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《浙江大学》 2004年
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脂肽生物表面活性剂的发酵生产及其结构、性质研究

丁立孝  
【摘要】: 生物表面活性剂主要是由微生物产生的天然表面活性化合物,生物表面活性剂可分为六大类:糖脂类、脂肽/脂蛋白类、磷脂类、脂多糖-蛋白复合物、取代脂肪酸和中性脂等。随着现代生物技术的迅猛发展以及生物表面活性剂在环保、石油开采、制药、食品加工等方面的潜在应用价值的研究,已引起人们对在工业规模上用生物技术生产表面活性剂的强烈兴趣。生物表面活性剂与化学合成表面活性剂性能相似,具有降低表面张力、稳定乳化液和发泡等功能。但相比之下,还有其自身的许多优势: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,因此可用于化妆品和食品的添加剂;可以从工业废物中生产,用于生物环境治理;具有更好的环境相容性,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,有可能适用于特殊领域。由于这些显著特点,生物表面活性剂的研究日益增多,而且应用也越来越广泛。 在各种生物表面活性剂中,脂肽生物表面活性剂,因为它的高表面活性和在医药方面的潜能尤其引人关注。它们不仅是一种非常有效的生物表面活性剂,也是一种血纤维蛋白凝结和环AMP磷酸二酯酶的抑制剂,而且它们大多具有抗生素活性。本论文主要从脂肽生物表面活性剂产生菌的筛选方法、菌种鉴定、高产菌株的诱变选育、发酵条件的优化、脂肽的理化性质及其对原油的作用,以及脂肽的提取、组分纯化和结构组成分析等方面作了较全面的研究,为其工业化生产和应用奠定理论基础。主要研究结论如下: (1)从220个采自大庆油田和胜利油田的油土样和油水样中,经过富集培养,血平板和油平板分离,初步分离出了1650余株能够产生生物表面活性剂的菌株,经液滴坍塌法、排油活性法和表面张力法进一步复筛,从中筛选出了8株产生物表面活性剂的优良菌株。经过薄层层析(TLC)和红外光谱(FT-IR)分析鉴定,有4株菌产脂肽表面活性剂,其中芽孢杆菌属的SD59菌株最好,其表面活性剂可以把培养基的表面张力降到31.0 mN/m,而且具有良好的乳化活性。 对筛选出的SD59菌株又进行了系统鉴定,通过形态观察、生理生化实验和16S rRNA同源序列比对和进化树分析,发现SD59菌株与芽孢杆菌属的地衣芽孢杆菌有98%以上的 相似性,所以,鉴定该菌株为一株地衣芽袍杆菌归“illus lichenformis sD59)。 (2)对筛选出的产脂肤生物表面活性剂的优良菌株SD59的摇瓶发酵产脂肤的特性进 行了研究。通过混合正交实验和单因素实验等方法研究了各种营养和环境因素对菌株 SD59发酵生产脂肤表面活性剂的影响。结果表明,无机氮源比有机氮源更有利于脂肤表 面活性剂的产生;提高培养基的C闪比有利于脂肤的合成和积累;脂肤的生产对培养基 溶氧要求不高。优化后的sD59产脂肤的培养基组成(留L)为:可溶性淀粉20.0,硝酸 按6.0,硫酸镁0.3,氯化钙0.08,酵母粉0.6,磷酸氢二钠8.0,磷酸二氢钾2.0,初始pH 7.2;最佳培养条件为:500 mL三角瓶的装液量为200 mL,接种量5.0%,培养温度36一 38℃。在此发酵条件下,脂肤表面活性剂的产量可达到1.2 g/L以上。 为了进一步提高脂肤的产量,对出发菌株SD59进行了紫外线、微波辐照以及硫酸二 乙酷(DES)连续复合诱变处理6代,经过初筛和复筛,从中获得了一株突变株SDS%, 其脂肤产量较原始出发菌株sD59提高了1 81%,脂肤产量达到了3.445叭,已接近目前 的国内外研究的最好水平。经传代测定该菌株的遗传稳定性很好,可以用于生产。高产突 变菌株SDS%所产的生物表面活性剂,具有很好的表面活性,提取纯化后的生物表面活 性剂经几C和FT-IR分析测定,其生物表面活性剂的种类与原始出发菌株的相同。突变 株50596产脂肤生物表面活性剂的水平明显提高,其产量是出发菌株SD59的2.8倍,说 明了高产突变菌株50596是脂肤表面活性剂生产的理想菌种。 (3)用响应面优化方法对刀口‘“z川lichen晌洲15 sDS%生产脂肤生物表面活性剂的培养 基进行了优化。首先用部分重复因子实验对培养基组分磷源(N叱HPo4 .12H2o:翻ZPo4=4: 1),硝酸按,酵母粉,可溶性淀粉,硫酸镁和氯化钙对脂肤产量的影响进行评价,并找出 了主要影响因子是硝酸钱和可溶性淀粉,前者是负影响后者是正效应,其它成分对脂肤产 量影响不显著。再用最陡爬坡路径逼近最大响应区域,最后用中心组合设计和响应面分析 确定主要影响因子的最佳浓度分别是3.125叭和34.368叭。经响应面方法优化的sDS% 发酵生产脂肤的最佳培养基配方组成为(叭):可溶性淀粉34.5,硝酸馁3.1,酵母粉0.8, 磷酸二氢钾2.4,磷酸氢二钠9.6,硫酸镁0.4,氯化钙0.08,初始pH 7.0~7.5。从优化前 后的培养基组成可以看出,优化后的培养基的C闪比得到了提高,使其既能满足菌体的 生长需求,又促进了脂肤的合成,从而提高了脂肤的产量。在该优化的培养基中,菌株 50596的脂肤产量提高到了4.52幼‘,己超过目前的国内外研究的最好水平。 SD596菌株在优化前后培养基中的发酵动态基本一样,均为部分偶联型,在稳定期开 始大量积累脂肤,优化后的培养基中脂肤产量提高了30%以上,优化后的培养基更有利于 脂
