脂肽生物表面活性剂的制备、理化性质和抑菌活性研究

论文摘要

生物表面活性剂具有许多自身优势:可生物降解,不会造成再污染;无毒或低毒;一般不致敏、可消化,因此可用于化妆品领域和作为食品的添加剂;可以从工业废物中生产,用于生物环境治理;具有更高的起泡性;在极端温度、pH、盐浓度下的更好选择性和专一性;结构多样,在特殊领域具有一定的可适用性。生物表面活性剂以其化学合成表面活性剂所无法比拟的环境兼容性及广阔的发展前景,日益受到国内外科学界的关注。因此,丰富生物表面活性剂产生菌的资源、提高其在发酵液中的产量具有广泛的生物学和经济意义。本论文主要从生物表面活性剂产生菌的筛选、高产菌株的紫外诱变选育、菌株的鉴定、发酵条件的优化、产物的理化性质以及产物的提取纯化和抑菌活性的应用等方面作了较全面的研究,为其工业化生产和应用奠定了理论基础。（1）利用表面张力、排油圈直径和乳化能力相结合的方法,筛选获得生产表面活性剂的优势菌L-104-1,采用紫外诱变的方法对菌L-104-1进行诱变处理,得到的诱变菌株命名LY,LY菌的各项指标都优于原出发菌株,其在葡萄糖作为碳源时表面张力为30.4mN/m,对液体石蜡-水的乳化能力为84.5%,正十六烷-水中的排油圈直径为11.2cm,且传代后性质稳定,表明紫外诱变的结果是具有致突变作用的,是可遗传的变异。对筛选出的LY菌株进行了系统鉴定,通过形态观察、VITEK2全自动细菌鉴定仪和Biologe微生物系统鉴定仪最后鉴定结果为枯草芽孢杆菌。LY菌产生的活性物质主要分泌到细胞外,是胞外代谢产物,引起发酵液表面张力降低的主要活性物质为脂肽类。（2）对LY菌的发酵液进行初步分离提取,得到具有生物活性的发酵上清液提取物-生物表面活性剂,初步考察了该生物表面活性剂的种类和理化性质,进行了稳定性试验。实验表明该生物表面活性剂为脂肽类物质;临界胶束浓度为30mg/L;对液体石蜡等疏水性有机物质有较强的乳化能力,10d后的油水乳化能力仍能达到80%以上;对盐浓度的耐受性达到15%;对pH的适应范围较宽,在212的范围内变化不大;对温度变化表现出极强的耐受性,经120℃的热处理后,其表面张力仍能保持。（3）对枯草芽孢杆菌LY摇瓶发酵工艺进行了优化,确定优化后的培养基主要成分和培养条件为:即碳源为60g/L的蔗糖,氮源为硫酸铵,其合适的C/N比为13/1、初始pH值7.0、氯化钠添加量1%、接种量4%、摇床转速160r/min。基本明确该综合条件下发酵过程的参数变化规律,发酵周期为72h,此时菌体生长量比优化前的最大值增加了20.5%,所产的脂肽生物表面活性剂浓度比优化前的最大值增加了25.3%,为211.2mg/L。（4）对从LY菌中所提取的脂肽生物表面活性剂溶液进行抑菌实验,结果表明该生物表面活性剂溶液对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、变形杆菌、铜绿假单胞菌都高度敏感,有较好的抑制效果,尤其是对铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌,当浓度稀释到0.005g/L时仍具有抑菌效果。且抑菌活性物质既能耐受低温也能耐受高温,热稳定性良好,并且在中性及碱性条件下比较稳定,酸性条件下,抑菌活性有所降低。在菌体浓度较低的时候,随着生物表面活性剂加入量的增加其抗菌或杀菌效果变得越来越显著;而当菌体浓度过高时加入生物表面活性剂,其杀菌效果变弱,并且出现杀菌效果的时间延迟。初步研究脂肽的抑菌机理是因为加入的脂肽可以导致菌体的细胞膜通透性增加,从而导致细菌细胞死亡。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1 文献综述
• 1.1 生物表面活性剂产生菌的筛选方法
• 1.1.1 生物表面活性剂产生菌的筛选
• 1.1.2 生物表面活性剂产生菌的改良
