随着生物表面活性剂在各个领域的广泛应用,如何降低生物表面活性剂的生产成本问题越来越引起人们关注。使用廉价的营养基质已被视为降低生物表面活性剂生产成本的重要方法之一。目前,由于我国海洋经济的不断振兴,水产品加工业也在迅猛发展,同时,水产品加工过程中的头、内脏、骨头、鳞等鱼废弃物也出现大量的丢弃,既带来处理费用又造成严重的环境污染和处理代价。事实上,这些鱼废弃物中含有大量的营养成分和活性物质,这些物质也正是微生物发酵生产生物表面活性剂所必须的营养物质。所以,本研究提出并验证了使用鱼废弃物生产生物表面活性剂的新方法,并对生产过程进行了优化。本研究充分利用鱼废弃物中的营养成分,使其作为枯草芽孢杆菌(BacillussubtilisATCC 21332)发酵生产脂肽类生物表面活性剂的氮源。经过实验研究证明,鱼废弃物完全可以替代传统氮源用来作为微生物发酵的营养基质。为了进一步降低生产成本和提高生物表面活性剂的产量,本实验重点研究了利用响应面法进行两部分的优化实验。首先,对鱼头和鱼内脏进行水解优化,通过确定水解所需的最佳温度、pH和酶含量,从而得到含氮量较高的鱼头蛋白胨和鱼内脏蛋白胨。此外,还研究了温度、pH和酶含量对水解反应的单因素影响和交互作用。通过响应面的Box-behnken Design(BBD)方法试验分析,得到鱼头达到最大水解度所需的条件为:温度49.89℃,pH=7.60,酶含量1.77%,时间30h;鱼内脏达到最大水解度所需的水解条件是:温度52.09℃,pH=7.78,酶含量 1.88%,时间 24h。然后,利用两种鱼蛋白胨作为氮源,使枯草芽孢杆菌BacillussubtilisATCC 21332发酵生产脂肽类生物表面活性剂,优化其发酵所需的碳含量、氮含量、温度和pH,从而生产出更多的生物表面活性剂。同时,仍研究了碳含量、氮含量、温度、pH对发酵反应的单因素影响和交互作用。利用响应面的Central Composite Design(CCD)试验优化分析,得出以鱼头蛋白胨作为氮源生产活性剂的最优发酵条件为:碳含量50g/L,氮含量30g/L,pH=7.54,温度30℃;以鱼内脏蛋白胨为氮源生产出活性剂的最优发酵条件为:碳含量45g/L,氮含量30g/L,pH=7.59,温度 37.78℃。最后,研究了利用产出的脂肽类生物表面活性剂对多环芳烃进行增溶,初步验证使用鱼废弃物生产出的活性剂的有效性和实用性。实验证明:利用两种鱼废作为氮源生产出的脂肽类生物表面活性剂对多环芳烃(PAHs)菲和芘的增溶效果较为明显,其中,利用鱼头蛋白胨生产出的脂肽使菲和芘的溶解度分别是纯水中的15.1倍和13.84倍,利用鱼内脏蛋白胨生产的脂肽使菲和芘的溶解度分别是纯水中的6.13倍和8倍,在一定程度上甚至比传统氮源作为基质生产出的脂肽对多环芳烃的增溶效果更好。因此,通过研究可以得出结论:利用鱼废弃物作为微生物的发酵基质是可以生产出生物表面活性剂的,鱼废在一定程度上也是可以代替传统氮源的,从而达到降低生产成本和减少环境污染的目的。