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TQ423

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【引证文献】
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9 申泰铭;解庆林;李艳红;;高盐度采油废水的生物处理研究现状[A];2007中国环境科学学会学术年会优秀论文集(上卷)[C];2007年
10 马歌丽;彭新榜;谢慧;;三株生物表面活性剂产生菌的生长及发酵情况比较[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
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7 李翌;表面活性素在溶液中胶束化行为的研究[D];华东理工大学;2011年
8 李青青;耐氧性双歧杆菌的筛选及其生理特性与应用研究[D];浙江大学;2010年
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2 陈若雯;高产胞外多糖乳酸乳杆菌的选育及其发酵条件的优化[D];华中农业大学;2010年
3 郭春艳;海洋细菌Bacillus velezensis DM09在油菜中的定植及对油菜菌核病的防治研究[D];华中农业大学;2010年
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6 申君;桃蚜的抗药性监测、杀虫剂的配方筛选及其增效生化机理的研究[D];华中农业大学;2010年
7 杜学敏;蚯蚓纤溶酶的分离纯化及部分组分的性质[D];河北大学;2007年
8 王诗然;漆酶高产菌株的选育及其酶学性质研究[D];安徽工程大学;2010年
9 刘辉;红曲霉发酵提高γ-氨基丁酸含量的研究[D];安徽工程大学;2010年
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【同被引文献】
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2 周海霞;灭活原生质体融合选育α-ALDC-高产菌株[D];河北大学;2004年
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8 王燕;利用双亲灭活原生质体融合技术进行米曲霉育种的研究[D];西华大学;2006年
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10 付敏玲;苹果酸脱氢酶包涵体的表达及复性研究[D];天津大学;2006年
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2 屈红森;游朵;吴琼英;贾俊强;桂仲争;;用发酵法制备桑叶蛋白的工艺优化和产品的体外消化率测定[J];蚕业科学;2012年05期
3 王东;孙力军;王雅玲;刘唤明;徐德峰;邓楚津;杜焕妍;励建荣;;纳豆菌抗菌肽APNT-6对凡纳滨对虾的低温保鲜效果[J];水产学报;2012年07期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 彭开铭;陆丽君;刘佳;黄翔峰;徐竟成;;生物表面活性剂分离纯化技术研究进展[A];上海市化学化工学会2009年度学术年会论文集[C];2009年
2 马歌丽;彭新榜;谢慧;;三株生物表面活性剂产生菌的生长及发酵情况比较[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
3 杨世忠;刘向阳;牟伯中;;生物表面活性剂研究进展[A];中国化学会第十届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2004年
