论文开题：VHG乙醇发酵工艺条件及酵母生理生化研究

大学本科毕业论文(设计)开题报告
学院：　　　化工学院　　　　 　　 专业班级：　　08级生物工程（2）班

课题名称 VHG乙醇发酵工艺条件及酵母生理生化研究

1、本课题的的研究目的和意义：
本论文通过考察不同发酵工艺条件对自絮凝酵母菌体耐受VHG乙醇发酵胁迫条件的影响，探索能较为经济可行的发酵工艺条件，并以此为基础，进一步考察在优化工艺条件与未优化工艺下进行VHG乙醇发酵时，VHG乙醇发酵中胞内外发酵参数的动态数据和菌体自身生理生化代谢：保护性物质海藻糖和麦角固醇在细胞内的积累状况；细胞膜透性；细胞总超氧化物歧化酶（SOD）活力；胞内金属离子与上述参数的关系等如何响应VHG乙醇发酵的胁迫因子，以期了解自絮凝酵母耐受VHG乙醇发酵胁迫条件的生理生化机制，并为发酵工艺条件优化提供一定的理论支持。
2、 文献综述（国内外研究情况及其发展）：
乙醇俗名酒精，分子式C2H5OH，相对分子量为46.07，它是一种无色透明，易挥发的易燃液体。酒精的热值(24.0MJ/L)仅是汽油热值(32-35 MJ/L)的68%-75%，但温室气体GHG(Greenhouse Gas)的排放量却降低了12％[1-2]。近
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组学技术的进步，基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学方法与技术的应用[16-18]，获得了大量的关于酿酒酵母抵抗高_压，高浓度乙醇的数据信息。全局转录工程gTME[19]，反向代谢工程[20]，Genome shuffling[21]等系统代谢工程的应用，为人们构建高抗性遗传工程菌株开辟了新的道路。
迄今为止，人们对在超高浓度乙醇发酵条件下酵母菌因高浓度葡萄糖胁迫冲击而引起的细胞生理生
理生化方面变化的了解尚少，例如，细胞的动力系统，即胞内外能量代谢系统是如何响应VHG发酵的？胁迫条件下细胞分子水平的变化如何等等？由于当前人们对这些方面尚缺乏了解，因而一些工艺控制手段显得比较盲目和重现性较差。鉴于这种情况，本论文研究工作将探索在超高浓度乙醇发酵条件下自絮酵母对高浓度葡萄糖和高浓度乙醇的耐受性机制。从理论上讲，研究酵母超高浓度乙醇发酵过程中，细胞抵抗高_压和高浓度乙醇胁迫的机制，将为人们构建和选育高抗性以及能高效转化高浓度葡萄糖为乙醇的菌株提供指导；从生产实践上讲，因本研究所采用的材料自絮凝酵母已在工业化生产规模得到应用，所取得的研究结果可能对超高浓度乙醇发酵工程实践具有一定的指导意义。


化方面变化的了解尚少，例如，细胞的动力系统，即胞内外能量代谢系统是如何响应VHG发酵的？胁迫条件下细胞分子水平的变化如何等等？由于当前人们对这些方面尚缺乏了解，因而一些工艺控制手段显得比较盲目和重现性较差。鉴于这种情况，本论文研究工作将探索在超高浓度乙醇发酵条件下自絮酵母对高浓度葡萄糖和高浓度乙醇的耐受性机制。从理论上讲，研究酵母超高浓度乙醇发酵过程中，细胞抵抗高_压和高浓度乙醇胁迫的机制，将为人们构建和选育高抗性以及能高效转化高浓度葡萄糖为乙醇的菌株提供指导；从生产实践上讲，因本研究所采用的材料自絮凝酵母已在工业化生产规模得到应用，所取得的研究结果可能对超高浓度乙醇发酵工程实践具有一定的指导意义。










3、 本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式：
主要研究内容：
(1) 不同发酵条件下，自絮凝酵母发酵参数的比较分析。
(2) 细胞膜组成成分(麦角固醇)和生理特性(细胞膜透性) 与菌体耐高浓度葡萄糖的关系。
(3) 葡萄糖的转运速率、消耗速率和能荷状态等与超高浓度底物发酵的关系。
(4) _保护剂(海藻糖和甘油)与自絮凝酵母VHG发酵条件下能量代谢之间的关系。
成果形式：
以图表和表格等形式表述实验研究结果，形成毕业论文。
4、拟解决的关键问题：
细胞膜组分和生理特性(细胞膜透性) 与菌体耐高_压和高浓度乙醇的关系是本研究拟解决的关键问题。因为该问题的解决将有利于推动其它拟开展研究工作的步伐；而且一些研究认为细胞膜是乙醇胁迫冲击的主要目标，而高浓度葡萄糖也首先是通过细胞膜这个屏障与酵母细胞接触，因此对细胞膜与酵母耐高_压和高浓度乙醇的关系的了解可能是认识这个问题的关键。
5、 研究思路、方法和步骤：
实验思路：











实验步骤：
（1）VHG乙醇发酵工艺条件研究
考查接种量、氮源、金属离子（Mg2+、Ca2+、Zn2+、Cu2+、Mn2+、Fe2+ 和Co2+ ）对自絮凝酵母SPSC VHG发酵状况的影响，并通过检测发酵终点菌体存活率、生物量和副产物甘油，初步分析上述工艺条件对菌体耐受VHG乙醇发酵胁迫条件的影响，并确定对VHG乙醇发酵有明显促进作用的有机氮源和金属离子（Mg2+、Ca2+、Zn2+、Cu2+ 和Mn2+ ）的最适添加浓度，以便为后续研究准备基础。
（2）菌体耐受VHG乙醇发酵胁迫条件生理基础研究
通过比较优化与未优化条件下，VHG乙醇发酵过程中菌体生理生化代谢的动态变化，研究菌体如何在生理生化水平响应VHG乙醇发酵的胁迫条件，以期了解自絮凝酵母耐受VHG乙醇发酵胁迫条件的生理生化机制。
实验方法:[8,22-23]
(1) 通过高效液相色谱法(High Performance Liquid Chromatography; HPLC)和气相色谱法(Gas Chromatography; GC)检测不同培养基成分和培养条件下，自 ……（未完，全文共8407字，当前仅显示2296字，请阅读下面提示信息。收藏《论文开题：VHG乙醇发酵工艺条件及酵母生理生化研究》）