天然色素應(yīng)用開發(fā)初步研究[開題報(bào)告]

1、<p><b>　　畢業(yè)論文開題報(bào)告</b></p><p><b>　　生物工程</b></p><p>　　天然色素應(yīng)用開發(fā)初步研究</p><p>　　一、選題的背景、意義</p><p>　　天然色素來源廣泛、成分復(fù)雜、種類繁多，按提取方法可分為四大類：即動(dòng)植物體經(jīng)榨汁或溶劑抽提而

2、成的液態(tài)或固態(tài)色素，有色動(dòng)植物體干燥、磨碎而得到的粉狀色素，經(jīng)微生物發(fā)酵、代謝產(chǎn)物分離成液體或進(jìn)一步加工成固體粉末的色素，以天然產(chǎn)物為原料經(jīng)酶作用而制得的色素。除原來已經(jīng)使用的姜黃、甜菜紅、葉綠素銅鈉鹽、辣椒紅、紅曲米色素、胡蘿I-素外，最近又研究開發(fā)出玉米黃、高粱色素、蘿卜紅、玫瑰茄、梔子黃、茶色素、靛藍(lán)、高粱紅、黑米色素、紅花色素等。我國天然色素產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模，全國天然色素總產(chǎn)量已達(dá)十余萬噸，其中最具代表性的有焦糖色素(即糖

3、色)、梔子黃、梔子藍(lán)、姜黃、莧菜紅、辣椒紅、茶色素等[1]。</p><p>　　靈菌紅素（prodigiosins，PG）是一類天然紅色素的總稱，通常都有3 個(gè)吡咯環(huán)組成的甲氧基吡咯骨架結(jié)構(gòu)，1929 年由Amak 等研究 Serratia 生長時(shí)發(fā)現(xiàn)，包括 prodigiosin, prodigiosin 25-C，metacycloprodigiosin（MP）desmethoxyprodigiosi un

4、cedylprodigiosin（UP）等，是由一些放線菌、沙雷氏菌及其它細(xì)菌產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物[2,3]，雖然其對于生產(chǎn)者的作用和意義還不是徹底明了，但現(xiàn)在它已被發(fā)現(xiàn)具有多種生物活性作用，能抗癌，抗微生物，抗瘧疾，抗霉，免疫抑制的作用。其中抗癌方面，因?yàn)槠渚哂邪┙M織的高針對性和對正常細(xì)胞則表現(xiàn)的低毒害作用，而成為一種非常有潛力的抗癌物質(zhì)。</p><p>　　隨著畜牧業(yè)規(guī)?；?、商業(yè)化的發(fā)展，獸藥及飼料添加劑在畜

5、牧業(yè)生產(chǎn)中廣泛運(yùn)用，在促進(jìn)了養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的同時(shí)，也帶來很大的負(fù)面影響。動(dòng)物的高密度飼養(yǎng)帶來的環(huán)境污染，飼料添加劑帶給動(dòng)物產(chǎn)品的體內(nèi)殘留量過高而導(dǎo)致人類疾病的危險(xiǎn)性增大，特別是一些要求限制的促生長激素和有毒物質(zhì)的添加更引起消費(fèi)者的恐慌。有些對人的健康產(chǎn)生直接危害，細(xì)菌的耐藥性給抗生素及其他藥品的現(xiàn)代化學(xué)療法帶來了極大的困難，還造成環(huán)境污染，對動(dòng)物健康產(chǎn)生危害而影響畜牧業(yè)發(fā)展 ，因禽獸產(chǎn)品安全問題而影響出口貿(mào)易等。開發(fā)高效、無殘留、無公害

6、的安全飼料添加劑是社會(huì)發(fā)展的要求和必然結(jié)果。近年來，國內(nèi)外廣大學(xué)者對安全飼料添加劑的開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究，相繼開發(fā)出了大量產(chǎn)品，如酶制劑、微生態(tài)制劑、功能性寡糖、酸化劑和中草藥制劑等[4,5,6,7,]。</p><p>　?。?）茶皂素，其作為畜禽飼料添加劑，能明顯提高機(jī)體的免疫功能，增強(qiáng)抗病能力；但糖萜素有明顯的溶血毒性，不能添加到魚類飼料和養(yǎng)殖池塘中。 </p><p>　?。?/p>

7、2）微生態(tài)制劑，以活體形式在動(dòng)物消化道中與病原菌進(jìn)行競爭抑制，增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體的免疫功能，并直接參與胃腸道微生物的平衡，加快達(dá)到胃腸道功能的正?；?，產(chǎn)品沒有抗藥性和藥物殘留。但目前適宜的菌種較少，且較易失活，耐pH較差 難以與微生物競爭時(shí)處于優(yōu)勢地位[8]。</p><p>　?。?）酶制劑，酶制劑研究中最為重要的問題是在生產(chǎn)及其處理過程中如何保持酶的穩(wěn)定性和飼喂 效果。 </p><p>　

