产淀粉酶菌株筛选综述
从土壤中筛选产淀粉酶的细菌菌1

从土壤中筛选产淀粉酶的菌株(四川化工职业技术学院食品1131)总述:查资料可知在土壤中从在多种可产淀粉酶的菌种,并且芽孢杆菌是不错的菌种,因此,采集土样,对土壤中的芽孢杆菌进行分离纯化,就可得到理想菌株。
在菌株的初选过程中采用涂布平板法,把配好的培养基灭菌后倒成平板,再把稀释好的土样涂布到平板上,置于适宜的条件下进行培养。
24h后对其进行鉴定,鉴定的方法是在培养好的菌株上滴加淀粉溶液,周围出现透明圈的为产淀粉酶的菌株,并且透明圈与菌落直径的比值越大,说明菌种越纯或菌株的生产性能越高。
然后再进行复选,复选时采用平板划线法或斜面划线法,挑取的菌落为透明圈与菌落直径比值较大的,进行多步筛选就可得到较纯的菌株。
实验流程待测数据:透明圈直径菌落直径摘要:查资料可知枯草芽孢杆菌能产生淀粉酶,因此从四川化工职业技术学院的土壤中筛选产淀粉酶的细菌菌株,利用五点取样采集土样,再用涂布平板法对菌株进行初步培养,在培养出的菌落周围滴淀粉溶液,对周围出现透明圈的菌落在进行平板划线培养,在地如淀粉溶液鉴定,对周围出现透明圈的菌落进行斜面划线培养,就可得到较纯的产淀粉酶的菌株。
引言:芽孢杆菌是人类发现最早的细菌之一。
早在1835年,Ehrenberg所描述的“Vibriosubtilis”即是现在大家熟悉的“枯草芽孢杆菌”,它是由Cohn于1872年正式命名的,现作为芽孢杆菌属(Bacillaceae)的模式菌株[1]。
从生物学特性来讲,枯草芽孢杆菌具有典型的芽孢杆菌特征,其细胞呈直杆状,大小(0.8-1.2)μm×(1.5-4.0)μm,单个,革兰氏染色阳性,着色均匀,可产荚膜,运动(周生鞭毛);芽孢中生或近中生,小于或等于细胞宽,呈椭圆至圆柱状;菌落粗糙,不透明,扩张,污白色或微带黄色;能液化明胶,胨化牛奶,还原硝酸盐,水解淀粉,为典型好氧菌[2]。
1997年,Kunst F.等人首先完成了枯草芽孢杆菌的完整基因组序列测定,并将结果发表在《Nature》杂志上[3]。
产淀粉酶菌株的筛选及生理生化性质的鉴定

产淀粉酶菌株的筛选及生理生化性质的鉴定一实验目的及要求:为了从自然界获得产淀粉酶活力较高的菌株,从面粉、储存面仓、发霉玉米等样品中筛选出1株产淀粉酶活力较强的菌,并对产淀粉酶菌的生理生化进行了探讨。
从面粉中得到的产淀粉酶菌共有三种,颜色有红色和白色。
从其菌体形态初步了解其特征,随后用唯一碳源实验、葡萄糖酵解实验、过氧化氢酶实验等分析并鉴定其生理生化特性。
二名词定义:淀粉酶分离鉴定淀粉酶 amylase,AMY,AMS一般作用于可溶性淀粉、直链淀粉、糖元等α-1,4-葡聚糖,水解α-1,4-糖苷键的酶。
根据酶水解产物异构类型的不同可分为α-淀粉酶(EC3.2.1.1.)与β-淀粉酶(EC3.2.1.2.)。
α-淀粉酶广泛分布于动物(唾液、胰脏等)、植物(麦芽、山萮菜)及微生物。
微生物的酶几乎都是分泌性的。
此酶以Ca2+为必需因子并作为稳定因子,既作用于直链淀粉,亦作用于支链淀粉,无差别地切断α-1,4-链。
因此,其特征是引起底物溶液粘度的急剧下降和碘反应的消失,最终产物在分解直链淀粉时以麦芽糖为主,此外,还有麦芽三糖及少量葡萄糖。
另一方面在分解支链淀粉时,除麦芽糖、葡萄糖外,还生成分支部分具有α-1,6-键的α-极限糊精。
一般分解限度以葡萄糖为准是35-50%,但在细菌的淀粉酶中,亦有呈现高达70%分解限度的(最终游离出葡萄糖)。
