1.课题背景吡咯喹啉醌(Pyrroloquinoline quinone,PQQ)是一种水溶性的邻位醌类化合物,继黄素核苷酸(FMN、FAD)和烟酰胺核苷酸(NAD、NADP)之后发现的第三种氧化还原酶辅酶[1]。
1979年Salisbury等人首次从甲基营养菌中分离,并确定其为在细菌细胞中作为膜结合脱氢酶的氧化还原辅因子[2]。
PQQ广泛存在于生物体内,具有促进机体生长、抗氧化清除自由基、刺激神经因子生长、清除自由基和增强细菌对极端条件的耐受性等生理功能,使其在食品业、轻工业、农业和医药保健领域具有重要的开发前景[3]。
目前PQQ造价十分昂贵,早期生产方法以化学合成法为主,但化学合成法步骤多、产率低副产物多且难以去除[4],在2007年公开的美国专利中,新的PQQ合成方法仍需要9步反应因此生物合成法倍受重视[2]。
PQQ生物合成的研究有30多年的历史,目前已明确PQQ合成的前体物、获得了一些微生物的PQQ合成基因、对各基因产物的功能有了不同成都的了解,然而整个PQQ的生物合成途径仍未阐明,有关PQQ生物合成调控机制的研究比较缺乏。
因而现阶段主要通过菌种选育和发酵调控技术来定向提高PQQ产生菌的单位产量。
微生物发酵法以甲醇为唯一碳源,无机化合物培养基为主,成本低,产率较高,环保经济是PQQ的主要产业化方向,前景十分诱人[5]。
另外,PQQ的产量受培养基条件的影响很大,如某些微量元素和甲醇的含量等对PQQ生物合成具有显著影响。
可以期望,发酵条件经适当条件优化该菌的PQQ产量应有一定程度的提高。
生物合成PQQ的微生物多为革兰氏阴性菌,其中以甲基营养菌的合成水平最高,已知的有生丝微菌属(Hyphomicrobium)、甲烷单胞菌属(Methanomonas)、甲基菌属(Methylobacillus)、甲基单胞菌属(Methylomonas)、嗜甲基菌属(Methylophilus)、甲基杆菌属(Methylobacterium)等。
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