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Geobacillus是国际上2001年新命名的一类细菌。由于其具有嗜热、兼性厌氧等特点,在微生物采油、环境治理等领域中具有潜在的应用价值,已经受到高度关注。本文以GeobacillussubterraneusStr.34T为对象,研究其利用正构烷烃生长特性及其相关的应用性质,为Geobacillus在油田开发方面的应用奠定基础。本文取得以下认识和结果。
(1)G.subterraneusStr.34T能够以葡萄糖和正十六烷为碳源生长。在相同培养条件下,与利用葡萄糖生长情况比较,利用正十六烷生长时延滞期长、对数生长期不明显、最大菌浓低。在以正十六烷至正二十二烷混合烃为碳源培养情况下,G.subterraneusStr.34T优先利用正十六烷,其利用十六烷的方式是通过细胞粘附摄取十六烷烃。同时,G.subterraneusStr.34T代谢的生物乳化剂促进了其对十六烷的利用。G.subterraneusStr.34T在温度50℃~65℃、pH=6~9、矿化度<2﹪(NaCl)条件下生长良好,在55℃、pH=7、矿化度0.5﹪(NaCl)时获得最佳生长。以正十六烷为碳源培养,G.subterraneusStr.34T产生的胞外脂肪酸以14-甲基-十五酸为主(占胞外总脂肪酸量的52.5﹪);而以葡萄糖为碳源时,胞外脂肪酸以4-羰基-戊酸为主(含量42.1﹪)。G.subterraneusStr.34T代谢烷烃产生脂肪酸经历了单末端氧化的途径。通过实验研究,获得了该菌的16SrDNA序列。上述结果为该菌的识别分析和对应用环境的适应性分析奠定了基础。
(2)从G.subterraneusStr.34T利用正十六烷生长的培养液中分离到乳化剂,该乳化剂鉴定为糖-肽-脂复合物,其中糖主要为D-甘露糖;蛋白质由17种氨基酸组成,主要氨基酸为谷氨酸、天冬氨酸、丙氨酸;脂的主要成分为由十五酸、十六酸、十八烯酸、十八酸及甘油组成的脂肪酸甘油脂。定量分析表明,乳化剂中各组分含量分别为:糖45.4﹪,蛋白质24.4﹪,脂1.0﹪。乳化剂在NaCl浓度为0~10gL-1、pH=2~8、温度35℃~90℃条件下对十六烷表现出较好的乳化性能。随NaCl浓度增高,乳化性能降低;在pH较低环境下的乳化效果较好;乳化液在50℃下的稳定性最好,高或低于50℃时,乳化稳定性变差。
(3)G.subterraneusStr.34T利用正十六烷为碳源生长时代谢产生的生物表面活性剂主要活性成分为由十四酸,异十五酸、正十五酸、异十六酸、正十六酸、异十七酸、正十七酸、十八烯酸、十八酸和甘油组成的单脂肪酸甘油脂,其中以单十六酸甘油脂含量最大。表面活性剂临界胶束浓度为41mgL-1,能将水的表面张力由70.7mNm-1降低到32.7mNm-1。
(4)油藏是一集高温、高盐、高压、厌氧为一体的极端环境,其中孕育着物种多样的微生物并形成了具有一定的生态功能的稳定的群落结构。G.subterraneusStr.34T对于油藏环境具有良好的生态适应性,在微生物采油方面表现出较高的应用价值。同时,G.subterraneusStr.34T生理形态及代谢特性清楚,16SrDNA序列明确,与G.subterraneus其他菌株之间个异性差别明显,具备作为油藏井间示踪剂使用的前提条件。
(5)建立了一套系统的Geobacillus生理、生长、代谢特性和产物的分析方法以及开发应用的评价方法,为进一步开发新型生物表面活性剂和生物乳化剂、探索极端微生物新的应用等提供了参考。