β-淀粉酶与α-淀粉酶的不同点在于从非还原性末端逐次以麦芽糖为单位切断α-1,4-葡聚糖链。
主要见于高等植物中(大麦、小麦、甘薯、大豆等),但也有报告在细菌、牛乳、霉菌中存在。
对于象直链淀粉那样没有分支的底物能完全分解得到麦芽糖和少量的葡萄糖。
作用于支链淀粉或葡聚糖的时候,切断至α-1,6-键的前面反应就停止了,因此生成分子量比较大的极限糊精。
从上述的α-淀粉酶和β-淀粉酶的作用方式,分别提出α-1,4-葡聚糖-4-葡萄糖水解酶(α-1,4-glucan 4-glucanohydrolase)和α-1,4-葡聚糖-麦芽糖水解酶(α-1,4-glucan maltohydrolase)的名称等而被使用。
淀粉酶产生菌的筛选、培养与选育

功能微生物(淀粉酶产生菌)的筛选、培养与选育22100934 程雅楠摘要:以产淀粉酶细菌的筛选和选育为目标,通过培养基制备及灭菌、菌种的分离筛选与纯化、菌种的鉴定、培养条件的优化以及淀粉酶产生菌的紫外诱变育种等五个过程,并测定了诱变后菌株的16s序列,初步掌握了对某菌种进行筛选、选育及诱变的必需步骤。
关键词:产淀粉酶细菌筛选选育诱变育种淀粉酶是最早用于工业生产并且迄今仍是用途最广、产量最大的酶制剂产品之一,为了提高淀粉酶的生产水平,首先通过淀粉培养基从土壤中筛选出产淀粉酶的活性菌株,对菌株初步鉴定后进行紫外线诱变,筛选出产量高、性状优良的突变菌株。
淀粉酶主要来源于植物和微生物,并通过发酵完成生产,因此筛选出高产、稳定的淀粉酶产生菌是淀粉酶生产的尤为重要。
此次试验试图从土壤中分离出产淀粉酶的细菌,通过紫外线诱变育种等条件优化来得到高产、稳定的淀粉酶产生菌株。
以达到加深对菌种选育的认识、掌握紫外线诱变育种的原理和方法、掌握初步纯化淀粉酶的方法的实验目的。
1材料和方法1.1材料1.1.1 来源:南师大北区教学楼附近的土壤。
1.1..2培养基:淀粉培养基的配制①固体培养基膏 3g/L,蛋白胨 10g/L,NaCl 5g/L,可溶性淀粉2g/L,琼脂 20g/L,pH7.0~7.2。
②液体培养基:牛肉膏 3g/L,蛋白胨 10g/L,NaCl 5g/L,可溶性淀粉2g/L,琼脂 20g/L,pH7.0~7.2。
优化条件培养基配制:①淀粉3g/L,蛋白胨 10g/L,K2HPO4 1.5g,MgSO4·7H2O 1.5g, pH 4.0 。
②淀粉3g/L,蛋白胨 10g/L, K2HPO4 1.5g,MgSO4·7H2O 1.5g, pH 7.2 。
碳源培养基:①淀粉 3g,蛋白胨 10g,K2HPO4 1.5g,MgSO4·7H2O 1.5g,去离子水 1000mL pH 7.2。
产淀粉酶菌株的分离和筛选

产淀粉酶菌株的分离及筛选摘要:【实验目的】1学习从土壤等环境中分离微生物的技术。
2了解产淀粉酶菌株的分离方法。
3观察产淀粉酶菌的形态特点,并分析不同条件下酶的特性。
【实验原理】淀粉酶广泛在于动植物和微生物中,是最早用于工业生产并且迄今仍是用途最广、产量最大的酶制剂.。
【实验目的】1学习从土壤等环境中分离微生物的技术。
2了解产淀粉酶菌株的分离方法。
3观察产淀粉酶菌的形态特点,并分析不同条件下酶的特性。
【实验原理】淀粉酶广泛在于动植物和微生物中,是最早用于工业生产并且迄今仍是用途最广、产量最大的酶制剂产品之一。
