一株以甘油为底物产二羟丙酮的菌种的筛选与鉴定文献综述

 2022-12-11 21:31:38

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

课题背景:

二羟基丙酮,英文名为dihydroxyacetone, 简写为DHA,是最简单的多羟基酮糖,为带有甜味的白色粉末状结晶, 易溶于水、乙醇、丙酮和乙醚等有机溶剂(20℃时水中溶解度gt;250g/L),熔点为70-80℃。DHA用途广泛且使用量大, 是一种重要的医药中间体,化工原料和食品添加剂。用于化妆品中起保湿及防晒作用[1,2]; 可作为皮革制品的保护剂和一种抗病毒试剂;还可以用于果蔬水产品,肉制品的防腐保鲜。

二羟基丙酮化学性质活泼,在有机合成、精细化工行业中应用广泛。可以广泛参与聚合、缩合等反应,如能最有效地还原丁二烯-苯乙烯复合物,催化甲醛到羟酮、羟醛的缩合反应。同时可与眯,亚胺基醚类等物质反应可制得咪唑、哑唑、呋喃等杂环化合物;通过酯化反应制得甘油三醋以及合成酮位取代物等。用于经羟醛缩合反应制取各种手性化合物;经过化学或生物法还原可以得到具有光学活性的仲醇可直接用于光化学反应中Diels-Alder加成反应制备糖类化合物使用;与卡宾发生插入反应与2,2-二烷氧基环丙院衍生物作用制备内酯;作为底物合成新型的含糖结构单元的环碳酸酯单体;还可以用于制备部分桥环化合物进而开环得到众多有用的环状化合物。

Figure 1-2 Examples of industrially attractive reactions utilizing dihydroxyacetone[3]

长期补充二羟丙酮可有利于疾病预防和提高运动成绩。二羟丙酮是糖代谢过程中的三碳化合物。长期二羟丙酮补充可以降低体脂和延缓体重获得,这种变化可能与体脂消耗和热量损失上升有关。二羟丙酮补充也可以改善胰岛素敏感性和降低高胆固醇膳食所致的血浆胆固醇水平。另外,长期二羟丙酮补充还可以提高有氧耐力成绩,其机制可能与血糖利用率增加因而节省肌糖元有关[4,5]。

二羟丙酮可由甘油的温和氧化(如以过氧化氢为氧化剂,亚铁盐催化)得到,反应也会产生甘油醛。到20世纪60-70年代,微生物法生产DHA 在国外已得到了规模的工业应用,微生物法生产DHA 较之化学法生产有反应条件温和、原料利用率高、产品纯度高及工艺简单、易于控制等优点, 从长远发展及环境保护角度来看, 微生物法显得更有生命力。微生物转化甘油生产二羟基丙酮的机理是利用微生物代谢产生的甘油脱氢酶作用,使甘油分子结构中2位C上的羟基进行脱氢反应,生成二羟基丙酮(DHA)。目前微生物法多是利用醋酸杆菌生长细胞在完全培养基中批次发酵转化甘油生成DHA,发酵60h-80h,产量60g/L[6]。本实验我们欲从甘油厂附近的土壤中采样,对微生物进行培养发酵并筛选出产DHA高的菌株,最后通过16sRNA同源比对和生理生化实验鉴别出菌种的种类。

实验流程:

Ⅰ菌种筛选

1.发酵培养

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