4 沈薇;刘彦;宁长发;孟广荣;杨树林;;生物表面活性剂产生菌的筛选[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2004年
5 赵力;金艳方;孙扬;沈超;赵燕;李宏梅;韩立滨;;生物表面活性剂发酵工艺研究[A];第五届全国化学生物学学术会议论文摘要集[C];2007年
6 朱鹏飞;李英;谭晶;;生物表面活性剂在油/水界面的介观分子模拟[A];中国化学会第十二届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2009年
7 孙晓霞;张波;;生物表面活性剂在有害赤潮防治中的应用前景——以槐糖脂为例[A];第一届中国赤潮研究与防治学术研讨会论文摘要汇编[C];2004年
8 包木太;牟伯中;王修林;倪方天;周嘉玺;;采油用生物表面活性剂[A];浙江省化工学会成立五十周年庆祝大会暨第二届省(市)际化学化工科技发展研讨会论文集[C];2001年
9 宋若海;华兆哲;陈坚;;EDTA和Tween 60对两株铜绿假单胞菌降解十六烷的影响[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2004年
10 杨利娟;李卫平;黄通旺;胡忠;;一株海洋生物表面活性剂产生菌的初步研究[A];第十次全国环境微生物学术研讨会论文摘要集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 徐瑞哲 实习生 欧阳龙武;工业味精”微生物造[N];解放日报;2006年
2 王秀兰;今年美国总统绿色化学奖揭晓[N];中国化工报;2004年
3 通讯员 吴世标 干俊;产研携手加速蓝藻治理产业化[N];中国企业报;2007年
4 ;趁热批发[N];科技日报;2004年
5 张小梅张骅 郝玲;科技助企业担起环保责任[N];中国企业报;2007年
6 记者 张健秋 谢宝刚 刘绪磊;红四方控失肥将可覆盖巢湖流域[N];农资导报;2007年
7 戎志梅;生物技术:引领油气利用的革命[N];中国化工报;2002年
8 李宏乾;绿色化学走近日常生活[N];中国化工报;2004年
9 ;百湖项目展示厅[N];大庆日报;2010年
10 卢佳;“离子束”技术育种发力[N];农民日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 梁运姗;不同介质环境中生物表面活性剂强化降解生物质的作用[D];湖南大学;2011年
2 宋丹丹;生物表面活性剂复配行为及在疏水性有机污染修复中的应用[D];中国海洋大学;2013年
3 钱欣平;生物表面活性剂的合成及其促进有机物降解的研究[D];浙江大学;2002年
4 丁立孝;脂肽生物表面活性剂的发酵生产及其结构、性质研究[D];浙江大学;2004年
5 裴晓红;生物表面活性剂在多环芳烃(菲)污染土壤生物修复过程中的作用研究[D];南京农业大学;2009年
6 梁生康;鼠李糖脂生物表面活性剂对石油烃污染物生物降解影响的研究[D];中国海洋大学;2005年
7 傅海燕;生物表面活性剂鼠李糖脂改善堆肥介质微环境的作用机制及在堆肥中的应用研究[D];湖南大学;2007年
8 钟华;鼠李糖脂的菌体吸附及其对菌体表面的改性作用研究[D];湖南大学;2008年
9 郝东辉;采油微生物筛选、鼠李糖脂产脂性能及关键酶基因克隆与表达研究[D];山东大学;2008年
10 李清心;鼠李糖脂合成酶Rh1A和Rh1B基因的克隆、表达、纯化及在石油微生物中的表达和应用研究[D];山东大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 时进钢;生物表面活性剂及其在沉积物重金属污染修复中的应用研究[D];湖南大学;2004年
2 刘朝华;生物表面活性剂的制备及其浮选捕收性能研究[D];武汉理工大学;2004年
3 王芳芳;生物表面活性剂强化苏云金芽孢杆菌J-1修复BDE-209/Pb复合污染的研究[D];暨南大学;2011年
4 傅海燕;生物表面活性剂及其在城市生活垃圾堆肥中的应用[D];湖南大学;2004年
5 毕思宁;生物表面活性剂产生菌的筛选鉴定及其抑菌活性研究[D];黑龙江八一农垦大学;2010年
6 江虹;苏云金芽孢杆菌降解BDE209的性能及影响因子研究[D];暨南大学;2010年
7 胡孝丛;产生物表面活性剂菌株的筛选及发酵条件的优化[D];山东轻工业学院;2010年
8 陈云瑛;脂肽生物表面活性剂的制备、理化性质和抑菌活性研究[D];中国海洋大学;2008年
9 唐仕荣;复合物理场对微生物的诱变作用[D];南京理工大学;2004年
10 吴常亮;印度洋表层海水石油降解菌多样性分析及生物表面活性剂发酵工艺优化[D];国家海洋局第三海洋研究所;2010年
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