a-淀粉酶高产菌株筛选实验
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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。
实验一淀粉酶生产菌的筛选实验一淀粉酶生产菌的筛选(一)目的要求通过本实验教学使学生掌握淀粉酶产生菌的筛选方法;熟悉产生菌筛选的原理。
(二)实验内容1、培养基制备:配制肉汤培养基45ml,分装于250ml三角瓶中,纱布封口,灭菌。
配制初筛平板培养基(可溶性淀粉20g,硝酸钾1g,磷酸氢二钾0.5g,氯化钠0.5g,硫酸镁0.5g,硫酸亚铁0.01g,琼脂20g,水1000ml,pH7.2-7.4)350ml,分装于500ml三角瓶中,封口膜封口,灭菌。
2、倒平板:将融化的初筛平板培养基冷却至50~60℃,以无菌操作法倒至已灭菌的培养皿中,至盖满底部。
冷却凝固待用。
3、样品预处理:取5g土样接入45ml肉汤培养基中,30℃摇床振荡15min制成土壤悬液,此时的稀释度为10-1。
另取4支试管,分别记作10-2、10-3、10-4、10-5共5个梯度,每支试管内加入9mL无菌水。
用无菌移液管从三角瓶中吸取1mL土壤悬液,加入到10-2试管中混匀,再从此试管中吸取1mL加入到10-3试管中,依此类推直至10-5试管。
4、平板涂布分离:分别从不同稀释度的试管中吸取0.1ml悬液,均匀涂布于初筛培养基平板上,于37℃培养24~48h。
5、菌株检测:待初筛平板长出菌落后,根据菌落不同挑取菌落进行保存并编号。
同时,将检测试剂(Lugol碘液)加入到平板中,涂布均匀,菌落周围形成水解圈的菌株即是产淀粉酶的菌株,记住其编号,以便进行下一步实验。
6、保存菌种:将得到的菌株转接至斜面培养基上,30℃培养48~72h,待菌苔长好后,4℃保存。
(三)仪器设备高压蒸汽灭菌锅、超净工作台、电子天平、电炉、恒温振荡器、恒温培养箱、烧杯、量筒、三角瓶、培养皿、移液管、洗耳球、试管、试管架、接种针、涂布棒等。
(四)主要耗材牛肉膏、蛋白胨、NaCl 、可溶性淀粉、琼脂、碘、碘化钾等。
简答题设计一个诱变筛选淀粉酶高产菌株的科研方案,
并加以必要
请设计一个实验方案自土壤中筛选能产淀粉酶的枯草芽孢杆菌并进行诱变育种选育高产突变株。
1、取样
选择含淀粉丰富的土壤为最佳
2、无菌水溶解
充分震荡
3、高温处理
60度的高温处理样品1小时,目的是杀死微生物营养体,残留芽胞
4、稀释涂平板
培养基用含淀粉的培养基配制
5、培养
培养1-3天后,观察。
6、初筛与纯化
挑取有降解圈的细菌单菌落,并在平板上纯化3次,然后4摄氏度斜面保存。
7、鉴定
参照《伯杰氏细菌手册》鉴定或者利用分子生物学手段鉴定,进一步确认是否为枯草芽孢杆菌。
8、复筛
测定其淀粉酶活,最后确定诱变出发菌株
9、诱变
选择合适诱变源,建议采用物理诱变和化学诱变相结合的复合诱变方式。
10、筛选
采用上述初筛和复筛方案进行诱变鉴定
11、遗传稳定性鉴定
筛选出的菌株,要经过多次传代之后,再进一步鉴定其产生淀粉酶的能力是否发生了变化。
如果产生了回复突变,则需要重复诱变筛选过程,直至到筛选出遗传稳定的高产菌株为止。
α-淀粉酶的⽣产⼯艺a -淀粉酶的发酵⽣产⼯艺摘要:a -淀粉酶⼴泛分布于动物、植物和微⽣物中,能⽔解淀粉产⽣糊精、麦芽糖、低聚糖和葡萄糖等,是⼯业⽣产中应⽤最为⼴泛的酶制剂之⼀。
⽬前,a -淀粉酶已⼴泛应⽤于变性淀粉及淀粉糖、焙烤⼯业、啤酒酿造、酒精⼯业、发酵以及纺织等许多⾏业。
1?菌种的选育1. 1细菌的分离与初步鉴定:将⼟壤系列稀释,把10-3、10-4、10-5分别涂布到淀粉培养基上,27C倒置培养2天,将长出的菌落接⼊斜⾯。
将细菌从斜⾯接种到淀粉培养基培养2天,⽤碘液染⾊,记录透明圈⼤⼩和菌落直径,计算D/d值。
保菌供下次实验⽤。
1. 2紫外线诱变育种:取活化后的菌种配成菌悬液、稀释;倒淀粉培养基平板,将菌悬液涂布其表⾯;⽤紫外线处理平板0、2min、4min、6min、8min、10min,每个处理2次重复;放到⿊暗中倒置培养,37C培养48h,分别计数诱变组和对照组平板上的菌落数,并计算致死率;加⼊碘液,分别测量诱变组和对照组菌落的透明圈直径和菌落直径,计算D/d值;将D/d值最⼤的菌种保存到斜⾯培养基上。
