論文開題：VHG乙醇發(fā)酵工藝條件及酵母生理生化研究

大學本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
學院：　　　化工學院　　　　 　　 專業(yè)班級：　　08級生物工程（2）班

課題名稱 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：
本論文通過考察不同發(fā)酵工藝條件對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)濟可行的發(fā)酵工藝條件，并以此為基礎(chǔ)，進一步考察在優(yōu)化工藝條件與未優(yōu)化工藝下進行VHG乙醇發(fā)酵時，VHG乙醇發(fā)酵中胞內(nèi)外發(fā)酵參數(shù)的動態(tài)數(shù)據(jù)和菌體自身生理生化代謝：保護性物質(zhì)海藻糖和麥角固醇在細胞內(nèi)的積累狀況；細胞膜透性；細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、 文獻綜述（國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展）：
乙醇俗名酒精，分子式C2H5OH，相對分子量為46.07，它是一種無色透明，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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組學技術(shù)的進步，基因組學、轉(zhuǎn)錄組學、蛋白質(zhì)組學和代謝組學方法與技術(shù)的應(yīng)用[16-18]，獲得了大量的關(guān)于釀酒酵母抵抗高_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辟了新的道路。
迄今為止，人們對在超高濃度乙醇發(fā)酵條件下酵母菌因高濃度葡萄糖脅迫沖擊而引起的細胞生理生
理生化方面變化的了解尚少，例如，細胞的動力系統(tǒng)，即胞內(nèi)外能量代謝系統(tǒng)是如何響應(yīng)VHG發(fā)酵的？脅迫條件下細胞分子水平的變化如何等等？由于當前人們對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高濃度葡萄糖和高濃度乙醇的耐受性機制。從理論上講，研究酵母超高濃度乙醇發(fā)酵過程中，細胞抵抗高_壓和高濃度乙醇脅迫的機制，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；從生產(chǎn)實踐上講，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)果可能對超高濃度乙醇發(fā)酵工程實踐具有一定的指導意義。


化方面變化的了解尚少，例如，細胞的動力系統(tǒng)，即胞內(nèi)外能量代謝系統(tǒng)是如何響應(yīng)VHG發(fā)酵的？脅迫條件下細胞分子水平的變化如何等等？由于當前人們對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高濃度葡萄糖和高濃度乙醇的耐受性機制。從理論上講，研究酵母超高濃度乙醇發(fā)酵過程中，細胞抵抗高_壓和高濃度乙醇脅迫的機制，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；從生產(chǎn)實踐上講，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)果可能對超高濃度乙醇發(fā)酵工程實踐具有一定的指導意義。










3、 本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）和成果形式：
主要研究內(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) 細胞膜組成成分(麥角固醇)和生理特性(細胞膜透性) 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驗研究結(jié)果，形成畢業(yè)論文。
4、擬解決的關(guān)鍵問題：
細胞膜組分和生理特性(細胞膜透性) 與菌體耐高_壓和高濃度乙醇的關(guān)系是本研究擬解決的關(guān)鍵問題。因為該問題的解決將有利于推動其它擬開展研究工作的步伐；而且一些研究認為細胞膜是乙醇脅迫沖擊的主要目標，而高濃度葡萄糖也首先是通過細胞膜這個屏障與酵母細胞接觸，因此對細胞膜與酵母耐高_壓和高濃度乙醇的關(guān)系的了解可能是認識這個問題的關(guān)鍵。
5、 研究思路、方法和步驟：
實驗思路：











實驗步驟：
（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+ ）對自絮凝酵母SPSC VHG發(fā)酵狀況的影響，并通過檢測發(fā)酵終點菌體存活率、生物量和副產(chǎn)物甘油，初步分析上述工藝條件對菌體耐受VHG乙醇發(fā)酵脅迫條件的影響，并確定對VHG乙醇發(fā)酵有明顯促進作用的有機氮源和金屬離子（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
通過比較優(yōu)化與未優(yōu)化條件下，VHG乙醇發(fā)酵過程中菌體生理生化代謝的動態(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制。
實驗方法:[8,22-23]
(1) 通過高效液相色譜法(High Performance Liquid Chromatography; HPLC)和氣相色譜法(Gas Chromatography; GC)檢測不同培養(yǎng)基成分和培養(yǎng)條件下，自 ……（未完，全文共8407字，當前僅顯示2296字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題：VHG乙醇發(fā)酵工藝條件及酵母生理生化研究》）