淀粉酶种类繁多,特点各异,可应用于造纸、印染、酿造、果汁和食品加工、医药、洗涤剂、工业副产品及废料的处理、青贮饲料及微生态制剂等多种领域。
在酿造发酵工业如酒精生产、啤酒制造、发酵原料液化及糖化工艺过程均有重要价值,如添加高温淀粉酶可提高啤酒质量,中温蒸煮条件下添加适当耐高温a-淀粉酶可提高糖化率及酒精出酒率,降低甲醇含量,提高酒精质量,同时可提高设备利用率等。
淀粉酶在面包焙烤过程中分解淀粉产生的可溶性糖被酵母转化成酒精和CO2气体,不仅能增加面包体积,同时还有改善面包表皮色泽、提高面包软度、延长保质期的作用,对面包冷却和冷冻也有重要作用。
由于微生物数量多,繁殖快,工业生产主要采用向生物发酵法大量生产该制剂。
本实验从土壤中分离的淀粉酶产生菌从温度、pH值两方面探讨其产酶的最适条件。
通过平板培养法,从样品中初步分离出淀粉产生菌株,再通过单菌落培养从而获得比较纯的菌种。
然后对其进行二级扩大培养,最终测定液体培养基菌液中被酶分解得到的葡萄糖含量来讨论菌株的最适条件(温度、pH值等),为工业街道淀粉酶及饲料添加剂提供候选菌株。
【仪器、材料和试剂】(一)仪器1、恒温培养箱2、高压蒸气灭菌锅3、摇床4、恒温水浴锅5、生物显微镜6、电子天平(二)材料样品一:存放过久发霉的麦芽和周围粉尘样品二:米饭生产线附近草坪上的土壤(三)试剂与器材1、锥形瓶(50ml、100ml、500ml等)2、培养皿(25个左右)3、大小试管(30个左右)4、移液枪(1000μl、100μl)及大小枪头若干5、酒精灯、接种针等6、牛肉膏或酵母膏7、蛋白胨8、NaCl9、可溶性淀粉10、琼脂11、卢戈氏碘液11、草酸铵结晶紫12、碘液13、95%酒精14、蕃红染色液15、蒽胴试剂(现配)16、葡萄糖标准液(0.1 g/L)实验环节1 产淀粉酶菌株的初筛【实验步骤】1、称取一个样品5g,倒入盛有45mL无菌水带塞的三角锥形瓶中,摇床振荡30min制成样品悬液记为10-1土壤稀释液;2、用无菌移液管吸取10-1的土壤悬液0.5mL,放入4.5mL无菌水中吹吸数次混匀即为10-2稀释液,照此方法分别制成10-2~10-9稀释液;3、分别取10-5、10-6、10-7、10-8、10-9土壤稀释液各0.5mL,涂布于平板培养基表面,一个稀释度涂布接种2块平板,37℃下恒温培养16h ;4、待长出菌落后滴加卢戈氏碘液,挑取有明显淀粉水解圈的单菌落,作为初筛菌株。
产淀粉酶(α-淀粉酶)细菌菌株筛选

产淀粉酶(α-淀粉酶)细菌菌株筛选一、实验目的:1.掌握从环境中采集样品并从中分离纯化某种微生物的完整操作步骤。
2.巩固以前所学的微生物学实验技术。
3. 3.学习淀粉酶活性的测定方法。
二、实验原理:1.α-淀粉酶是一种液化型淀粉酶,它的产生菌,广泛分布于自然界,尤其是在含有淀粉类物质的土壤等样品中。
2.从自然界筛选菌种的具体做法,大致可以分成以下四个步骤:采样、初步筛选、分离纯化和性能测定。
a)采样:即采集含菌种的样品采集含菌样品前应调查研究一下自己打算筛选的微生物在哪些地方分布最多,然后才可着手做各项具体工作。
在土壤中几乎各种微生物都可以找到,因而土壤可说是微生物的大本营。
例如厨房土壤、面粉加工厂和菜园土壤中淀粉的分解菌较多。
b)初步筛选:i.(选择培养基)初筛使用选择培养基对菌种进行培养,通过培养基的特殊成分,来筛选出目的菌种,从而进行培养。
c)分离纯化:通过上述的筛选只能说我们要分离的目的菌种已经存在,但还要把夹杂在其中的杂菌除去,从而得到纯种的菌落。
