产生物表面活性剂菌株的筛选及发酵条件的优化

论文摘要

生物表面活性剂是一类由微生物产生的具有表面活性的物质,与化学表面活性剂相比,具有无二次污染、环境友好等显著优点。生物表面活性剂在医药、农业、石油开采、环境修复等方面的应用潜力,已引起人们的广泛关注。本课题从选育生物表面活性剂产生菌基础性工作开始,并对菌株及其代谢产物进行了鉴定,对发酵培养基和培养条件进行了优化研究。主要研究结果如下:从长期受石油浸染的特定环境中取样,经富集培养、平板分离、原油乳化等方法筛选得到9株乳化性能较好的菌株。再通过摇瓶复筛,得到一株表面活性较强的菌株SFH-6。依据菌株的菌落、菌体形态观察、生理生化特征及16S rRNA序列分析,初步鉴定菌株SFH-6为铜绿假单胞菌,命名为Pseudomonas aeruginosa SFH-6。该菌株发酵液稀释10倍后的排油圈直径可达5.2cm,表面活性较强,是一株具有研究价值的菌株。菌株SFH-6以甘油为碳源的产物经酸水解后,再由3,5-二硝基水杨酸（DNS）法测定还原糖。还原糖的增多初步表明菌株SFH-6所产表面活性物质为糖脂类物质,然后经纸层析法鉴定为鼠李糖,产物带电性检测表明为阴离子型,与鼠李糖脂性质吻合,由此以初步推断菌株SFH-6所产生物表面活性物质为鼠李糖脂。对菌株SFH-6所产鼠李糖脂进行HPLC-MS分析,发现菌株SFH-6产物由9种鼠李糖脂同系物组成,各组分均由1-2分子鼠李糖与碳链长度为8-12的饱和或不饱和β-羟基脂肪酸组成,其中,含量最高的是双鼠李糖脂（2-O-α-L-吡喃鼠李糖苷-α-L-吡喃鼠李糖苷-β-羟基癸酰-β-羟基癸酸）,占总产物的59.79%。采用单因素试验对发酵培养基组分进行优化,确定了菌株SFH-6产鼠李糖脂的最佳培养基组成为（g/L）:甘油30,硝酸铵2.5,磷酸二氢钾10,磷酸氢二钠4。通过培养条件的优化,确定了菌株SFH-6的最优培养条件:种龄20 h,培养温度30℃,接种量5%,装液量35 mL/250 mL三角瓶,摇床转速180 r/min,初始pH值7.0,发酵周期72 h。菌株SFH-6在最佳培养基和最优培养条件下培养,鼠李糖脂产量可达8.59 g/L,与优化前相比提高了85%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 生物表面活性剂概述
• 1.1.1 生物表面活性剂简介
• 1.1.2 生物表面活性剂的种类
• 1.2 微生物发酵法生产生物表面活性剂
• 1.2.1 发酵法生产生物表面活性剂技术的发展简史
• 1.2.2 生物表面活性剂产生菌
• 1.2.3 生物表面活性剂产生菌的筛选方法
• 1.2.4 发酵培养基
• 1.2.5 生物表面活性剂发酵工艺
• 1.2.6 生物表面活性剂的提取与纯化
• 1.2.7 产生物表面活性剂微生物的分子生物学
• 1.3 生物表面活性剂的应用研究进展
• 1.3.1 在医药中的应用
• 1.3.2 在农业中的应用
• 1.3.3 在采油工业中的应用
• 1.3.4 在环境修复中的应用
• 1.4 立题背景及研究意义
• 1.5 课题的主要研究内容
• 1.5.1 产生物表面活性剂菌株的筛选及鉴定
• 1.5.2 菌株发酵产物的鉴定及结构组成分析
• 1.5.3 菌株发酵条件的优化
• 第2章 产生物表面活性剂菌株的筛选与鉴定
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验器材
• 2.2.3 分离材料
• 2.2.4 培养基
• 2.2.5 菌株筛选和培养方法
• 2.2.6 表面活性的测定方法
• 2.2.7 菌株的鉴定方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 产生物表面活性剂菌株的筛选
• 2.3.2 菌株SFH-6 的鉴定
• 2.4 小结
• 第3章 菌株 SFH-6 发酵产物的鉴定及结构组成分析
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 实验菌种
• 3.2.2 实验试剂
• 3.2.3 实验器材
• 3.2.4 培养基
• 3.2.5 培养方法
• 3.2.6 发酵产物中糖组分的分析方法
• 3.2.7 发酵产物中糖组分的鉴定方法
• 3.2.8 生物表面活性剂带电性能的检测方法
• 3.2.9 产物结构组分分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 发酵产物中糖组分分析
• 3.3.2 生物表面活性剂带电性能的检测
• 3.3.3 发酵产物的制备
• 3.3.4 发酵产物的结构组成分析
• 3.4 小结
• 第4章 菌株 SFH-6 发酵条件的优化
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 实验菌种
• 4.2.2 实验试剂
• 4.2.3 实验器材
• 4.2.4 培养基
• 4.2.5 培养方法
• 4.2.6 鼠李糖脂的定量分析方法
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 鼠李糖脂定量测定方法的建立
• 4.3.2 碳源对鼠李糖脂产量的影响
• 4.3.3 氮源对鼠李糖脂产量的影响
• 4.3.4 磷源对鼠李糖脂产量的影响
• 4.3.5 镁离子对鼠李糖脂产量的影响
• 4.3.6 铁离子对鼠李糖脂产量的影响
• 4.3.7 种龄对鼠李糖脂产量的影响
• 4.3.8 培养温度对鼠李糖脂产量的影响
• 4.3.9 接种量对鼠李糖脂产量的影响
• 4.3.10 装液量对鼠李糖脂产量的影响
• 4.3.11 pH 值对鼠李糖脂产量的影响
• 4.3.12 优化前后菌株SFH-6 发酵进程比较
• 4.4 小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间主要科研成果
• 一、发表学术论文
• 二、其它科研成果