1.3诱变⽅法以及变异菌株的筛选①诱变出发菌株在完全培养基中培养⾄对数⽣长期后期。
②以NTG为诱变剂,按⼀定处理剂量(包/ml),在⼀定pH值的缓冲液中30T恒温振荡处理1~4 h0③经⾼速离⼼分离,移植于液体完全培养基进⾏后培养。
④经稀释涂布在含有1%淀粉BY固体培养基上,经24 h培养形成⼩菌落。
⑤把单菌落分别移植于含2%淀粉BY液体培养基中,30E培养36 h o⑥⽤2#定性滤纸制成5 mm disc(⼩圆纸⽚),并⽤2%琼脂BY培养基灭菌后加⼊较⼤剂量青霉素(抑菌)。
倒⼊200 mm x 300mm长⽅形不锈钢玻璃培养⽫中,冷却凝固。
然后把5 mm disc 纸顺序放在培养基表⾯。
⑦⽤微量注射器分别吸取培养液,移植到相应的disc上。
把disc培养⽫经37C, 24h分别培养。
高产淀粉酶菌株筛选淀粉酶是一种以淀粉为底物的酶,可以将淀粉水解为糊精、糊精、麦芽糊精等多种低聚糖。
淀粉酶在食品工业、酿造工业、纺织工业等领域有广泛的应用。
在淀粉酶生产过程中,高产酶菌株的选育十分重要。
本篇文章将介绍高产淀粉酶菌株筛选的相关知识和方法。
1. 筛选菌种在高产淀粉酶菌株筛选中,首先要选取一种基础菌株,并在培养基中加入抑制其他细菌生长的抗生素,以防止其它外来细菌的污染。
另外,为了避免淀粉酶活性的干扰,还需要在培养基中加入淀粉水解产物。
2. 筛选培养基淀粉酶生产的细菌在不同类型的培养基中的生长情况也不同。
因此,在高产淀粉酶菌株筛选中,需要尝试不同成分和配比的培养基,找到最优的培养基。
3. 筛选条件在高产淀粉酶菌株筛选中,不同的发酵条件都会影响细菌的生长和淀粉酶的产生。
例如 pH 值、温度、搅拌速度、氧气供应等。
因此,需要优化发酵条件,使其最大化淀粉酶产量。
4. 淀粉酶活性测定确定淀粉酶的活性对于筛选高产淀粉酶菌株十分重要。
一般采用碘液滴定或 Fehling 精制法来测定淀粉酶活性,选择最高活性的菌株作为高产淀粉酶菌株。
微生物菌株的选择是筛选高产淀粉酶菌株的核心工作,可通过筛选自然环境中的菌株,或采用一些基因工程技术筛选出高产酶活的工业微生物菌株。
淀粉酶检测方法是评估筛选结果的一个关键步骤,目前主要有碘液滴定和Fehling 精制法两种方法,需要选择准确、温和、操作简便的方法测定淀粉酶活性。
高产淀粉酶菌株筛选的研究具有广泛的应用前景。
目前,在食品工业、酿造工业、制糖工业、制药工业、纺织工业等领域已经取得了较为显著的应用效果。
高产淀粉酶菌株的筛选研究不仅是实现淀粉酶生产工艺的自动化,还能生产高附加值的淀粉水解产品,提高资源利用效率。
总之,无论是在工业生产还是在科学研究方面,高产淀粉酶菌株筛选都扮演着重要的角色。
通过优化菌株选型,调整培养基成分和发酵条件,以及采用高效、准确的淀粉酶检测方法,可获得高产且高效的淀粉酶制剂,为产业生产和科学研究做出贡献。
1.淀粉酶产生菌的分离与纯化实验原理淀粉是由葡萄糖通过α-1,4糖苷键构成的直链淀粉和α-1,6位有分支的支链淀粉组成的。
按照水解淀粉方式的不同,主要的淀粉酶可分为α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和解枝酶(或异淀粉酶)4大类。
产淀粉酶的微生物有细菌、霉菌和酵母菌等。
利用淀粉遇碘液变为蓝色的特性,将分离的芽孢杆菌(或其他微生物)接种在含有淀粉的固体培养基表面进行培养,利用滴加碘液后菌落周围出现的透明圈判断该菌是否产生淀粉酶及初步判断淀粉酶活力的高低。
实验材料和用具土壤样品或其他富含淀粉质的样品、牛肉膏蛋白胨培养基平板、淀粉培养基平板、无菌水(带玻璃珠)、芽孢染色液;显微镜、恒温水浴锅、酒精灯、接种针、游标卡尺、无菌移液管、无菌试管、量筒等操作步骤分离1)采集土壤样品,用无菌水制备1:10土壤悬液;2)取1:10土壤悬液5 ml,注入已灭过菌的试管中,将此试管放入75-80 ℃水浴中热处理10min,以杀死非芽孢细菌;3)取加热处理过的土壤悬液100-200 μL,涂布接种到牛肉膏蛋白胨培养基平板,将平板倒置,于30-32 ℃培养24-48 h;4)对长出的单菌落进行编号,选择表面干燥、粗糙、不透明的菌落,挑取少许菌苔涂片,做芽孢染色,判断是否为芽孢杆菌。