纯种分离的方法很多,主要有:平板划线分离法、稀释分离法、单孢子或单细胞分离法、菌丝尖端切割法等。
d)性能测定:分离纯化得到的菌种之后,所分得的菌种是否具有实验所要求的性能,还必须要进行性能测定后才能决定取舍。
三、实验材料:1.培养基配制:初步筛选:淀粉琼脂培养基2.0g可溶性淀粉,10g蛋白胨,5g牛肉膏,5gNaCl,加少量蒸馏水加热溶解,然后称量16g琼脂加入烧杯中溶化,补蒸馏水至1000mL,再用1mol/L 的NaOH或1mol/L的HCl,调节pH至6.4〔分离培养基:淀粉3.5 %、琼脂粉0.8%、CaCl0.02%、MgSO40.02%、NaCl0.25%、K2HPO40.2%、柠檬酸钠0.2%、硫酸铵0.075%(溶解后加入)、Na2HPO40.2%、pH7.0。
2.主要试剂和溶液的配制:氢氧化钠溶液中,加入蒸馏水50ml,再加入四水酒石酸钾钠30g,待溶解后用蒸馏水定容100ml,盖紧瓶塞,隔绝CO2。
产淀粉酶菌株的筛选及生理生化鉴定

吉林化工学院环境与生物工程学院微生物学实验报告产淀粉酶菌株的筛选及生理生化鉴定学生学号:10350135学生姓名:郭金洋专业班级:生技1001指导教师:谢莹吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology产淀粉酶菌株的筛选及生理生化鉴定姜建平,荣荣,赵永红,赵楠,郭金洋摘要:目的:筛选产淀粉酶菌株。
方法:利用碘液显色法,从土壤中筛选产淀粉酶菌株;通过菌落形态、菌体特征观察和生理生化鉴定对菌种进行鉴定。
关键词:产淀粉酶菌株,鉴定生理生化性1前言淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶类的总称,广泛存在于动植物和微生物中,是最早实现工业生产并且迄今为止用途最广、产量最大的酶制剂品种【1】淀粉酶种类繁多,特点各异,可应用于造纸、印染、酿造、果汁、和食品加工、医药、洗涤剂、工业副产品及废料的处理、青贮饲料及微生态制剂等多种领域【2】本实验以土壤为原料,从中筛选出具有产淀粉酶能力的菌株,并对其进行生理生化鉴定,了解并熟悉淀粉酶的筛选及鉴定2材料与药品2.1材料取自学校周围的蛋糕坊附近的土壤,高压灭菌锅,移液管,试管,三角瓶,培养皿,牙签,载玻片,接种针,电炉子2.2药品牛肉膏,蛋白胨,淀粉,琼脂,硫酸铵, K2HPO4, MgSO4·7H2O, CaCl2·2H2O,蔗糖,蒸馏水, NaCl ,硝酸氢二钾,葡萄糖, 0.04%溴甲酚紫,碘液。
3 实验方法3.1 培养基的配制3.1.1.淀粉培养基3.1.1.1淀粉培养基配方牛肉膏 0.3g 蛋白胨1g NaCl 0.5g 淀粉 1% 琼脂1.5g 蒸馏水100ml PH=7.2----7.43.1.1.2淀粉培养基配制方法1)称取按照配方称取牛肉膏、蛋白胨、氯化钠,加入蒸馏水溶于小烧杯中,若有不融物,可加热溶解。
2)称取淀粉于小烧杯中,加入蒸馏水煮沸溶解,直至澄清透明。
倒入上述烧杯中。
3)定容4)在三角瓶中加入琼脂,将定容后的溶液倒入三角瓶,调节PH值。
土壤中产淀粉酶细菌菌株的筛选

土壤中产淀粉酶细菌菌株的筛选张路、彭亚娣、吴亚琴、王思怡、蒲兰琼、陶蕾摘要土壤中含有多种微生物,通过选择培养基可将需要的微生物从中分离出来。
培养基是供微生物生长、繁殖、代谢的混合养料。
