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鼠李糖脂是由铜绿假单胞菌产生的一种生物表面活性剂,具有较低的临界胶束浓度和良好的表面活性,无毒,可生物降解,具有很好的环境相容性和生物亲和性,因此,鼠李糖脂被广泛应用于石油工业、环境修复、食品加工、农业生产、医药工业及化妆品工业等领域,是化学合成表面活性剂的理想替代品。然而由于鼠李糖脂的生产成本较高,使得它与化学合成表面活性剂相比,还无法实现大规模的工业化生产。
本研究以本实验的Pseudomonas aeruginosa ER0603为出发菌株,通过蓝色凝胶平板法和排油圈法选育出一株耐乙醇鼠李糖脂高产菌株Pseudomonas aeruginosa LQ1127。以它为发酵菌株,优化发酵培养基成分、乙醇投料方法、大孔树脂分离纯化工艺以及乙醇回收再利用方法。建立了一套以乙醇为中心的鼠李糖脂生产工艺。
本研究主要内容可归纳如下:
1.采用单次单因子法,确定Pseudomonas aeruginosa LQ1127生产鼠李糖脂的发酵条件优化结果为,最佳培养基:乙醇7％(v/v),酵母浸出粉0.50％,MgSO4·7H2O0.08％,0.10％(v/v)微量金属盐溶液,pH7.0磷酸盐缓冲液为2.00％(v/v)；最适培养条件:种子液菌龄24 h,pH7.0,250 mL摇瓶装液量为60 mL,接种量为2.0％(v/v),培养温度30℃,摇床转速200 rpm,发酵周期为7 d。最佳工艺条件下鼠李糖脂产量达到了16.03g/L。
2.利用D101型大孔树脂分离纯化鼠李糖脂,鼠李糖脂的洗脱峰出现在1.25 BV,在此过程中的乙醇废液还可以被回收,用作下一轮发酵的碳源和分离纯化的洗脱剂。TLC定性分离纯化后的样品,初步判断有两种鼠李糖脂分子,单鼠李糖脂和双鼠李糖脂。
3.采用HPLC-ESI-MS快速有效的分离并鉴定了Pseudomonas aeruginosa LQ1127以乙醇为碳源所产生的鼠李糖脂组分。结果表明该生物表面活性剂中共含有8种鼠李糖脂的同系物,均由1～2分子的鼠李糖和1～2个含β-羟基的碳链长度为10～12的饱和或不饱和脂肪酸组成,其主要物质为两种,分别为Rha-Rha-C10-C10和Rha-C10-C10。
4.该鼠李糖脂的临界胶束浓度(CMC)为120.0 mg/L,在CMC时表面张力为28.6mN/m。对液体石蜡、甲苯等疏水性有机物具有良好的乳化性能。该糖脂表现一定的耐温性(10℃～60℃)和耐盐性(NaCl<20％),在pH=3.0～10.0范围内保持良好的表面活性。