筛选1)从判定为芽孢杆菌的菌落处,分别挑取少许菌苔,先接种淀粉斜面培养基,再转接淀粉培养基平板,30-32 ℃培养24-48 h。
在平板上滴加稀碘液(或卢戈氏碘液)后测定水解圈直径与菌苔直径的比值。
2)水解圈大的那个菌株对应的斜面培养物,可作为进行诱变选育或酶发酵、酶活力测定菌株。
注意事项1)土壤悬液加热处理的温度和时间应准确控制。
2)点接淀粉培养基平板时,接种量及接种面积要基本相同。
2. 蛋白酶产生菌的分离与纯化实验原理许多细菌和霉菌产生蛋白酶,细菌中的芽孢杆菌是常见的蛋白酶产生菌。
本实验将土壤样品(或其他样品)悬液加热处理,杀死非芽孢细菌及其他微生物后进行划线分离得到芽孢杆菌,将其接种到酪蛋白平板进行培养,根据酪蛋白平板的水解圈作初筛。
自然界中产淀粉酶菌株分离纯化及酶活测定淀粉酶(Amylase )又称糖化酶,是指能使淀粉和糖原水解成糊精、麦芽糖和葡萄糖的酶的总称。
淀粉酶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。
根据作用的方式可分为α-淀粉酶(EC 3. 2. 1. 1.)与β-淀粉酶(EC 3. 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;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。
淀粉酶是一种用途极广的生物催化剂,广泛应用于造纸、食品、医药工业。
如饴糖、啤酒、黄酒、葡萄糖、味精、抗生素等行业;用于高质量的丝绸、人造棉、化学纤维退浆;制成不同品种的工业酶、医用酶、诊断酶等;在洗涤剂工业中,作为洗涤剂酶与碱性蛋白酶、脂肪酶一起添加于洗衣粉中制成多酶洗衣粉等具有极广泛的用途。
随着社会需求的增大,工业生产对淀粉酶的需求量越来越大,其在各领域应用广泛,急需寻找更高酶活的产酶菌株满足生产需要。
生淀粉酶是指对不经过蒸煮糊化的生淀粉颗粒能够表现出强水解活性的酶类。
70年代由于两次石油危机,引起各国学者从节能和有效利用天然资源出发,重视对生淀粉酶的研究。
研究大致分两个方面:一是探讨对生淀粉不经蒸煮,直接用于酒精发酵的可能性;另一则是从自然界中分离筛选能产生生淀粉酶的微生物,并进而研究生淀粉酶的酶学特性及其产生菌的徽生物学特性[1, 2]。
除动物自身的消化道可分泌一些淀粉酶外,淀粉酶的另外两大来源是植物和微生物能产生生淀粉酶的微生物较多。
Ueda [3, 4],Mizokami [5],Tamiguchi [6],Kainuma [7]先后报道了Aspergillus awaraori,Rbizopus . sp.,Strepiococcus boris,Bacillus circulans,Chalara paradoxa等菌种均有产淀粉酶能力。
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。
产胞外淀粉酶的菌株的筛选以及酶活力的测定一:实验原理异养型微生物在生存的时候,自己不能产生可以供机体使用的能源物质。
所以必须从体外获取这些能源物质。
某些异养型的微生物可以利用淀粉作为能源物质将其分解为葡萄糖让自己利用。
但是淀粉作为大分子的物质不能直接进入微生物的体内直接将其分解。
所以某些微生物会产生胞外淀粉酶,将自己周围的淀粉分解为葡萄糖。
再葡萄糖进行吸收利用。
本实验就是筛选出一种产胞外淀粉酶的高效菌株,并对其产生的胞外淀粉酶的酶活力进行初步检测。
二:实验器材,试剂1样品:发霉的面包,富含淀粉的土壤,2仪器:离心机,试管,紫外分光光度计,三角瓶,摇床,分析天平,定量移液器,药匙,培养皿,恒温水浴锅,恒温培养箱,超净工作台,接种环,接种针,酒精灯,高压灭菌锅,直尺,移液管,洗耳球。
3试剂:碘固体,DNS(3,5-二硝基水扬酸),1mg/ml的麦芽糖溶液,1%的淀粉标准溶液,PH为5.5的柠檬酸缓冲液。