• 1.2 生物表面活性剂的发酵生产
• 1.2.1 碳源的影响
• 1.2.2 氮源的影响
• 1.2.3 微量金属离子的影响
• 1.2.4 其它影响
• 1.3 生物表面活性剂的提取和结构分析方法
• 1.3.1 生物表面活性剂的提取
• 1.3.2 生物表面活性剂的结构
• 1.4 生物表面活性剂的理化性质
• 1.4.1 界面张力
• 1.4.2 乳化
• 1.4.3 HLB
• 1.4.4 临界胶束浓度
• 1.4.5 增溶度
• 1.5 脂肽生物表面活性剂的应用
• 1.5.1 拮抗作用
• 1.5.2 溶菌作用
• 1.5.3 除去污染环境中的重金属离子
• 1.5.4 在石油降解领域的应用
• 1.6 问题和展望
• 2 生物表面活性剂产生菌的筛选和鉴定
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验仪器与试剂
• 2.1.2 主要实验溶液的配制
• 2.1.3 培养基和培养条件
• 2.1.4 菌株活化纯化
• 2.1.5 菌株筛选
• 2.1.6 菌株的诱变处理
• 2.1.7 菌株的生长曲线测定
• 2.1.8 菌株的鉴定
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 菌株筛选结果
• 2.2.2 紫外诱变处理结果
• 2.2.3 LY 菌生长曲线的绘制
• 2.2.4 LY 菌株形态观察
• 2.2.5 LY 菌株鉴定
• 2.3 小结
• 3 生物表面活性剂的结构鉴定和理化性质
• 3.1 材料方法
• 3.1.1 主要实验仪器及试剂
• 3.1.2 主要实验溶液的配制
• 3.1.3 生物表面活性剂的分离和纯化
• 3.1.4 薄层层析法定性分析
• 3.1.5 IR 分析
• 3.1.6 生物表面活性剂的评价
• 3.1.7 考察不同因素对生物表面活性剂溶液性能的影响
• 3.1.8 生物表面活性剂带电性检测测定方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 两种生物表面活性剂提取方法的比较
• 3.2.2 薄层层析法定性分析结果
• 3.2.3 IR 分析结果
• 3.2.4 脂肽生物表面活性剂的评价
• 3.2.5 不同因素对发酵液性能的影响结果
• 3.2.6 生物表面活性剂带电性检测结果
• 3.3 小结
• 4 LY 菌的摇床发酵条件优化
• 4.1 材料方法
• 4.1.1 主要实验仪器及试剂
• 4.1.2 主要实验溶液的配制
• 4.1.3 LY 菌产表面活性剂的培养条件优化
• 4.1.4 发酵动态曲线
• 4.1.5 表面活性剂的产生与活性分布测定
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 菌株LY 产脂肽的适宜培养条件
• 4.2.2 发酵时间曲线结果
• 4.2.3 表面活性剂的产生与活性分布测定
• 4.3 小结
• 5 脂肽生物表面活性剂的抑菌研究
• 5.1 材料方法
• 5.1.1 主要仪器和试剂
• 5.1.2 抑菌活性测定
• 5.1.3 脂肽生物表面活性剂对大肠杆菌生长的抑制实验
• 5.1.4 脂肽对大肠杆菌细胞膜通透性实验
• 5.2 结果讨论
• 5.2.1 不同浓度脂肽溶液对不同细菌的抑制效果
• 5.2.2 经不同温度处理后脂肽溶液的抑菌效果
• 5.2.3 不同pH 值脂肽溶液的抑菌效果
• 5.2.4 脂肽对大肠杆菌生长抑制的影响
• 5.2.5 脂肽对大肠杆菌培养液紫外吸收的影响
• 5.3 小结
• 6 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 6.3 论文的创新之处
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文