摘 要

耐高温α -淀粉酶被广泛应用于发酵及制糖工业归因于其反应温度高、热稳定性好。 一般自然界中存在的野生型菌株产高温α -淀粉酶的能力很低，工业化生产所使用的菌株大多是突变株。目前提高产酶效率的方式主要是培育优异的高产菌株。对于耐高温α -淀粉酶的育种主要集中于枯草芽孢杆菌方面的研究，因为枯草杆菌是发酵工业中的常用菌种，对人畜安全，是美国食品药物管理局(FDA)和中国农业部均批准使用的安全菌株。但是，菌株的诱变育种存在周期长、工作量大等缺点，而且基因变异程度有限，容易出现平台效应。寻找一种简单的提高产酶效率的方法将有利于α -淀粉酶的工业化生产。本研究包括枯草芽孢杆菌产α -淀粉酶条件优化、α -淀粉酶酶活测定方法分析及无机材料对产酶行为的影响研究等方面的内容。

关键词：耐高温α-淀粉酶；产酶效率；平台效应；工业化生产

Abstract

Thermostable alpha amylase is widely used in fermentation and sugar industry due to its high reaction temperature, good thermal stability.Generally speaking,the ability to produce high temperature alpha amylase in the wild type strain in the general nature is very low, and the strains used in the industrial production are mostly mutant strains.At present, the way to improve the efficiency of enzyme production is mainly to cultivate excellent high-yield strains.The breeding of high temperature resistant alpha amylase was mainly focused on the research of Bacillus subtilis.Because Bacillus subtilis is a common bacteria in the fermentation industry, it is safe for human and animal,it’s the U.S. Food and Drug Administration (FDA) and the Chinese Ministry of Agriculture approved the use of safe strains.However,the mutation breeding of the strain has the disadvantages of long cycle, heavy workload and so on,and the gene variation is limited, and the platform effect is easy to occur. Therefore to find a simple method to improve the efficiency of enzyme production will be beneficial to the industrial production of alpha amylase.This study includes the optimization of the production of alpha amylase from Bacillus subtilis, the analysis of the activity of alpha amylase activity and the effect of inorganic materials on the enzyme production

Key Words：Thermostable α-amylas; Enzyme production efficiency; plateau effect; Industrialized production

目 录

摘 要 III

目 录 5

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2枯草芽孢杆菌和α淀粉酶 1

1.2.1枯草芽孢杆菌 1

1.2.2α-淀粉酶 2

1.3前期的资料查阅 3

1.3.1外界环境对枯草芽班杆菌产α淀粉酶的影响 3

1.3.2 无机材料的影响 3

2.1 材料 5

2.1.1实验试剂 5

2.1.2实验仪器 5

2.1.3 其它实验用具 6

2.2实验步骤 6

2.2.1培养基与试剂制备 6

2.2.2实验过程 6

3.1结果 10

3.1.1 枯草芽孢杆菌的分离与纯化 10

3.1.2 DNS法测试 10

3.1.3 20nm二氧化硅与枯草芽孢杆菌作用 11

3.1.4 100nm二氧化硅与枯草芽孢杆菌作用 12

3.1.5 酸性溶液二氧化硅与枯草芽孢杆菌作用 13

3.1.6 碱性溶液二氧化硅与枯草芽孢杆菌作用 14

3.1.7实验结果图（部分） 15

3.2讨论 15

4.总结与展望 16

4.1总结 16

4.2展望 16

参考文献 17

致 谢 18

第1章 绪论

1.1 研究背景

枯草芽孢杆菌不仅在饲料中应用比较广泛，在污水处理及生物肥发酵或发酵床制作中应用也相当广泛，是一种多功能的微生物。酶是指存在于生物体内对其代谢过程具有催化活性的大分子物质。目前已发现的酶中，绝大多数是蛋白质酶，少数是核酸酶。酶的应用范围极其广泛，除了被用于食品、洗涤剂、纺织、造纸等工业，近年来，酶也被应用于生物制药、医学工程和有机合成。更为重要的是，由于酶具有高效、反应条件温和、底物专一性等优点，可有效地减少反应副产物的产生，提高目标产物的产量和反应速率，减少能耗和原料的使用，因此相较于传统的化学催化剂，酶法催化更能满足现代工业要求的高效、安全、绿色环保、节省原料和能源的要求。酶作为生物催化剂，必将在能源、环保、医疗等领域得到极大的应用。

而α淀粉酶主要用于水解淀粉制造饴糖、葡萄糖和糖浆等，以及生产糊精、啤酒、黄酒、酒精、酱油、醋、果汁和味精等。还用于面包的生产，以改良面团，如降低面团黏度、加速发酵进程，增加含糖量和缓和面包老化等。在婴幼儿食品中用于谷类原料预处理。此外，还用于蔬菜加工中。用量：以枯草杆菌α淀粉酶(6000IU/g)计，添加量约为0.1%。

然而，尽管α淀粉酶具有如此多的优点，其在工业上的应用却存在着一些长久以来难以消除的问题，比如如何能用更少的资源来生产更多的α淀粉酶，如何保证生产的α淀粉酶的活性更高。为了克服这些瓶颈，研究者探索了无机材料与枯草芽孢杆菌相互作用的方法，使无机材料改变细胞膜的通透性，进而改变分泌α淀粉酶的量，从而达到提高α淀粉酶生产率的目的。

1.2 枯草芽孢杆菌和α淀粉酶

1.2.1 枯草芽孢杆菌

枯草芽胞杆菌，是芽胞杆菌属的一种。单个细胞0.7~0.8×2~3μm，着色均匀。无荚膜，周生鞭毛，能运动。革兰氏阳性菌，芽孢0.6~0.9×1.0~1.5μm，椭圆到柱状，位于菌体中央或稍偏，芽孢形成后菌体不膨大。菌落表面粗糙不透明，污白色或微黄色，在液体培养基中生长时，常形成皱醭。需氧菌。可利用蛋白质、多种糖及淀粉，分解色氨酸形成吲哚。在遗传学研究中应用广泛，对此菌的嘌呤核苷酸的合成途径与其调节机制研究较清楚。广泛分布在土壤及腐败的有机物中，易在枯草浸汁中繁殖，故名。