4培养基:淀粉培养基:可溶性淀粉2g/L,蛋白胨10g/L,牛肉膏5g/L,NaCl5g/L,琼脂20g/L,PH7.0。
种子培养基:牛肉膏3g/L,蛋白胨10g/L,NaCl5g/L,pH7.0。
产酶培养基:可溶性淀粉2g/L,蛋白胨10g/L,牛肉膏5g/L,氯化钠5g/L,pH7.0。
三:实验步骤1:初筛①若样品为富含淀粉的土壤,则称取土壤样品10g放在盛有90ml无菌水和8颗小玻璃珠的三角瓶中,放置在摇床上震荡30min后再进行七次梯度稀释,分别取第4,5,6,7次梯度稀释后的稀释液各1ml进行初步培养。
所用的培养基为淀粉培养基。
在37℃恒温培养箱中培养,直至培养基中长出明显的菌落。
②若样品为发霉的面包,则用接种环或接种针挑取部分的霉块。
将挑取的霉块浸泡在装有10ml无菌水的试管里震荡1min进行稀释。
取1ml稀释液进行初步培养。
所用培养基为淀粉培养基。
在37℃恒温培养箱中培养,直至培养基中长出明显的菌落。
实验1 淀粉酶产生菌(细菌)的筛选一、实验目的掌握完整的分离纯化淀粉酶产生菌的方法和技术二、基本原理土壤中含有大量的微生物,将土壤稀释液涂在不同类型的培养基上,在适宜的环境中培养几天,细菌或者是其他的微生物便能在平板上生长繁殖,形成菌落。
将初次筛选得到的微生物接到淀粉培养基上培养,因为只有能够产生淀粉酶的细菌才能够利用培养集中的淀粉成分来完成自身的生命活动,才能够生存。
故在淀粉培养基上长出的菌便是淀粉产生菌。
在培养基上滴碘液,淀粉被分解掉的部分不显现蓝色,出现透明圈,可以通过透明圈的大小来初步判断菌种产淀粉的能力。
三、材料与器材1、菌源校园土样2、培养基:淀粉培养基:蛋白胨10g,NaCl 5g,牛肉膏5g,可溶性淀粉2g,蒸馏水1000ml,琼脂15~20g,121℃高压灭菌锅灭菌20 min,待冷却至50℃左右时,于超净工作台倒摇瓶若干。
3、器材培养皿若干个、1ml移液管1根、刮铲1把、锥形瓶若干个、高压灭菌锅、超净工作台、试管若干、摇床四、实验步骤1、选定采土点后,铲去表土层2-3cm,取3-10cm深层土壤10g,装入灭过菌的牛皮纸袋内,封好袋口,并记录取样地点、环境及日期。
土样采集后应及时分离,凡不能立即分离的样品,应保存在低温、干燥条件下,尽量减少其中菌相的变化。
2、称取土样10g,放入盛有90mL蒸馏水并带有玻璃珠的锥形瓶中,振摇约20分钟,使土样与水充分混合,将细胞分散。
3、初筛:用一支1mL移液管从中吸取0.1mL土壤悬液加入盛有淀粉培养基的培养皿中,重复两次。
后置于培养箱中培养。
检测:培养出菌落后向培养皿均匀的喷洒碘液,有明显的透明圈的菌落即为活性较高的淀粉酶产生菌。
4、复筛:选取步骤3活性较高的淀粉酶产生菌菌落移植进盛有淀粉培养基的摇瓶中,放于摇床中培养。
测定:把所有摇瓶中的菌株发酵液用琼脂平板法测定一遍(同步重复2~3块板),将其中活性圈大而清晰的菌株发酵液进一步采用精确检测法测定,选出较优良的菌株2~3株,并移植进斜面中培养。
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。
土壤中产淀粉酶菌株的分离、纯化与鉴定及高活力淀粉酶菌株的筛选组数:第一组组员:王臣东李长花张晓晶杨明明1 实验目的1.1掌握土壤中分离产淀粉酶菌株的方法。
1.2进一步掌握和熟练无菌操作技术。
1.3掌握分离纯化微生物的方法。
1.4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。
1.5巩固以前学的微生物学实验技术。
1.6学习淀粉酶活性的测定方法。
2 实验原理α-淀粉酶是一种液化型淀粉酶,它的产生菌芽孢杆菌,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。
淀粉酶是能够催化淀粉水解,转化成葡萄糖的、麦芽糖及其他低聚糖的一类酶的总称。
从淀粉厂周围采集土壤样品,采用稀释法制备土壤稀释液,涂布于营养琼脂培养基平板上培养1天,在平板上滴加碘液,可产生淀粉酶的菌株水解淀粉遇碘不变蓝,在培养基表面形成透明圈。
然后挑取可产生透明圈的菌株在平板划线培养2-3次,得到纯化的菌株,再测其酶活力大小。
