肽类生物表面活性剂生物制备过程中关键技术的研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liu605199097
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本实验室已从药用植物中分离得到产抗菌脂肽的芽孢杆菌,经过低能离子束诱变提高了抗菌脂肽的产量。然后对该菌株的发酵培养基进行优化,并对分离提取方式进行了初步探究。针对该菌株发酵过程中产生大量泡沫的问题,筛选了聚醚、有机硅、大豆油三种不同类型的消泡剂,结果发现在抗菌脂肽的大规模生产时,大豆油效果良好,而且相较于另外两种消泡剂能够有效地提高产量。综合考虑选用大豆油作为抗菌脂肽发酵过程中的消泡剂。但是实验室在抗菌脂肽的工业化和商品化还存在若干问题:大豆油作为消泡剂会降低抗菌脂肽活性并造成分离纯化的困难;另外作为生物活性物质Surfactin易受环境影响而失活。这些问题的存在都限制了 Surfactin的广泛应用和商品化。因而本研究对Surfactin生物制备过程中的分离纯化、包埋、扩大应用等技术进行了研究。本研究首次建立两步硅胶柱层析法去除抗菌脂肽粗品中的大豆油消泡剂成分,实验中采用高效液相色谱(HPLC)检测抗菌脂肽的含量,薄层色谱-可见光分光光度法定量分析甘油三酯含量,TLC法筛选大豆油的洗脱流动相。研究结果表明:使用200-300目的硅胶作为层析材料,硅胶的总负载量为12.5mg/g时,采取混合液(石油醚:乙酸乙酯:乙酸=20:2:1,体积比)为流动相,以3BV/h流速进行洗脱,可将98.0%的大豆油成分去除;第二阶段采用流动相为100%的乙醇以3BV/h流速进行洗脱可将抗菌脂肽解吸,抗菌脂肽的总回收率达到91.5%,纯度从34.1%提高到93.1%。大孔树脂层析是一种操作简单、低成本的分离纯化方式,采用大孔树脂初步分离提取抗菌脂肽也可以降低抗菌脂肽的生产成本。常用的12种大孔树脂对抗菌脂肽的吸附性能比较结果表明,非极性树脂X-5具有较大的比表面积和较小的孔径,对抗菌脂肽的吸附率最高。本文通过动态吸附和解吸实验优化了层析的树脂用量、洗脱剂浓度、洗脱流速,最佳的树脂用量为30.0g/L,上样流速为0.5BV/h,能够达到最大的吸附率90.0%。当以80%的乙醇水溶液洗脱剂,解吸流速为1BV/h时,解吸率达到了94.0%。该条件下回收率达到78.4%。柱层析后产物中Surfactin纯度达到了 70.2%。相比于传统的酸沉法分离提取抗菌脂肽,吸附和解吸更加高效,并且节省成本,为Surfactin的生产提供参考。分离过后样品,采用锐孔凝固浴法制备表面活性肽微胶囊,并以海藻酸钠为壁材,氯化钙溶液作为固化液。在单因素的基础上,以包埋率作为评价指标,通过响应面实验对微胶囊制备过程中的氯化钙浓度、芯壁比、海藻酸钠浓度、操作温度四个因素进行优化。结果表明.氯化钙浓度为2.0%,操作温度为49℃,海藻酸钠与表面活性肽比例为1:2,海藻酸钠浓度为2.4%时,包埋率达到了 87.6%,载药量为12.5%。通过肠液缓释实验发现,微胶囊在9h内的释放率达到了 91.7%,具有很好的缓释效果。将Surfactin微胶囊应用于核桃乳的制备,以脂肪上浮率和离心沉淀率作为衡量指标。通过单因素试验对核桃仁去皮工艺进行研究,得到的最佳条件为水浴温度70℃,水浴时间1h,氢氧化钠浓度为0.6mol/L。设计单因素试验和正交试验对核桃乳制备过程中的蛋白提取工艺进行研究,发现在打浆时间为3.5min,碳酸氢钠浓度为0.09g/]L,核桃仁:水为1:10。Surfactin微胶囊对核桃乳稳定性的影响的研究结果表明,Surfactin微胶囊:单甘脂比例为5:1,总浓度为0.03g/L,匀浆时间为3min时核桃乳稳定性达到最佳。
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