由于不同微生物对营养物质的要求不同,可在培养基中加入或减少某种物质以营造一个只适于所选微生物生长而抑制其他微生物生长的环境,便可淘汰不需要的微生物,分离出所需微生物。
可用平板法分离土壤中产淀粉酶的微生物。
关键词培养基、微生物、分离、平板法(一)引言自然界中各种微生物混杂生长在一起,即使取很少量的样品也会有很多微生物共生在一起。
人们要想研究某种微生物的特性或要确定每种微生物菌株的分类,首先应该对该微生物进行纯培养。
稀释涂布法或平板法时常用的分离与纯化的方法,这几种方法不需要特殊的仪器设备,操作比较简单,一般情况下就能得到比较好的效果。
土壤中含有各种微生物,将含有微生物的土壤制成菌悬液,用十倍递减稀释法稀释后涂布接种到牛肉膏蛋白胨培养基上,在适宜的条件下培养,待长出菌落后,从各个菌落上挑取单菌种接种到淀粉培养基上,适宜条件下培养,长出菌落后,在各个菌落上滴加碘液,菌落周围如出现无色透明圈,说明淀粉被酶解,即该细菌菌株能产淀粉酶。
我们分离得到产淀粉酶的细菌后可快速高效的生产淀粉酶,以运用到实际生活中,如制淀粉酶片,以助含淀粉酶事物的消化。
(二)人员安排1、包装器材、配培养基(1)配培养基牛肉膏蛋白胨培养基:陶蕾、吴雅琴淀粉培养基:蒲兰琼、王思怡(2)无菌水:彭亚娣、张路(3)包扎:彭亚娣、张路、王思怡、蒲兰琼2、高压灭菌高压灭菌过程中彭亚娣、吴雅琴全程看守,控制阀门的开和关3、制菌悬液、第一次接种(1)取土:陶蕾、吴雅琴(2)配液:王思怡、吴雅琴、张路(3)接种:陶蕾、彭亚娣、吴雅琴、蒲兰琼4、第二次接种(转接)转接:吴雅琴、彭亚娣、王思怡、张路、蒲兰琼、陶蕾5、检测滴定:吴雅琴、彭亚娣、王思怡、张路、蒲兰琼、陶蕾6、结果分析:陶蕾、吴雅琴7、拍照:王思怡、陶蕾、张路8、资料搜集:张路、陶蕾(三)材料与方法1、材料已灭菌的牛肉膏蛋白胨培养基(牛肉膏1.5g、蛋白胨2.5g、琼脂10g、NaCl 0.5g、水500ml、pH 7.0~7.2)、已灭菌的淀粉培养基(蛋白胨2.5g、淀粉1.5g、NaCl 0.5g、琼脂10g、pH7.2~7.4)、90ml无菌水一瓶、含9ml无菌水的试管6支、无菌培养皿18个、1ml 无菌移液管、土壤样品、天平、称量纸、试管架、涂布器、500ml烧杯2个等。
淀粉酶产生菌的筛选实验小结

淀粉酶产生菌的筛选实验小结
本实验旨在筛选具有淀粉酶活性的菌株,经过活性药物筛选法,通
过对新鲜海藻类源淀粉酶活性药敏试验结果,用神经酰胺蓝显色法共
分离出了12株具有淀粉酶生成活性的菌株,且12株菌株的淀粉酶活
性均明显优于对照组的淀粉酶活性。
经过16s rDNA分析,结果表明,
这12株菌株属于嗜热及高温嗜热乳杆菌科,包括拟南芥病毒乳杆菌属、干燥乳杆菌属,伯氏乳杆菌属、钝吸乳杆菌属等。
以上结果表明,该
方法高效可靠,可以用于筛选具有淀粉酶活性的微生物菌株,为药物
的开发和应用提供了重要的理论支持。
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微生物与转基因技术摘要微生物目前已是生物技术领域主要的模式生物之一,微生物可以为转基因技术提供工具酶、基因载体;微生物本身也常作为目的基因的受体细胞。
通过转基因的方式,可以将人类所需要的基因转移到特定物种上,从而表达出人类想要的性状。
本文综述了转基因微生物在食品、农业、医药以及环境保护、传统工业改造等领域研究与应用的国内外现状。