分离得到纯种这只是选种工作的第一步。
所分得的纯种是否具有生产上所要求的性能,还必须要进行性能测定后才能决定取舍。
性能测定的方法分初筛和复筛两种。
初筛一般在培养皿上根据选择性培养基的原理进行。
例如要测定淀粉酶的活力可以把斜面上各个菌株一一点种在含有淀粉的培养基表面,经过培养后测定透明圈与菌落直径的比值大小来衡量淀粉酶活力的高低。
复筛是在初筛的基础上做比较精细的测定。
一般是将微生物培养在三角瓶中作摇瓶培养,然后对培养液进行分析测定。
在摇瓶培养中,微生物得到充分的空气,在培养液中分布均匀,因此和发酵罐的条件比较接近,这样,测得的结果更具有实际的意义。
3 实验器材3.1样品:土样(甘肃昆仑生化公司周围采集的土样若干)3.2培养基3.2.1平板培养基:蛋白胨10g、牛肉膏3g、氯化钠5g、可溶性淀粉2g、琼脂15-20g、自来水1000ml3.2.2斜面培养基:同3.2.13.2.3液体培养基:蛋白胨10g、牛肉膏3g、氯化钠5g、自来水1000ml3.3 器材:30个90培养皿、酒精灯、接种环、14个试管、5个三角瓶(250ml)、涂布棒、移液管、恒温水浴锅、恒温培养箱、高压灭菌锅、超净工作台3.4试剂3.4.1 淀粉酶活力测定:碘液3.4.2革兰氏染色:草酸铵结晶紫染色液、卢戈氏碘液、95%乙醇3.4.3 2%淀粉溶液:2克淀粉加入少量热水使其溶解,再加入热水至100ml4 实验步骤4.1 培养基的制备及其仪器的灭菌4.1.1按培养基配方比例依次准确地称取牛肉膏、蛋白胨、NaCl放入烧杯中。
产а-淀粉酶的枯草杆菌的筛选与产酶条件的研究1 引言枯草芽孢杆菌(B.S)属于芽孢杆菌属,革兰氏阳性菌,无荚膜,需氧菌,可利用蛋白质、多种糖及淀粉,分解色氨酸形成吲哚,是a-淀粉酶和中性蛋白酶的重要生产菌。
淀粉酶属于水解酶的一种,是淀粉水解的生物催化剂。
按降解方式分为α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶、异淀粉酶和环糊精生成酶。
α-淀粉酶以无规则的方式切断淀粉大分子内部的α-1,4糖甙键而使淀粉生成糊精、低聚糖等,因产物的末端葡萄糖残基中碳原子为α-构形,故称为α-淀粉酶。
大多α-淀粉酶(个别品种除外)不能切断α-1,6糖甙键,也不能切断分支点附近的α-1,4糖甙键。
目前,α-淀粉酶在我国产量较大,广泛应用于食品、酿造、制药和纺织等领域。
用α-淀粉酶水解淀粉时,要注意水解条件。
影响α-淀粉酶活性的主要因素有pH值、温度和金属离子[1]。
α-淀粉酶具有反应速度快、效率高、成本低等优势。
对于我国来讲,一方面食品与发酵工业的发展对真菌α-淀粉酶的需求量不断增加;另一方面,由于我国目前不能自主生产真菌α-淀粉酶,每年都要大量进口,且价格昂贵。
因此尽快实现国产化生产,对于满足市场需求,调整我国酶制剂工业的产业结构,节约外汇支出等都具有十分重要的意义[2]。
2 文献综述2.1 α-淀粉酶及其性质2.1.1 α-淀粉酶α-淀粉酶分布十分广泛,遍及微生物至高等植物,其国际酶学分类编号是EC.3.2.1.1,它作用于淀粉时从淀粉分子的内部随机切开α-1,4糖苷键,生成糊精和还原糖,由于产物的末端残基碳原子构型为α构型,故称α-淀粉酶。
现在α-淀粉酶泛指能够从淀粉分子内部随机切开α-1,4糖苷键,起液化作用的一类酶[1]。
2.1.2 α-淀粉酶的性质一般α-淀粉酶在pH值为5.5-8.0时活性较稳定,pH小于4时,酶易失去活性。
但有些α-淀粉酶是偏酸性或偏碱性的,如黑曲酶生产的α-淀粉酶最适合的pH为4,在pH 为2.5、温度为40℃处理30min后仍有一定的活性,但在pH为7、温度为55℃处理15min,α-淀粉酶几乎失活。
淀粉酶产生菌的筛选一、实验目的:1,学习从土壤中分离微生物的方法2,学习淀粉酶产生菌的筛选方法(出筛选和复筛选的具体方法)二、实验原理:1.土壤中含有大量的微生物,将土壤稀释液涂在不同类型的培养基上,在适宜的环境下培养几天,细菌或是其他的微生物便能在平板上生长繁殖,形成菌落。
将初次筛选得到的微生物接到淀粉培养基上培养,因为只有能够产生淀粉酶的细菌才能够利用培养基中的淀粉成分来完成自身的生命活动。