8、?。?）酸化劑，利用幾種特定的有機(jī)酸和無機(jī)酸制成復(fù)合酸化劑，能迅速降低pH值，保持良好的緩沖值和生物性能。 但其只能減少抗生素的使用而不能替代。</p><p>　?。?）寡聚糖，促進(jìn)動(dòng)物后腸有益菌的增殖，提高動(dòng)物健康水平的微生態(tài)調(diào)節(jié)劑功能；通過促進(jìn)有害菌的排泄、免疫佐劑和激活動(dòng)物特異性免疫等途徑，提高其整體免疫功能，防治疾病發(fā)生。但寡糖本身成本較高，生產(chǎn)效率較低， 且屬于非消化糖類不能添加過量。</p&g

9、t;<p>　?。?）中草藥制劑，從天然植物提取，主要成分有多糖、植物黃酮、植物類黃酮(多酚類)、以綠原酸為代表的植物有機(jī)酸和寡糖。具多種功能如提高獸類生長速度，免疫活性等無毒副作用，安全性較高 。但目前一些中草藥飼料添加劑在開發(fā)應(yīng)用中還存在產(chǎn)品添加量大、有效成分不明、作用機(jī)理不清、作用效果不穩(wěn)定、劑型單一、缺乏毒理安全方面的研究，原料和產(chǎn)品質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)不完備等問題[9]。</p><p>　　二、

10、相關(guān)研究的最新進(jìn)展與動(dòng)態(tài)</p><p>　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，居民生活水平的提高，人們對食品的安全性的要求越來越高。天然色素是人們通過一定的技術(shù)手段從自然界的動(dòng)植物細(xì)胞組織中取得的色素，與合成色素相比，它們具有無毒、色彩自然的特點(diǎn)，并且大多數(shù)的天然色素還具有一定的保健、營養(yǎng)及藥理作用。因此，近年來廣大科技工作者對天然色素的資源開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究。</p><p>　　隨著畜牧業(yè)

11、規(guī)模化、商業(yè)化的發(fā)展，開發(fā)高效、無殘留、無公害的安全飼料添加劑是社會(huì)發(fā)展的要求和必然結(jié)果。靈菌紅素作為無公害天然抗生素，抗病原（微生物或寄生蟲）活性強(qiáng)，不干擾腸道正常菌群的微生態(tài)平衡，促進(jìn)畜禽增重以及提高飼料轉(zhuǎn)化率效果顯著； 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不殘留或極少殘留于畜產(chǎn)品中；細(xì)菌或寄生蟲不易對其產(chǎn)生耐藥性，與其他抗生素不產(chǎn)生交叉耐藥性；毒性低，安全范圍大，對人畜無害，且有抗癌、抗突變突變等作用[10,11]，作為一種新型的飼料添加劑，

12、具有廣闊的發(fā)展前景。</p><p>　　隨著人們生活水平的提高，人們對安全，健康，綠色的產(chǎn)品需求日益擴(kuò)大，為了滿足社會(huì)需求，特別是內(nèi)衣，汗衫，襪子等生產(chǎn)能夠抗菌的紡織物是將來發(fā)展的一大趨勢[12]，靈菌紅素是一種天然色素，可以作為紡織工業(yè)中的染料，具無毒無公害，具抗菌性能，符合社會(huì)需求的紡織品用天然抗菌劑的要求。具有穩(wěn)定性好，安全性高，抑菌能力強(qiáng)，生產(chǎn)方便等優(yōu)點(diǎn)，目前正在開發(fā)應(yīng)用當(dāng)中[13]。</p>

13、;<p>　　靈菌紅素兼有營養(yǎng)保健，抗癌抗菌和天然紅色素等多重功能，應(yīng)用于醫(yī)療食品紡織工業(yè)都具有獨(dú)特優(yōu)勢。綜之，作為天然紅色素，PG具多種獨(dú)特的藥理生理活性，其必將在醫(yī)藥、食品、環(huán)保等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。</p><p>　　三、課題的研究內(nèi)容及擬采取的研究方法（技術(shù)路線）、難點(diǎn)及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)</p><p>　　3.1 研究內(nèi)容：</p><p>

14、　　本課題所要研究探討的是在體外初步考察靈菌紅素對其抗性。如：鏈球菌、芽孢桿菌、大腸桿菌、葡萄球菌和黃曲霉、鐮孢菌、青霉麥角菌等。及對有抗性的病原菌，在液體培養(yǎng)基中，進(jìn)一步測定其最低的抑菌濃度（MIC）和最低的殺菌濃度(MBC)</p><p>　　3.2 采取的研究方法、技術(shù)路線：</p><p>　　利用金黃色葡萄球菌，大腸桿菌等作為指示菌，采取倍數(shù)稀釋法確定其最小抑菌濃度MIC和最

