β-甘露聚糖酶工程菌构建及其发酵转化橘皮产甘露低聚糖研究开题报告

1. 研究目的与意义

1. 研究背景

当高分子甘露聚糖降解成聚合度为2-10个单糖残基的低分子甘露低聚糖时，由于分子结构发生显著变化，致使其理化性质和生理活性也发生了独特的改变，成为一种有益于人及动物健康的功能性低聚糖。而β-甘露聚糖酶作为水解甘露聚糖的主要参与酶类之一，具有良好的水解半纤维素能力，已在食品、医药、饲料等方面得到广泛应用，对其进一步研究也成为当今最为关注的话题。基于之前的实验，已筛选出可以生产β-甘露聚糖酶的球头三型孢菌(trichosporonoides oedocephalis)和最佳碳源——柑橘皮，因此本研究将进一步优化甘露聚糖酶生产工艺，显著提高该酶的产量及转化效率。

柑橘类水果是世界上最常见的水果之一，目前我国对于柑橘的开发已经不只是单纯的鲜果消费，相关柑橘加工产业也在蓬勃发展，与之伴随的是柑橘皮废料（opw）与日俱增。没有处理过的皮渣很容易腐败污染土壤，流出的酸水会污染水体，这对环境造成严重影响，因此opw处理渐渐成为制约产业发展的重要问题。作为一种有前途的生物质替代品，opw的木质素含量较低，不需要进行苛刻的预处理，但是适当的预处理有利于破坏半纤维素结构，加速释放甘露聚糖，便于更好地和酶结合，同时还能够去除柑橘皮中有抑菌作用的d-柠檬烯，促进菌株生长。利用β-甘露聚糖酶作用于橘皮生产甘露低聚糖可以大大节约生产成本，解决opw所带来的环境污染问题，促进相关产业进一步发展。这种将柑橘皮废料进行生物转化发酵生产饲料、燃料、酶制剂以及生产食品等的思路不仅利用价值较高、可减少巨大的资源浪费，而且能为发展柑橘产业另辟蹊径。

2. 研究内容和预期目标

1.研究内容

(1)设计引物，使用pcr仪扩增出球头三型孢菌中的β-甘露聚糖酶基因并将其连接导入大肠杆菌表达系统中；

(2)重组工程菌加入iptg过表达，测定β-甘露聚糖酶酶学性质；

3. 研究的方法与步骤

1. 研究方法

(1)菌体培养方法

①斜面/平板培养

4. 参考文献

[1] olaniyi o o, osunla c a, olaleye o o. exploration of different species of orange peels for mannanase production. 2014.

[2] jeong d, h park, jang b k, et al. recent advances in the biological valorization of citrus peel waste into fuels and chemicals[j]. bioresource technology, 2021, 323(8):124603.

[3] oladipo olaniyi, igbe festus omotere, temitope cyrus ekundayo. optimization studies on mannanase production by trichosporonoides oedocephalis in submerged state fermentation, 2013.

5. 计划与进度安排

(1)第1周(2024-03-01～2024-03-07)：查阅相关文献资料并设计实验方案，撰写开题报告；

(2)第2-3周(2024-03-08～2024-03-18)：将斜面培养保存的球头三型孢菌进行活化培养；

(3)第4-7周(2023-03-19～2023-04-15)：扩增β-甘露聚糖酶基因，将其成功导入e.coli(bl21)中；