基本信息
- 项目名称：
- 菌株XJ01的发酵优化及保鲜效果研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 菌株XJ01是从中草药植株上筛选获得的，在前期的试验中发现其能分泌一种类似普鲁兰多糖的胞外多糖，具有耐热、可塑性极强、并且可以直接制成薄膜。
- 详细介绍：
- 荞麦属双子叶蓼科荞麦属植物，是一种营养全面的医食兼用作物，苦荞粉和叶中含有其它禾谷类作物所不含有的生物类黄酮。植物在受到外界因子如微生物或化学、物理因索的刺激时，自身会发生防御反应。植物为各种各样的微生物提供生存环境。植物内生菌的分布不仅与植物的种类、基因型有关，还与植物的生长阶段、环境条件及器官组织有关。不同植物中分离出的内生菌不同，它们在宿主植物科的水平上具有专一性。最近研究表明：有的内生菌群落可以在宿主种的水平上具有专一性。同一种植物，其内生菌的种类和数量也会随植株生长时间增加而增多。健康植株与胁迫条件下的植株相比，其内生菌的种类和数量都多。生物多样性越丰富的地区植物中内生菌的种类和数量也越丰富，生长在热带、亚热带地区的植物中内生菌的种类和数量就比生长在干燥、寒冷地区的植物中的要多[1]。随着研究领域的不断拓宽和研究方法的不断深入，植物内生菌的生态和生理作用及其作为潜在的生防资源和外源基因载体，在农业和医药领域中具有巨大应用潜力[2]。可见植物内生菌是一类重要的微生物资源库[3]。 目前在微生物学领域，研究各级分类单元的最有效手段是多相分类（Polyphasic taxonomy）。多相分类鉴定是将生物的各种信息，包括表型的、基因的(或遗传型)和系统发育各方面的数据综合起来，用于种水平及其它分类单元的描述以及检验各个分类单元的一致性[4]。多相分类鉴定法克服了以往依赖单一分类方法进行分类的不足，被誉为现代细菌分类学的一个重要里程碑[5]。该法能较为客观地反映生物间自然系统进化的关系，涉及的数据包括表型类、基因型类和系统发育类。表型信息包括：形态、生理生化性状的分析等，属于传统研究范畴；基因型信息包括：细胞DNA或RNA分子的分析，在此涉及许多分子生物学技术[6]。表型信息来源于蛋白质及其功能、各种不同的化学标记以及大量其他的表型特征；遗传信息来源于细菌中的核酸(DNA和RNA)，系统发育信息也属于遗传信息的范畴，但其特指那些被看作是系统发育进化时种的核酸序列，研究最多的是16S rDNA分子[7]。 目前我国每年果蔬腐烂超过8000万吨，造成的经济损失高达750亿元，占整个行业产值的30%以上；因此果蔬保鲜储藏技术意义重大，也有利于农民增收。目前常用的保鲜方法有低温法、气调法、化学抑菌法等。这些方法存在投资大、能耗高、果蔬中残留有害物质、保鲜效果差等缺点。而微生物保鲜剂直接发酵生产获得，节能环保，极具发展潜力。菌种XJ01可分泌一种胞外多糖，浸泡后能在果蔬表面形成致密的薄膜，阻止果蔬内外交换，抑制果蔬的呼吸作用，减少营养物质的交换。通过发酵优化提高胞外多糖的产量，可以提高其保鲜效果。 本实验通过单因素试验优化发酵培养基、发酵温度、装液量、接种量和发酵周期；在此基础上，利用单因素试验得到优化的发酵条件。在此基础上研究XJ01胞外多糖作为保鲜剂的使用方法以及保鲜效果。
作品图片
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 菌种XJ01可分泌一种胞外多糖，浸泡后能在果蔬表面形成致密的薄膜，阻止果蔬内外交换，抑制果蔬的呼吸作用，减少营养物质的交换。通过发酵优化提高胞外多糖的产量，可以提高其保鲜效果。
科学性、先进性及独特之处
- 自然界中有许多菌株能产生胞外多糖，其中一些种类具有作为保鲜剂的潜力，通过本研究对内生菌的分类鉴定采用了形态学，生理生化和分子分类结合的方法，并优化其发酵培养，对其产物进行了保鲜效果的研究，获得的数据可以为菌株XJ01的研究应用奠定基础。
应用价值和现实意义
- 目前常用的保鲜方法有低温法、气调法、化学抑菌法等。这些方法存在投资大、能耗高、果蔬中残留有害物质、保鲜效果差等缺点。而微生物保鲜剂直接发酵生产获得，具有独特的物理、化学和生物学性质，其成模型性、成纤维性、阻气性和粘结性极好，且易加工、易降解，节能环保，极具发展潜力。对于果蔬保鲜储藏技术意义重大，减少储存成本，减少果蔬浪费，有利于农民增收。
学术论文摘要
- 菌株XJ01可分泌一种胞外聚合物，能在物体表面形成致密的薄膜。经单因素实验优化，菌株XJ01的发酵培养基为甘油2%，豆饼粉0.3%，硝酸钠0.1%，硫酸镁0.05%，磷酸二氢钾0.06%，氯化钠0.1，发酵温度为30℃，装液量100mL/250mL，摇床转速150rev/min；在此条件下菌株XJ01的产物量为7.3g/L，发酵周期由原来的120h缩短至现在的72h。 产物性能研究表明，菌株XJ01合成的聚合物不溶于水，微溶于丙酮，能溶于乙醇和氯仿。由于氯仿对人体有毒害作用，选择乙醇作为溶剂，将溶解的聚合物涂抹在苹果表面，在30℃培养箱中放置，3天后称重。由于菌株XJ01在苹果表面形成一层薄膜，阻挡了水分的蒸发，实验组的失水率比对照低31%，起到了较好的保水保鲜作用
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 无
同类课题研究水平概述
- 国外研究现状：在国外的研究中，目前常用的微生物保鲜剂有普鲁兰多糖等，它的研究工作起始于德国，英国在理论方面做了不少工作，日本在生产和应用研究取得了大量的专利。普鲁兰多糖直接发酵而得，具有独特的物理、化学和生物学性质，其成模型性、成纤维性、阻气性和粘结性极好，且易加工、易降解，是一种很有前途的工业用多糖。普鲁兰多糖可以涂于果蔬表面，延长果蔬的保鲜时间和保水性，在世界上已广泛用于医药制造、食品包装、环境保护、化妆品等领域。 国内研究现状：我国的微生物保鲜剂的研究及应用情况与发达国家相比有一定差距，目前国内也有普鲁兰多糖生产，但对高附加值的衍生产品研究尚少，相关研究也以模仿国外为主；因此加快开发高附加值的微生物保鲜剂产品是亟待解决的问题。我国是一个农业大国，糖类资源十分丰富，可为制备微生物保鲜剂提供充足的原料；随着微生物保鲜剂应用领域的不断扩大，市场前景良好。
