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生物表面活性剂是由细菌、霉菌、酵母产生的两亲性化合物,它可降低表面张力和界面张力,生物表面活性剂在许多方面都优于化学合成的表面活性剂,如低毒性、高生物降解性、生态兼容性以及在极端的温度、pH和盐度等环境下的性能稳定性,这些特性使生物表面活性剂成为一种多用途的产品,可应用到环境修复、制药、化妆品、洗涤剂和食品等领域。
从石油污染的土壤中筛选获得两株产不同类型生物表面活性剂的菌株GIM32和GIM53,经过生理生化和16SrDNA测序鉴定,它们分别属于Pseudomonasaeruginosa和Bacillus subtilis。
菌株P.s aeruginosa GIM32产生的生物表面活性剂鉴定为鼠李糖脂,在以大豆油为碳源的条件下P.s aeruginosa GIM32产生的生物表面活性剂中有12种不同分子量的同系物被鉴定出来,单糖脂和双糖脂的比例为1.8∶1。以葡萄糖为碳源产生的生物表面活性剂中,有8种不同分子量的鼠李糖脂同系物通过LC-MS鉴定出来,其中RhaRhaC10C10和RhaC10C10为主要成分,单糖脂和双糖脂的比例为1∶2.2,鼠李糖脂的临界胶束浓度(CMC)约为75 mg/L,最低表面张力为28.6mg/L。在菌株Bsubtilis产生的生物表面活性剂中,有6种不同分子量的脂肽通过LC-MS鉴定出来,脂肽的CMC为26mg/L。
对鼠李糖脂的最优发酵条件进行了研究,棕榈油作为碳源特别适合鼠李糖脂的产生,在50g/L的棕榈油和5g/L的NAN03,温度35℃、往返摇床110r/min的条件下培养120h,生物量为8.24 g/L,鼠李糖脂的产量可以达到30.4 g/L。
利用双碳源进行了发酵鼠李糖脂研究,发现在双碳源中葡萄糖和大豆油的组合,可以提高产量,随后对于双碳源的培养基配比进行了响应面优化,并求得最优的双碳源培养基的配比,即39.8g/L的大豆油、5.23g/L的NAN03和12.64 g/L葡萄糖,鼠李糖脂产量是29.53g/L,比50g/L大豆油的单一碳源的最高产量24.10g/L增加了提高了22.5%。
利用糖蜜废水作为鼠李糖脂发酵的底物进行了研究,采用50%浓度的废水培养Pseudomonas aeruginosa GIM3260 h,鼠李糖脂的产量可以达到2.6 g/L,是文献报道的产量最高的,同时废水的COD也降低了44%,当在废水中添加磷酸盐和大豆油时产量可以达到7.8g/L。
建立了生物表面活性剂浓度的测定方法,通过生物表面活性剂的表面张力与浓度之间散点图,用Origin软件拟合曲线得到拟合公式表面张力和浓度的关系,然后可通过测定稀释后的含有生物表面活性剂发酵液的表面张力,再根据公式求得发酵液中生物表面活性剂的浓度。和现有的方法相比,该方法具有快速简单、低成本的优点。
菌株Bsubtilis产生脂肽的培养条件通过单因素和响应面进行了优化,在磷酸盐12.06g/L,葡萄糖56.3g/L,NH4N035.18 g/L时,产量可达到3.13g/L,产量比优化前的脂肽产量提高了50%。由于糖蜜废水成分复杂,Bsubtilis可以利用废水生长,但不产生脂肽。