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生物表面活性剂具有良好的表面活性,较低的临界胶束浓度以及环境相容性等优点,在石油工业、农业生产、环境修复等领域有广泛的应用前景。但因为生物表面活性剂的生产成本高、提纯难度大、应用研究较少,还无法实现大规模的生产应用。 本文首先以鼠李糖脂生物表面活性剂为研究对象,用优化的培养基在2 L发酵罐中培养高产鼠李糖脂的菌株 Pseudomonas aeruginosa LQ1127,对鼠李糖脂进行分离纯化,并探究鼠李糖脂在石油开采以及农业废弃物降解领域的应用。研究所得结果归纳如下: 1.鼠李糖脂发酵工艺及分离纯化:采用实验室优化的发酵培养基在2 L发酵罐中对菌株Pseudomonas aeruginosaLQ1127进行连续补料培养72 h,起始转速为10000 r/min、温度为37℃、通气量为140L/min,自动流加液氨,调节控制pH在7.0左右,6 h后补加乙醇,流速先以0.04 mL/min维持18 h,再以0.08mL/min的速度流加至发酵结束。最终,菌体湿重达到89g/L,鼠李糖脂的产量高达24.3g/L,比摇瓶发酵的产量(18g/L)提高36％,发酵时间缩短了一半。使用D101大孔树脂吸附洗脱和硅胶柱层析结合的方法分离纯化得到单鼠李糖脂和双鼠李糖脂,HPLC检测纯度分别为90.68％和66.98％。 2.鼠李糖脂的应用研究 (1)通过单因子实验,确立了鼠李糖脂/碱/石油磺酸盐复配的驱油配方(v/v):鼠李糖脂发酵液(22 g/L),15％,石油磺酸盐0.2％,Na2SiO3·9H2O2％,在室温下表面张力为27.4 mN/m。 (2)表面活性剂对菌株Aspergillus niger FL,26发酵产纤维素酶有促进作用,加入0.02％鼠李糖脂发酵液使C1(内切葡聚糖酶)和Cx(外切β-葡萄糖苷酶)的产量都明显提高。稀释20倍的鼠李糖脂发酵液显著增强纤维素酶降解底物能力,可作为应用于农业废弃物降解领域的理论依据。 生物表面活性剂种类除了鼠李糖脂以外,还包括应用比较广泛的脂肽类。本文也以脂肽类生物表面活性剂为研究对象,从罗801油层中筛选产脂肽类生物表面活性剂的菌株,并与Pseudomonas aeruginosa LQ1127进行混合发酵,优化培养工艺。所得结果归纳如下: 1.产脂肽类生物表面活性剂菌株的筛选及鉴定从罗801油田中筛选出一株产脂肽类生物表面活性剂的石油降解菌PL-5,通过形态观察、生理生化特征、16SrDNA序列分析对该菌鉴定并将其命名为Bacillus subtilisPL-5,已被NCBI收录(登录号为:JN029538)。 2.生物表面活性剂产生菌的混合发酵驯化的菌株Bacillus subtilis PL-5在发酵鼠李糖脂的基础培养基中进行培养,并添加配比碳源淀粉,采用响应面法确定最佳混合发酵的工艺:最优培养基为MgSO4·7H2O1.39g/L、PBS34.95g/L、淀粉24.30g/L、葡萄糖8g/L、酵母粉5g/L、微量金属盐0.1％。在37℃,260 r/min培养条件下,当Pseudomonasaeruginosa LQ1127菌株生长96h时接入活化的Bacillus subtilis PL-5,并分批补加乙醇,混合发酵72 h后,使表面张力降低差值为32.1 mN/m。