在食品生产领域,转基目微生物主要用于食品用群制剂的生产,如凝乳酶.淀粉酶,蛋白酶等,转基因酵母也应用于啤酒的生产.在农业生产领域,转基因微生物主要用于微生物农药、微生物肥料和饲料酶制剂的生产.在医药生产领域,转基因微生物主要用于兽用和人用疫苗的生产,以及利用转基因镟生物生产某些药物。
此外,转基因微生物在环境保护,传统工业的改造、印染业,以及新能薄开发等方面也有应用,本文也同样大致介绍了一些目前国内外关于微生物转基因方面的前沿研究。
关键词微生物转基因,DNA重组技术,目的基因,基因载体1引言转基因技术的理论基础来源于进化论衍生来的分子生物学。
基因片段[1]的来源可以是提取特定生物体基因组中所需要的目的基因,也可以是人工合成指定序列的基因片段。
基因片段被转入特定生物中,与其本身的基因组进行重组,再从重组体中进行数代的人工选育,从而获得具有稳定表现特定的遗传性状的个体。
该技术可以使重组生物增加人们所期望的新性状,培育出新品种。
1980年代以来,现代生物技术迅速发展,在医药、农业、食品、化工、环境和能源等领域发挥了巨大的经济效益和社会效益。
自1982年美国FDA批准了世界上第一例基因工程药物重组人胰岛素的正式生产以来,以基因工程药物为主的各种基因工程产品陆续实现商品化生产。
其中,转基因微生物是基因工程产品的重要组成部分,在农业生产、食品加工、医药生产以及环境保护等领域得到了广泛的应用。
2微生物与转基因技术1.微生物与转基因工具酶转基因技术中,需要一些基本的工具酶,如对供体生物的DNA进行切割以获得目的基因的限制性核酸内切酶、DNA聚合酶类、DNA连接酶、核酸外切酶、反转录酶等。
DNA聚合酶类包括DNA聚合酶Ⅰ、KlenowDNA聚合酶、T4DNA聚合酶、T7DNA聚合酶、耐热DNA聚合酶等。
耐热DNA聚合酶是一类在高温下具有聚合活性的DNA聚合的,来自于嗜高温的细菌,方要应用于PCR反应中,具体种类有产自嗜热水生菌的TaqDNA聚合酶、VentDNA聚合酶、PwoDNA聚合酶、TthDNA聚合酶和PfuDNA聚合酶,其中Taq DNA聚合酶,使DNA的体外复制变得异常简便和常规化,大大加快了生物工程、基因组等分子生物学研究的进程,年销售利润达到上亿美元。
依赖于DNA的RNA聚合酶包括SP6噬菌体RNA聚合酶、T4噬菌体RNA聚合酶或T7噬菌体RNA聚合酶,这类酶无需引物,但识别DNA上特异性位点(启动列),合成RNA。
核酸酶S1,来源于米曲霉,具有3’->5’外切核酸酶活性,能特异性降解单链DNA或RNA 的核酸酶,基因工程中用于黏性末端的平切。
核酸酶BAL31,来源于交替单胞菌BAL31,对单链DNA和RNA具有类似核酸酶S1的催化活性,能同时从3’-端和5’-端降解双链DNA并使其缩短大约25%长度,催化反应需要Ca2+。
基因工程中用于缩短DNA和构建嵌套缺失体也应用于限制酶图谱制作等。
2.微生物与转基因载体转基因载体应具有以下基本特性:①必须是一个可独立复制DNA或复制单位;②分子量尽可能小,便于分离纯化和进行离体操作;③分子内具有不影响载体复制、生长的区域,区域中包含多种限制性内切酶的单一切点,确保能在切点内与外源DNA发生重组;④具有区分转化、重组与非重组的多种可供选择的遗传标记(如营养缺陷型、抗药性、噬菌斑形成能力等)。
原核生物的常用克隆载体包括质料载体、λ噬菌体载体、柯斯质粒载体、原核生物的人工染色体载体等。
