：VHG乙醇發(fā)酵工藝條件及酵母生理生化研究

大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開(kāi)題報(bào)告
學(xué)院：　　　化工學(xué)院　　　　 　　 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：　　08級(jí)生物工程（2）班

課題名稱(chēng) VHG乙醇發(fā)酵工藝條件及酵母生理生化研究

1、本課題的的研究目的和意義：
本論文通過(guò)考察不同發(fā)酵工藝條件對(duì)自絮凝酵母菌體耐受VHG乙醇發(fā)酵脅迫條件的影響，探索能較為經(jīng)濟(jì)可行的發(fā)酵工藝條件，并以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步考察在優(yōu)化工藝條件與未優(yōu)化工藝下進(jìn)行VHG乙醇發(fā)酵時(shí)，VHG乙醇發(fā)酵中胞內(nèi)外發(fā)酵參數(shù)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和菌體自身生理生化代謝：保護(hù)性物質(zhì)海藻糖和麥角固醇在細(xì)胞內(nèi)的積累狀況；細(xì)胞膜透性；細(xì)胞總超氧化物歧化酶（SOD）活力；胞內(nèi)金屬離子與上述參數(shù)的關(guān)系等如何響應(yīng)VHG乙醇發(fā)酵的脅迫因子，以期了解自絮凝酵母耐受VHG乙醇發(fā)酵脅迫條件的生理生化機(jī)制，并為發(fā)酵工藝條件優(yōu)化提供一定的理論支持。
2、 文獻(xiàn)綜述（國(guó)內(nèi)外研究情況及其發(fā)展）：
乙醇俗名酒精，分子式C2H5OH，相對(duì)分子量為46.07，它是一種無(wú)色透明，易揮發(fā)的易燃液體。酒精的熱值(24.0MJ/L)僅是汽油熱值(32-35 MJ/L)的68%-75%，但溫室氣體GHG(Greenhouse Gas)的排放量卻降低了12％[1-2]。近
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組學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)方法與技術(shù)的應(yīng)用[16-18]，獲得了大量的關(guān)于釀酒酵母抵抗高_(dá)壓，高濃度乙醇的數(shù)據(jù)信息。全局轉(zhuǎn)錄工程gTME[19]，反向代謝工程[20]，Genome shuffling[21]等系統(tǒng)代謝工程的應(yīng)用，為人們構(gòu)建高抗性遺傳工程菌株開(kāi)辟了新的道路。
迄今為止，人們對(duì)在超高濃度乙醇發(fā)酵條件下酵母菌因高濃度葡萄糖脅迫沖擊而引起的細(xì)胞生理生
理生化方面變化的了解尚少，例如，細(xì)胞的動(dòng)力系統(tǒng)，即胞內(nèi)外能量代謝系統(tǒng)是如何響應(yīng)VHG發(fā)酵的？脅迫條件下細(xì)胞分子水平的變化如何等等？由于當(dāng)前人們對(duì)這些方面尚缺乏了解，因而一些工藝控制手段顯得比較盲目和重現(xiàn)性較差。鑒于這種情況，本論文研究工作將探索在超高濃度乙醇發(fā)酵條件下自絮酵母對(duì)高濃度葡萄糖和高濃度乙醇的耐受性機(jī)制。從理論上講，研究酵母超高濃度乙醇發(fā)酵過(guò)程中，細(xì)胞抵抗高_(dá)壓和高濃度乙醇脅迫的機(jī)制，將為人們構(gòu)建和選育高抗性以及能高效轉(zhuǎn)化高濃度葡萄糖為乙醇的菌株提供指導(dǎo)；從生產(chǎn)實(shí)踐上講，因本研究所采用的材料自絮凝酵母已在工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模得到應(yīng)用，所取得的研究結(jié)果可能對(duì)超高濃度乙醇發(fā)酵工程實(shí)踐具有一定的指導(dǎo)意義。


