论文总字数：20999字

摘 要

丙酮丁醇梭菌属于厌氧革兰氏染色阳性菌，广泛用作生物法制备丙酮、丁醇等溶剂的生产菌株，是重要的工业发酵菌种。研究发现，丙酮丁醇梭菌具有在很多介质载体表面吸附、固定、成膜的特性。当丙酮丁醇梭菌接触固定化介质时，细胞聚集并分泌自聚物将自身包裹，在介质表面形成一个特殊的细胞群体结构——生物膜（biofilm）^[1-3]。生物膜中的微生物生活在自身产生的基质中，该基质是水合胞外聚合物，这形成了他们的直接生存环境并赋予了细胞对逆性环境的抵抗能力及生存能力等优良性质。胞外聚合物中主要含有多糖、蛋白质、核酸和脂质，保证了生物膜的机械稳定性，并可调节其表面附着力，形成一个相关联的、可快速固定细胞的致密三维网状结构。

本课题针对丙酮丁醇梭菌生物膜合成基因不明确、胞外多糖化学组成成分不明晰的问题，进行了丙酮丁醇梭菌生物膜的分离和成分分析：考察并优化了生物膜的分离提取方法、进行了生物膜的理化性质表征，并最终通过水解和衍生化的方法采用GC-MS初步分析出丙酮丁醇梭菌生物膜多糖的化学组成，为后续深入研究丙酮丁醇梭菌生物膜的合成与调控、理性调控生物膜细胞的发酵提高了重要借鉴。

关键词：丙酮丁醇梭菌、生物膜、胞外聚合物、丁醇

Extraction and chemical composition analysis of Clostridium acetobutylicum biofilm

Abstract

Clostridium acetobutylicum is a kind of G bacterial, widely used as an industrial strain for acetone-butanol production. Previous research showed that this bacterial could be adsorbed on kinds of matrix and immobilized by extracellular polymeric substance (EPS) produced by the cells themselves, forming a community termed “biofilm”. Biofilm convey the encased cells improved resistance and enhanced ability of survival. Biofilm is mainly composed of polysaccharide, protein, nucleic, and fat. These substances provide the biofilm a better mechanical strength and enable the cells immobilized and grown in a solid 3D structure.

However, till now, the genes involved in the biofilm synthesis of C. acetobutylicum are not clear. The chemical composition of the EPS of biofilm is also not determined. Therefore, in this study, we characterized the biofilm to address the above mentioned problems. Methods for biofilm extraction was compared and optimized, the biofilm was thus prepared and characterized, the polysaccharide units was then analysis by GC-MS after hydrolysis and derivatization. Our results are important for the research and regulation of the biofilm synthesis, and also important for the regulation of fermentation performed by the C. acetobutylicum biofilms.

Key word: Clostridium acetobutylicum、biofilm、extracellular polymeric substance、butanol

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 文献综述 1

1.1 丙酮丁醇梭菌及生物膜简介 1

1.1.1 丙酮丁醇梭菌 1

1.1.2 生物膜简介 1

1.2 生物膜的组成和测定 2

1.2.1 生物膜的组成 2

1.2.2 生物膜的组分测定与提取 2

第二章 材料与方法 4

2.1 材料 4

2.1.1 实验试剂和药品 4

2.1.2 实验仪器与设备 4

2.2 实验方法 5

2.2.1 菌种保藏 5

2.2.2 菌种活化 5

2.2.3 种子培养 7

2.2.4 发酵培养基 7

2.2.5 换培养基 8

2.3 生物膜组分的提取及方法 9

2.3.1 菌种发酵养膜 9

2.3.2 碱溶液提取 9

2.3.3 除蛋白方法 9

2.3.4 蛋白质含量的测定方法 10

2.3.5 苯酚-硫酸法测定多糖含量 11

2.3.6 多糖的单糖组成测定 12

第三章 结果与讨论 14

3.1 碱溶后细胞破碎的考察 14

3.2 除蛋白的方法比较 14

3.2.1 不同蛋白酶的效果及Sevage法处理次数的确定 14

3.2.2 蛋白酶K除蛋白条件的优化 15

3.3 多糖含量测定方法比较结果 16

3.4 单糖组成检测报告 17

3.5 生物膜多糖红外分析报告 19

3.6 元素分析结果 20

第四章 结论与展望 21

4.1结论 21

4.2展望 21

参考文献 22

致谢 24

第一章 文献综述

1.1 丙酮丁醇梭菌及生物膜简介

1.1.1 丙酮丁醇梭菌

丙酮丁醇梭菌是一种属于梭菌属的革兰氏染色阳性、细胞呈梭状、能产生丙酮和丁醇等溶剂的厌氧芽孢杆菌。细胞大小为0.6～0.9μm×2.4～4.7μm，常含细菌淀粉粒。以周生鞭毛运动。芽孢呈卵圆形，次端生。表面菌落圆形、凸起，直径 3～5mm，边缘不规则，色灰白，半透明，表面有光泽。严格厌氧。能分解蛋白质和糖类;以生物素和对氨基苯甲酸作生长因子。在玉米粉培养液中生长旺盛，可产生大量的丙酮、丁醇和乙醇(3：6：1，W/W)等溶剂，所以是重要的工业发酵菌种。广泛分布于土壤和谷物等种子表面。G C mol%值为28～29。

1.1.2 生物膜简介

请支付后下载全文，论文总字数：20999字