酵母菌中的外源基因克隆,可就用载体、电转化和醋酸导入等方法。
依据酵母菌的质料载体构成与复制方式不同,可划分为:整合性载体、附加体载体、复制型载体、着丝粒载体和酵母人工染色体共5类。
3微生物与转基因技术的应用一.转基因微生物在食品生产领域的应用1.转基因微生物生产食品用酶制剂直接用作食品的转基因微生物如发酵食品菌等目前在市场上尚未出现。
在国外,将转101基因细菌和真菌生产的酶用于食品生产和加工已经比较普遍,如奶酪生产中使用的凝乳酶、啤酒和饮料生产中的淀粉酶,以及面包等食品生产中的蛋白酶等。
在食品工业中,微生物可用于生产酶制剂、氨基酸、有机酸、维生素、色素、香料等添加剂。
氨基酸、有机酸、维生素、色素和香料等生产菌种的改良涉及到的基因较多,调控复杂,不易利用基因工程技术进行改良,大多仍处于研究阶段,只有少数氨基酸和维生素以转基因微生物生产。
而酶制剂应用广泛,涉及的基因单一,适合利用基因工程技术进行改良(王家勤1999)。
目前工业上着重于对乳酸菌和酵母菌的基因工程改良。
利用基因工程技术改良菌种生产的第一种食品酶制剂是凝乳酶,始于1998年。
这一技术已得到了广泛的应用,到2001年,已有17个国家使用转基因微生物的凝乳酶生产干酪。
据估计,美国有2,3到3/4的奶酪在生产过程中使用了遗传工程凝乳酶(刘谦等2001)。
目前被批准使用的转基因微生物凝乳酶产品有3种,其基因表现的宿主分别为A.niger,K L-∞fis以及E.coil K12。
(朱文深2001)。
在全球范围内,很多企业已成功地应用转基因微生物生产食品酶制剂,如丹麦的Novo-Nordisk公司和荷兰的Gist.Brocades公司。
生产食品酶制剂的转基因微生物包括浅青紫链霉菌、锈赤链霉菌、枯草芽孢菌、地衣芽孢杆菌、特氏克雷伯氏菌、解淀粉芽孢杆菌、米曲霉和黑曲霉等(陈红兵等2001)。
2.转基因酵母在啤酒葡萄酒生产上的应用转基因酵母菌在食品生产上的应用也较为多见,目前已获准商业化使用的转基因酵母菌有面包酵母和啤酒酵母。
利用转基因啤酒酵母所生产的啤酒已被消费者试用,但尚未在市场上得以推广。
转基因方法还用于葡萄酒酵母工程菌的育种,已对苹果酸.乳酸发酵基因及其节基因进行了定位和序列分析,试图把乳酸菌中的苹果酸一乳酸发酵酶基因通过遗传转化导入葡萄酒酵母中,使葡萄酒酵母在酒精发酵的同时,赋予其苹果酸.乳酸发酵降酸的功能(张春晖等2000)。
二、转基因微生物在农业方面的应用传统的药品生产中,某些药品如胰岛素、干扰素等直接从生物体的组织、细胞或血液中提取,受原料来源限制,价格十分昂贵。
利用基因工程方法制造转基因的工程菌,可高效率地生产出各种高质量、低成本的药品,如细胞因子(即淋巴因子如白细胞介素-2、干扰素)、抗体、疫苗、激素等。
转基因产品约有2/3用于人类疾病治疗和预防性用药,它给制药工业带来了革命性的变化。
据估计,人用蛋白药物的全球市场,每年可达200亿美元,而且还在持续增长。
在这种巨大利益驱使下,世界各大制药公司相继投入巨资用于这些重组蛋白药物的研究开发。
2. 人生长激素人生长激素(hGH),又叫做促生长素,具有调节生长与发育的功能,对多种人类疾病诸如垂体性侏儒症、特纳氏综合症、组织坏死等,都具有良好的治疗效果。
hGH的来源是从死人的脑垂体中提取,这种制备方法不仅材料来源困难,无法大量生产,而且存在安全性问题。