化方面變化的了解尚少，例如，細(xì)胞的動(dòng)力系統(tǒng)，即胞內(nèi)外能量代謝系統(tǒng)是如何響應(yīng)VHG發(fā)酵的？脅迫條件下細(xì)胞分子水平的變化如何等等？由于當(dāng)前人們對(duì)這些方面尚缺乏了解，因而一些工藝控制手段顯得比較盲目和重現(xiàn)性較差。鑒于這種情況，本論文研究工作將探索在超高濃度乙醇發(fā)酵條件下自絮酵母對(duì)高濃度葡萄糖和高濃度乙醇的耐受性機(jī)制。從理論上講，研究酵母超高濃度乙醇發(fā)酵過(guò)程中，細(xì)胞抵抗高_(dá)壓和高濃度乙醇脅迫的機(jī)制，將為人們構(gòu)建和選育高抗性以及能高效轉(zhuǎn)化高濃度葡萄糖為乙醇的菌株提供指導(dǎo)；從生產(chǎn)實(shí)踐上講，因本研究所采用的材料自絮凝酵母已在工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模得到應(yīng)用，所取得的研究結(jié)果可能對(duì)超高濃度乙醇發(fā)酵工程實(shí)踐具有一定的指導(dǎo)意義。










3、 本課題的主要研究?jī)?nèi)容（提綱）和成果形式：
主要研究?jī)?nèi)容：
(1) 不同發(fā)酵條件下，自絮凝酵母發(fā)酵參數(shù)的比較分析。
(2) 細(xì)胞膜組成成分(麥角固醇)和生理特性(細(xì)胞膜透性) 與菌體耐高濃度葡萄糖的關(guān)系。
(3) 葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)速率、消耗速率和能荷狀態(tài)等與超高濃度底物發(fā)酵的關(guān)系。
(4) _保護(hù)劑(海藻糖和甘油)與自絮凝酵母VHG發(fā)酵條件下能量代謝之間的關(guān)系。
成果形式：
以圖表和表格等形式表述實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，形成畢業(yè)論文。
4、擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題：
細(xì)胞膜組分和生理特性(細(xì)胞膜透性) 與菌體耐高_(dá)壓和高濃度乙醇的關(guān)系是本研究擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題。因?yàn)樵搯?wèn)題的解決將有利于推動(dòng)其它擬開(kāi)展研究工作的步伐；而且一些研究認(rèn)為細(xì)胞膜是乙醇脅迫沖擊的主要目標(biāo)，而高濃度葡萄糖也首先是通過(guò)細(xì)胞膜這個(gè)屏障與酵母細(xì)胞接觸，因此對(duì)細(xì)胞膜與酵母耐高_(dá)壓和高濃度乙醇的關(guān)系的了解可能是認(rèn)識(shí)這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵。
5、 研究思路、方法和步驟：
實(shí)驗(yàn)思路：











實(shí)驗(yàn)步驟：
（1）VHG乙醇發(fā)酵工藝條件研究
考查接種量、氮源、金屬離子（Mg2+、Ca2+、Zn2+、Cu2+、Mn2+、Fe2+ 和Co2+ ）對(duì)自絮凝酵母SPSC VHG發(fā)酵狀況的影響，并通過(guò)檢測(cè)發(fā)酵終點(diǎn)菌體存活率、生物量和副產(chǎn)物甘油，初步分析上述工藝條件對(duì)菌體耐受VHG乙醇發(fā)酵脅迫條件的影響，并確定對(duì)VHG乙醇發(fā)酵有明顯促進(jìn)作用的有機(jī)氮源和金屬離子（Mg2+、Ca2+、Zn2+、Cu2+ 和Mn2+ ）的最適添加濃度，以便為后續(xù)研究準(zhǔn)備基礎(chǔ)。
（2）菌體耐受VHG乙醇發(fā)酵脅迫條件生理基礎(chǔ)研究
通過(guò)比較優(yōu)化與未優(yōu)化條件下，VHG乙醇發(fā)酵過(guò)程中菌體生理生化代謝的動(dòng)態(tài)變化，研究菌體如何在生理生化水平響應(yīng)VHG乙醇發(fā)酵的脅迫條件，以期了解自絮凝酵母耐受VHG乙醇發(fā)酵脅迫條件的生理生化機(jī)制。
實(shí)驗(yàn)方法:[8,22-23]
(1) 通過(guò)高效液相色譜法(High Performance Liquid Chromatography; HPLC)和氣相色譜法(Gas Chromatography; GC)檢測(cè)不同培養(yǎng)基成分和培養(yǎng)條件下，自 ……（未完，全文共8407字，當(dāng)前僅顯示2296字，請(qǐng)閱讀下面提示信息。收藏《論文開(kāi)題：VHG乙醇發(fā)酵工藝條件及酵母生理生化研究》）