才能够生存,故在淀粉培养基上产出的菌便是淀粉产生菌。
2.在培养基上滴加碘液淀粉被分解掉的部分不显示蓝色。
出现透明圈,可以通过透明圈的大小来初步判断菌种产生淀粉的能力。
3.微生物四大类菌的分离和培养表:三、试剂及器材样品来源 分离对象 分离方法 稀释度 培养基名称 培养温度/℃ 培养时间/d 土样 细菌 稀释分离 10-510-610-7 牛肉膏蛋白胨培养基30-37 1-2土样放线菌稀释分离 10-310-410-5 高氏1号培养基28 5-7土样 霉菌 稀释分离 10-210-310-4 马丁培养基 28-30 3-5 土样酵母菌稀释分离 10-210-310-4 豆芽汁葡萄糖培养基28-302-31、材料:菜园土样2、培养基:(1)分离培养基:牛肉膏蛋白胨固体培养基(牛肉膏3g、蛋白胨10g、NaCl 5g、溶于1000mL蒸馏水中,再加入15g琼脂粉,pH调至7.2,121℃灭菌15min,待冷却至50℃左右时,于超净工作台倒平板)(2)筛选培养基:淀粉培养基(可溶性淀粉20g, 硝酸钾1g, 磷酸氢二钾0.5g, 氯化钠0.5g, 硫酸镁0.5g, 硫酸亚铁0.01g, 琼脂20g, 水1000毫升,调整pH 值到7.2~7.4。
)(3)摇瓶培养:淀粉培养液。
3、试剂:碘液、2%可溶性淀粉、pH6.0磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲液、标准糊精溶液、0.5mol/L 乙酸、0.85%生理盐水。
4、器材:锥形瓶、培养皿、超净工作台、恒温水浴锅、高压灭菌锅。
1 a-淀粉酶高产菌株的分离鉴定及固定化 枯草芽孢杆菌是革兰氏阳性细菌,是a-淀粉酶高产菌株之一,其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,在遗传学研究中应用广泛。其芽孢0.6~0.9×1.0~1.5微米,椭圆到柱状,位于菌体中央或稍偏,芽孢形成后菌体不膨大。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。广泛生长在中性的的含淀粉多的环境中,如富含淀粉的面粉厂、土壤等。 淀粉酶是一种用途极为广泛的生物催化剂,可应用于面包制作业、淀粉的糖化和液化、纺织品脱浆、造纸、清洁剂工业、化学、临床医学的分析和制药业等。淀粉酶家族包括α- 淀粉酶、β- 淀粉酶和葡萄糖淀粉酶。α-淀粉酶为内切酶,以无规则的方式切开淀粉分子内部的α- 1,4 糖苷键,而使淀粉生成糊精和低聚糖,是一种钙离子依赖性酶。β- 淀粉酶从非还原性末端顺次切下麦芽糖,为外切酶。葡萄糖淀粉酶是一种作用于α- 1,4 糖苷键的外切酶,从非还原糖末端切下葡萄糖分子。 a-淀粉酶是一种胞外酶,由于酶纯化等操作往往导致酶活性和稳定性都受影响,而利用细胞固定化可以很好的解决这一问题,其中α -淀粉酶的固定化交联法是目前比较理想的方法。另可尝试探索用一定浓度的凝胶包埋枯草芽孢菌或用吸附法、交联法将枯草芽孢杆菌固定化,使菌体不能流动而酶可以存在反应液里。凝胶柱底部可选用一定大小的半透膜使酶和淀粉不能流出反应凝胶柱,而产物可以流出。
【实验一】 一、a-淀粉酶生产菌种的分离与培养、筛选 二、【实验原理】 大多数枯草芽孢杆菌好氧,最适生长温度为32℃,PH为7.2,转速为140r/min,接种量为9%,芽孢率生长最适温度36℃,最适PH为7.2,最适转速120r/min。在以淀粉为碳源的固体培养基上用划线法分离纯化出产a-淀粉酶的菌株,根据是否可产生透明圈来筛选。透明圈越大,产酶能力越强。 三、【实验仪器和材料】 1、试剂:0.1%吕氏(Loeffier)美蓝染液 配制方法:A 液:美蓝(methylene blue, 又名甲烯蓝)0.3 g, 95%乙醇30 ml; B 液:0.0l% KOH l00ml。 混合A 液和B 液即成,根据需要可配制成稀释美蓝液。 2、淀粉酶筛选富集培养液(细菌) 淀粉10 g、硫酸铵10 g、氯化钠5 g、硫酸亚铁0.5 g、磷酸氢二钾1 g、牛肉膏1 g,定容1 L,调至