15、低的殺菌濃度(MBC)。采用平皿擴(kuò)散法（紙片抑菌實(shí)驗(yàn)），定性確定其抑菌效果。</p><p>　　3.3 課題的研究難點(diǎn)：</p><p>　　1.靈菌紅素作為應(yīng)用于畜牧業(yè)的一種新型的飼料添加劑，現(xiàn)今國內(nèi)外對其研究還較少，所能借鑒的經(jīng)驗(yàn)較少。實(shí)驗(yàn)不穩(wěn)定因素較多。</p><p>　　2.黃曲霉，鐮孢菌，青霉麥角菌等的獲得有難度。</p><p&

16、gt;　　3.4 實(shí)驗(yàn)方案[14-21]：</p><p><b>　　1材料準(zhǔn)備</b></p><p><b>　　1．1樣品</b></p><p>　　靈菌紅素（實(shí)驗(yàn)室粘質(zhì)沙雷氏菌產(chǎn)），二甲亞砜。</p><p><b>　　1．2菌種</b></p>

17、<p>　　黃曲霉、銅綠假單胞菌。</p><p><b>　　1．1．3培養(yǎng)基</b></p><p>　　LB培養(yǎng)基，PDA培養(yǎng)基。</p><p><b>　　1．1．4試劑</b></p><p>　　酵母膏、蛋白胨、瓊脂、乙醇、氯化鈉、氫氧化鈉、鹽酸、土豆、葡萄糖、蔗糖。<

18、/p><p><b>　　1．1．5儀器</b></p><p>　　分液漏斗、真空干燥箱、高壓滅菌鍋、三角瓶、試管、棉塞、過濾器、針筒、培養(yǎng)皿、恒溫控制箱、超凈工作臺(tái)等。</p><p><b>　　1．2方法</b></p><p>　　1．2．1靈菌紅素的提取</p><p&g

19、t;　　轉(zhuǎn)接后放在搖床里培養(yǎng)48h后取出，搖勻，分別用移液槍移取2.00ml發(fā)酵液于2ml離心管中，4℃，1000r/min，離心10min，棄上清液，然后用移液槍移取1ml的丙酮于各個(gè)離心管中，用100μL槍頭攪拌使色素完全溶于丙酮中，再離心，溫度為4℃，1000r/min，離心10min。得到靈菌紅素丙酮溶液。</p><p>　　1．2．2指示菌菌懸液的制備</p><p>　　取活

20、化好的菌種，調(diào)節(jié)各菌液濃度至108個(gè)/ml，即取兩環(huán)菌溶于5ml無菌水制成菌懸液。再取0.5ml個(gè)菌液用于涂板。</p><p>　　1．2．3最小抑菌濃度的測定</p><p>　　用液體二倍稀釋法測定各極性段的最小抑菌濃度（Mininum Inhibitory Concentration MIC）即配置細(xì)菌液體培養(yǎng)基按每管5ml分裝試管，再加入不同量的藥液，形成濃度梯度的培養(yǎng)基。接種相

21、同量（0.1ml）的指示菌液，于37℃恒溫震蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24h,另取不加任何藥液的培養(yǎng)基做為空白對照。采用微生物比濁法比較各種抗生素抑菌活性，以無菌液的培養(yǎng)基作為空白，測定OD600下吸光度。在以培養(yǎng)基中完全沒有細(xì)菌生長時(shí)的最低濃度為MIC。</p><p>　　1．2．4最小殺菌濃度的測定</p><p>　　從各段藥物的MIC和高于MIC的試管中吸取0.1ml培養(yǎng)物轉(zhuǎn)接于相應(yīng)的培養(yǎng)基

22、上37℃培養(yǎng)48h，觀察菌落的生長情況，無菌落生長的最小濃度即為該藥物對該菌株的最小殺菌濃度（MBC）。</p><p>　　3.5 預(yù)期目標(biāo)：</p><p>　　掌握天然色素的分離純化的一般方法，及測定靈菌紅素對黃曲霉，銅綠假單胞菌等的抗性及最小抑菌濃度，殺菌濃度。</p><p><b>　　四、論文進(jìn)度與安排</b></p>

23、;<p>　　2010年10月23日-10月30日：查閱文獻(xiàn)資料，確定實(shí)驗(yàn)方案。</p><p>　　2010年11月1日-12月18日： 繼續(xù)查閱文獻(xiàn)資料，同時(shí)做好實(shí)驗(yàn)室的器材藥品的準(zhǔn)備工作。</p><p>　　2011年3月19日-3月24日： 準(zhǔn)備開題答辯。</p><p>　　2011年3月26日-4月20日：對引起家畜疾病的常見細(xì)菌和真菌的

24、抗性進(jìn)行測定。</p><p>　　2011年4月20日-5月19日：對實(shí)驗(yàn)做初步的總結(jié)與歸納，并補(bǔ)充相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。</p><p>　　2011年5月20日-6月5日： 完成畢業(yè)論文及答辯。</p><p><b>　　五、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]莫斯利·布倫尼斯．藥用植物[M]．北京：中

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