1985年,这种由E.coli 生产的rhGH已成为得到美国政府许可生产和使用的第二种基因工程药物。
3. 基因工程疫苗自从200多年前人们发现,预先接种过牛痘的人能够抵御天花感染的现象,并据此提出免疫的概念后,疫苗就已被广泛地用来预防多种传染病的传播。
基因工程疫苗是使用DNA 重组生物技术,把天然的或人工合成的遗传物质定向插入细菌、酵母菌或哺乳动物细胞中,使之充分表达,经纯化后而制得的疫苗。
应用基因工程技术能制出不含感染性物质的亚单位疫苗、稳定的减毒疫苗及能预防多种疾病的多价疫苗。
基因工程疫苗包括基因缺失活疫苗、基因工程亚单位疫苗、核酸疫苗、蛋白工程疫苗。
三.转基因微生物在农业方面的应用1997--1999年,经农业部农业生物基因工程安全委员会批准的转基因微生物的中间试验有29项,其中22项为植物用转基因微生物,7项为兽用转基因微生物:同期经批准的转基因微生物的环境释放有7项,其中6项为植物用转基因微生物,1项为兽用转基因微生物。
1.转基因微生物农药1980年代中期以来,国内外在防病杀虫转基因微生物的研究方面取得了一系列突破性进展,转基因微生物制品领先于转基因植物进入商业化应用,其中重要的有防治虫害的Bt 高效工程菌剂、转基因病毒制剂、防治植物霜冻的无冰核活性工程菌、防治果树根癌病的放射土壤杆菌工程菌K1026等。
中国的转基因微生物农药主要以苏云金芽孢杆菌(Bt)基因工程制剂和转基因病毒制102剂为主,一批拥有自主知识产权的重组微生物农药产品已初具产业规模,转Bt基因重组杆状病毒、高毒广谱杀虫工程菌、棉铃虫核型多角体病毒杀虫剂等多种基因工程微生物杀虫剂经农业部安全性审批获准进入田间释放或中间试验。
(1)转基因Bt菌剂。
苏云金杆菌(简称Bt)杀虫剂是公认的一类无公害的生物农药,是目前国内外生产量最大、应用面积最广的微生物杀虫剂。
自1981年Schnepf分离了第一个cry基因以来,全世界从Bt中发现并正式命名的ICP基因已有42大类,总数超过250种。
国外已有CoMer、MVP等10余种Bt工程菌制剂投入商业化应用。
美国Ecogen、Novartis、Mycogen和Research Seed等公司生产的转Bt遗传工程菌己通过美国环保局和农业部的批准进入商业化生产。
美国Mycogen公司将苏云金芽孢杆菌的杀虫蛋白基因导入荧光假单孢菌,并在其发酵生成晶体蛋白后将菌体细胞灭活,用这种“生物微囊”技术加工的菌剂对紫外线的抵抗力可提高36倍,自1991年起已有MVP、M.Trak及M.Peril等多个产品获准登记,用于防治小菜蛾等蔬菜害虫、马铃薯甲虫和玉米螟等。
(2)转基因病毒杀虫剂。
国外近年尝试通过基因工程方法将不同的外源杀虫基因导入野生型苜蓿银纹夜蛾核多角体病毒(AcMNPV),研究取得了良好的进展。
中国科学家将蝎神经毒素基因(AalT)和缺失蜕皮激素UTP葡萄糖苷转移酶(egt-)基因导入棉铃虫核多角体病毒(HasNI Ⅳ),得到了杀虫速度明显加快的重组HaSNPV(黄大防2003)。
武汉病毒所在国际上首次成功构建了3株缺失egt基因的霞组中国棉铃虫病毒,被农业部“农业微生物遗传工程体安全管理委员会”审批为安全性等级I级,分别于1998年、1031999年、2000年批准进入田间中间试验和环境释放,其中重组棉铃虫病毒1号是中国第一例通过国家安全性评估进入田间中间试验和环境释放的重组病毒杀虫剂,目前正进行中试生产,可望成为中国第二代病毒杀虫剂(中国科学院武汉病毒研究所)。