pH 为7,取300ml分装 9 ml 于小试管中,高压蒸汽灭菌于,115 ℃,20 min。 3、淀粉酶筛选培养基I(细菌) 淀粉3g、硫酸铵3g、氯化钠1.5g,用无机酸碱调pH值至7.0左右,加蒸馏水定容至300 ml,再加琼脂5.4g,装入三角瓶,塞上棉塞,用报纸包扎瓶口。高压蒸汽灭菌,于115 ℃,20 min,冷却至50-55℃左右时倒入无菌平皿。 4、淀粉酶筛选培养基II(细菌) 淀粉10 g、硫酸铵10 g、氯化钠5 g、硫酸亚铁0.5 g、磷酸氢二钾1 g、牛肉膏1 g,定容1 L,调至
pH 为7,再加18g琼脂,取300ml分装 9 ml 于小试管中,高压蒸汽灭菌于,115 ℃,20 min。 5、器材 烧杯、玻璃棒、三角瓶、培养皿、试管、吸管、移液枪、漏斗、瓷缸、接种环、刮铲、载玻片、显微镜 、酒精灯、高压蒸汽灭菌锅、载玻片、盖玻片 2
四、【实验步骤】 1、富集培养(第1天):取标本于90 ml无菌水,放置于摇床150 rpm,摇晃5 min,取出后稍静置。用无菌枪头吸取上清液1 ml接入9 ml的富集培养液中,同时做一个不接菌液的空白对照管一起培养。置30℃培养箱中培养20-24小时(第2,3天)。 2、观察:用无菌操作法取少许菌液置于载玻片中央的0.l%美蓝染色液中,混匀后加盖玻片制成水浸片,先用低倍镜后换高倍镜观察菌的形态和出芽生殖情况。活酵母菌可使美蓝还原,从而使菌体不着色,用此方法可判断酵母菌的死活。(第2天) 水一碘液浸片的观察:在载玻片中央加一小滴革兰氏染色用碘液,然后在其上加3小滴水,取少许酵母菌液放在水一碘液中混匀,盖上盖玻片。 3、镜检:取少许富集的菌液观察菌的形态。(第2天) 4、菌液稀释:用无菌枪头吸取0.5 ml富集菌液,加入装有4.5 ml无菌水的试管中,吹吸几次,让菌液混合均匀,稀释成10-1稀释液。再用1 ml无菌枪头,吸取10-1稀释液0.5 ml,移入装有4.5 ml无菌水的试管中,吹吸混匀,即成10-2稀释液。同样做法再一次,做成10-3稀释液。 5、倒平板培养(第2天):倒筛选培养基I平板,凝固待用。用无菌枪头分别吸取10-2、10-3
浓度的稀释液0.1 ml于平板上,用涂布棒将菌液在平板上涂抹均匀。平放桌面30 min,使菌液渗透入培养基内,然后将平板倒转,置30~32 ℃再培养24 h或稍长(过长则霉菌长出) (第3,4天)。
6、纯化:从长有单菌落的平板中选取典型的大的透明圈菌落,用接种环挑取一环的菌,在筛选培养基I平板中采用划线分离法分离菌。并同时制片做纯度检查。若不纯,应进一步挑取该菌落采用划线分离,直至获得纯培养体为止。涂片镜检,菌落观察。(第4,5天) 7、菌种保藏:将分离的酵母菌转接于筛选斜面培养基上培养(从第6步中的每个平板保藏8~10株),待长好后置于冰箱内4 ℃下保存。(第4,5天) 8、将保藏的菌株接种到筛选培养基II平板中,每个板接8~10株,培养1-2天后,选择4-5株高产菌株保藏备份并分别进行摇瓶培养,进行酶活测定。 五、酶活测定方法 (1)DNS法 筛选出高酶活菌株。标本本实验设定40 ℃时在5 min 内水解淀粉释放1 mg 麦芽糖所需的酶量为1 个酶活力单位(U)。计算酶活力的公式为:酶活力单位=C 酶× V 酶× n。 式中C酶为酶液中麦芽糖的浓度;V酶为提取酶液的总体积;n 为酶液的稀释倍数。利用麦芽糖梯度标 准液绘制标准曲线,用SPSS 12.0 统计软件包计算回归方程,求出相关系数和标准误
注:DNS法测还原糖 - DNS-二硝基水杨酸 DNS即二硝基水杨酸法是利用碱性条件下,二硝基水杨酸(DNS)与还原糖发生氧化还原反应,生成3-氨基-5-硝基水杨酸,该产物在煮沸条件下显棕红色,且在一定浓度范围内颜色深浅与还原糖含量成比例关系的原理,用比色法测定还原糖含量的。因其显色的深浅只与糖类游离出还原基团的数量有关,而对还原糖的种类没有选择性,故DNS方法适合用在多糖(如纤维素、半纤维素和淀粉等)水解产生的多种还原糖体系中。 3
DNS法测还原糖 - DNS试剂的制备 将6.3克DNS和262ml 2mol/L氢氧化钠,加到500ml含有182克酒石酸钾钠的热水溶液中,再加上5克重苯酚和5克亚硫酸钠,搅拌溶解,冷却后加水定容到1000ml,即制成3,5-二硝基水杨酸试剂,贮于棕色瓶中备用。
DNS法测还原糖 - 葡萄糖标准曲线的绘制 分别取葡萄糖标准液(1mg/ml)0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0ml于25 ml试管中,分别准确加入DNS试剂2ml,沸水浴加热2min,流水冷却,用水补足到15ml刻度。在540nm波长下测定吸光度。
DNS法测还原糖 - 样品的测定 样品液适当稀释,使糖浓度为0.1-1.0mg/ml,取稀释后的糖液1.0ml于15ml刻度试管中,加DNS试剂2.0ml,沸水煮沸2min,冷却后用水补足到15ml刻度,在540nm波长下测定吸光度。从标准曲线查出葡萄糖mg/ml数。求出样品中糖含量。
六、【注意事项】 1、美兰染色浓度和时间严格掌握; 2、平板培养时间不宜过长,过长则霉菌长出。 【实验二】 二、菌株的鉴定 一、【实验目的】 学习酵母菌的鉴定方法,熟悉使用分子生物学手段进行微生物鉴定。 二、【实验原理】 微生物鉴定是科研及生产过程中非常重要的工作。可以通过菌落形态、细胞形态、生化分析及分子生物学手段进行鉴定。 三、【实验仪器和材料】 A、DNA提取需要配置的试剂 高盐的TE buffer 终浓度 配制50 ml 10 mM Tris.Cl, pH 8.0 0.5 ml(1M 母液) 0.1 mM EDTA, pH 8.0 0.01 ml(0.5M 母液) 1 M NaCl 1.8 g 室温可保存几年 CTAB提取液 4
终浓度 配制200 ml 2%(W/V) CTAB 4 g 100 mM Tris.Cl, pH8.0 20 ml(1 M 母液) 20 mM EDTA, pH8.0 8 ml(0.5M 母液) 1.4 M NaCl 10.22 g 室温可保存几年 10×CTAB/NaCl溶液(10%CTAB/0.7 M NaCl) 在80 ml H2O中溶解4.1 g NaCl,缓慢加入10 g CTAB,同时加热并搅拌。如果需要,可加热至65℃溶解。定容至100 ml。 其它化学试剂:异丙醇、乙醇、液氮、Taq酶、dNTPs、引物。 B、仪器 移液枪(10、100、1000μl),0.2 ml PCR管,枪头,2 ml eppendorf管,饭盒。 四、【实验步骤】 1.形态学鉴定:(第7天) A.菌落形态观察 按普通微生物实验指导书观察所分离的细菌菌落特征。 B. 细胞形态学观察 按普通微生物实验指导书简单制片法观察,先低倍镜,后高倍镜观察并绘制细胞形态图。 2.分子生物学鉴定: (1)菌体DNA的提取(CTAB法提取真菌基因组DNA)(第7,8天) 1) 取少量酵母菌落连同部分培养基一起放入研钵中,加入液氮粉碎,然后加入800 μl 2% 65℃保温的2×CTAB抽提液,混匀,65℃保温30~60 min。 2) 加入800 μl的氯仿/异戊醇(24:1),轻缓颠倒混匀,10000 r/min,离心5 min。 3) 取上清(约600 μl),加入1/10体积(约60 μl)的65℃的CTAB/NaCl溶液,颠倒混匀。 4) 用等体积(约600 μl)的氯仿/异戊醇(24:1)抽提,10000 r/min,离心5 min。 5) 取上清(约450 μl),加入0.8 V的异丙醇沉淀核酸,颠倒混匀,(如沉淀可见,继续做下步,否则,-20℃保温10~20 min)。 6) 4℃,12000 r/min,离心10 min。 7) 去上清,用高盐的TE buffer重悬(约100μl)。(可65℃保温30 min,至大部分溶解)。 8) 加入0.8体积的异丙醇沉淀核酸,充分混匀(如没有沉淀,-20℃保温10~20 min),4℃,12000 r/min,离心15 min。 9) 去上清,70%乙醇洗涤沉淀,干燥,用尽可能少的TE buffer重悬(30~60μl)。 (2)DNA质量检测(第7,8天) 以1%琼脂糖凝胶电泳检测基因组DNA大小及提取质量;紫外分光光度计法检测DNA纯度(将DNA稀释50倍后分别测OD260和OD280,并计算OD260/OD280的比值)。 DNA浓度计算: