CN103525884B - 一种糖脂类生物表面活性剂及其生产工艺 - Google Patents

一种糖脂类生物表面活性剂及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种糖脂类生物表面活性剂及其生产工艺。生物表面活性剂具有优于化学合成表面活性剂的性能：可生物降解、无毒或低毒；一般不致敏、可消化。本发明调节液体发酵培养基的pH值并灭菌处理后，接入铜绿假单胞菌BQ11菌种，持续发酵，发酵液表面活性剂含量达到8-10g/L时终止发酵；在0.1-0.2MPa压力下除去发酵液中的菌体，获得棕红色澄清液体；按比例加入(NH4)2SO4，静置，真空抽滤去除蛋白沉淀物，收集滤液，浓缩得到目的产品。本发明中获得的糖脂类生物表面活性剂具有更强的表面活性和界面活性，选择性与专一性好，无毒或低毒，可生物降解，不对环境造成污染，化学结构多样，具有更强的增溶、发泡、乳化等作用。

Description

一种糖脂类生物表面活性剂及其生产工艺
技术领域
本发明属于微生物发酵技术领域，具体涉及一种糖脂类生物表面活性剂及其生产工艺。
背景技术
生物表面活性剂是微生物在一定培养条件下时，在其代谢过程中分泌产生的具有表/界面活性，集亲水基和疏水基结构于一个分子内部的两亲性生物大分子物质。与化学合成的表面活性剂相比，生物表面活性剂除具有降低表面张力、稳定乳化液和增加泡沫等相同作用外，还有以下明显优于化学合成表面活性剂的性能：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、食品和功能食品的添加剂；可以工业糖类废弃物为生产原料，用于生物环境治理；具有更好的环境相容性、更高的气泡性，在极端温度、PH、盐浓度下的更好选择性和专一性；结构更多样，有可能用于特殊领域等。和化学合成表面活性剂相比，生物表面活性剂的这些特性尤其适合于石油工业、环境工程、食品工业和医药行业，如石油的降粘、提高原油采收率、油气污染土壤的生物修复，作为食品添加剂，生物表面活性剂还具有优异的抗菌性能和抗癌活性，同时还可作为药品赋形剂和药物载体等。
发明内容
本发明的目的是提供一种能体现生物表面活性剂优异特点的糖脂类生物表面活性剂及其生产工艺。
本发明所采用的技术方案是：
一种糖脂类生物表面活性剂的生产工艺，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：发酵：
将液体发酵培养基调节pH6.0-6.5后，常规操作对发酵培养基灭菌处理，按液体重量5-8%无菌操作接入铜绿假单胞菌BQ11菌种，恒定温度31±1℃，搅拌速度180-220rpm，通风量0.25-0.28M3/min，罐压0.065-0.07MPa，持续发酵72-76h，苯酚硫酸法测定发酵液中BQ11产生的糖脂类生物表面活性剂含量达到8-10g/L时终止发酵；
步骤二：固液分离：
高效板式密闭过滤机在0.1-0.2MPa压力下除去发酵液中的菌体，获得棕红色澄清液体；
步骤三：制剂提取：
在步骤二获得的棕红色澄清液体中按照60mg-120mg/L的比例加入(NH4)2SO4，4℃静置10h，真空度18-20KPa的条件下，抽滤去除蛋白沉淀物，收集滤液，在40-45℃，真空度13-14KPa的条件下，减压浓缩至40-45%体积，获得棕红色浓缩液体制剂，即目的产品。
步骤一中提到的液体发酵培养基的配方如下：
甘油5-8%、NaNO3 2.0-2.5g/L、(NH4)2SO4 2.5-3.0g/L、MgSO4·7H2O 0.5-0.8g/L、K2HPO4 2.0-2.5g/L、KH2PO4 2.0-2.5g/L、NaCl 1.0-1.5g/L、CaCl2·2H2O 0.1-0.2g/L、FeSO4·7H2O 0.1-0.2g/L、酵母浸出物1.0-1.5g/L、余量水。
 步骤一中提到的铜绿假单胞菌BQ11于2013年6月3日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.7674。
一种糖脂类生物表面活性剂的生产工艺所生产的一种糖脂类生物表面活性剂。
本发明具有以下优点：
本发明采用微生物发酵生产工艺合成糖脂类生物表面活性剂，与化学合成的表面活性剂相比具有以下优势：1）、具有更强的表面活性和界面活性（BQ11发酵产生的一种糖脂类生物表面活性剂可将培养基的表面张力降低50%以上，25℃室温条件下临界胶束浓度CMC值为70mg/L），选择性与专一性好，无毒或低毒；2）、具有更好的环境相容性，在高温（50℃--100℃）、pH5-10的范围内、20%以下的高盐浓度环境下仍具有表面活性，可将培养基的表面张力降低30-50%；3）、可生物降解，不对环境造成污染；4）、具有更强的增溶、发泡、乳化等作用（对原油的乳化降粘效果良好，9d后乳化相仍可保持86%）；5）、微生物发酵生产生物表面活性剂工艺易操作，常用生产设备要求可满足。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明采用微生物发酵生产工艺合成生物表面活性剂，其中涉及的菌种——铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）BQ11，于2013年6月3日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCC No.7674。
铜绿假单胞菌BQ11在一定条件下培养时，在其代谢过程中分泌产生的两亲性生物大分子物质，经薄层色谱、红外光谱和苯酚硫酸法分析，该产物为糖脂类生物表面活性剂。该菌种发酵液可降低表面张力，排油效果显著，对原油的乳化降粘效果良好，该产物性能稳定，可以在温度、PH值及盐度处于极端状况下使用，并且无毒，可以生物降解。在石油工业中，可应用于三次采油，提高原油驱替效率；在生态环境方面，可以修复人类所造成的环境污染，包括土壤、水、海岸线及海底中的油、金属或其他污染物；此外在食品行业、化妆品、医疗方面也有较大的应用潜力。
本发明所涉及的一种糖脂类生物表面活性剂的生产工艺，由以下步骤实现：
步骤一：发酵：
将液体发酵培养基调节pH6.0-6.5后，常规操作对发酵培养基灭菌处理，按液体重量5-8%无菌操作接入铜绿假单胞菌BQ11菌种，恒定温度31±1℃，搅拌速度180-220rpm，通风量0.25-0.28M3/min，罐压0.065-0.07MPa，持续发酵72-76h，苯酚硫酸法测定发酵液中BQ11产生的糖脂类生物表面活性剂含量达到8-10g/L时终止发酵；
液体发酵培养基的配方如下：
甘油5-8%、NaNO3 2.0-2.5g/L、(NH4)2SO4 2.5-3.0g/L、MgSO4·7H2O 0.5-0.8g/L、K2HPO4 2.0-2.5g/L、KH2PO4 2.0-2.5g/L、NaCl 1.0-1.5g/L、CaCl2·2H2O 0.1-0.2g/L、FeSO4·7H2O 0.1-0.2g/L、酵母浸出物1.0-1.5g/L、余量水。
步骤二：固液分离：
高效板式密闭过滤机在0.1-0.2MPa压力下除去发酵液中的菌体，获得棕红色澄清液体；
步骤三：制剂提取：
在步骤二获得的棕红色澄清液体中按照60mg-120mg/L的比例加入(NH4)2SO4，4℃静置10h，真空度18-20KPa的条件下，抽滤去除蛋白沉淀物，收集滤液，在40-45℃，真空度13-14KPa的条件下，减压浓缩至40-45%体积，获得棕红色浓缩液体制剂，即目的产品。
实施例1：
步骤一：发酵：
将液体发酵培养基调节pH6.0后，常规操作对发酵培养基灭菌处理，按液体重量5%无菌操作接入铜绿假单胞菌BQ11菌种，恒定温度30℃，搅拌速度180rpm，通风量0.25M3/min，罐压0.065MPa，持续发酵72h，苯酚硫酸法测定发酵液中BQ11产生的糖脂类生物表面活性剂含量达到8-10g/L时终止发酵；
按10L总配料体积配制液体发酵培养基，甘油0.5L、NaNO3 20g、(NH4)2SO4 25g、MgSO4·7H2O 5g、K2HPO4 20g、KH2PO4 20g、NaCl 10g、CaCl2·2H2O 1g、FeSO4·7H2O 1g、酵母浸出物10g，用蒸馏水定容至10L。
步骤二：固液分离：
高效板式密闭过滤机在0.1MPa压力下除去发酵液中的菌体，获得棕红色澄清液体；
步骤三：制剂提取：
在步骤二获得的棕红色澄清液体中按照60mg/L的比例加入(NH4)2SO4，4℃静置10h，真空度18KPa的条件下，抽滤去除蛋白沉淀物，收集滤液，在40℃，真空度13KPa的条件下，减压浓缩至40%体积，获得棕红色浓缩液体制剂，即目的产品。
实施例2：
步骤一：发酵：
将液体发酵培养基调节pH6.2后，常规操作对发酵培养基灭菌处理，按液体重量6%无菌操作接入铜绿假单胞菌BQ11菌种，恒定温度31℃，搅拌速度200rpm，通风量0.26M3/min，罐压0.068MPa，持续发酵74h，苯酚硫酸法测定发酵液中BQ11产生的糖脂类生物表面活性剂含量达到8-10g/L时终止发酵；
按10L总配料体积配制液体发酵培养基，甘油0.6L、NaNO3 22g、(NH4)2SO4 27g、MgSO4·7H2O 6g、K2HPO4 22g、KH2PO4 22g、NaCl 12g、CaCl2·2H2O 1.5g、FeSO4·7H2O 1.5g、酵母浸出物12g，用蒸馏水定容至10L。
步骤二：固液分离：
高效板式密闭过滤机在0.1MPa压力下除去发酵液中的菌体，获得棕红色澄清液体；
步骤三：制剂提取：
在步骤二获得的棕红色澄清液体中按照90mg/L的比例加入(NH4)2SO4，4℃静置10h，真空度19KPa的条件下，抽滤去除蛋白沉淀物，收集滤液，在42℃，真空度13KPa的条件下，减压浓缩至42%体积，获得棕红色浓缩液体制剂，即目的产品。
实施例3：
步骤一：发酵：
将液体发酵培养基调节pH6.5后，常规操作对发酵培养基灭菌处理，按液体重量8%无菌操作接入铜绿假单胞菌BQ11菌种，恒定温度32℃，搅拌速度220rpm，通风量0.28M3/min，罐压0.07MPa，持续发酵76h，苯酚硫酸法测定发酵液表面活性剂含量达到10g/L时终止发酵；
按10L总配料体积配制液体发酵培养基，甘油0.8、NaNO3 25g、(NH4)2SO4 30g、MgSO4·7H2O 8g、K2HPO4 25g、KH2PO4 25g、NaCl 15g、CaCl2·2H2O 2g、FeSO4·7H2O 2g、酵母浸出物15g，用蒸馏水定容至10L。
步骤二：固液分离：
高效板式密闭过滤机在0.2MPa压力下除去发酵液中的菌体，获得棕红色澄清液体；
步骤三：制剂提取：
在步骤二获得的棕红色澄清液体中按照120mg/L的比例加入(NH4)2SO4，4℃静置10h，真空度20KPa的条件下，抽滤去除蛋白沉淀物，收集滤液，在45℃，真空度14KPa的条件下，减压浓缩至45%体积，获得棕红色浓缩液体制剂，即目的产品。
     本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (2)

1.一种糖脂类生物表面活性剂的生产工艺，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：发酵：
将液体发酵培养基调节pH6.0-6.5后，常规操作对发酵培养基灭菌处理，按液体重量5-8%无菌操作接入铜绿假单胞菌BQ11（Pseudomonas aeruginosa）CGMCC No.7674菌种，恒定温度31±1℃，搅拌速度180-220rpm，通风量0.25-0.28M3/min，罐压0.065-0.07MPa，持续发酵72-76h，苯酚硫酸法测定发酵液中BQ11产生的糖脂类生物表面活性剂含量达到8-10g/L时终止发酵；
步骤二：固液分离：
高效板式密闭过滤机在0.1-0.2MPa压力下除去发酵液中的菌体，获得棕红色澄清液体；
步骤三：制剂提取：
在步骤二获得的棕红色澄清液体中按照60mg-120mg/L的比例加入(NH4)2SO4，4℃静置10h，真空度18-20KPa的条件下，抽滤去除蛋白沉淀物，收集滤液，在40-45℃，真空度13-14KPa的条件下，减压浓缩至40-45%体积，获得棕红色浓缩液体制剂，即目的产品；
步骤一中提到的液体发酵培养基的配方如下：
甘油5-8%、NaNO3 2.0-2.5g/L、(NH4)2SO4 2.5-3.0g/L、MgSO4·7H2O 0.5-0.8g/L、K2HPO4 2.0-2.5g/L、KH2PO4 2.0-2.5g/L、NaCl 1.0-1.5g/L、CaCl2·2H2O 0.1-0.2g/L、FeSO4·7H2O 0.1-0.2g/L、酵母浸出物1.0-1.5g/L、余量水；
步骤一中提到的铜绿假单胞菌BQ11于2013年6月3日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.7674。
2.如权利要求1所述的一种糖脂类生物表面活性剂的生产工艺所生产的一种糖脂类生物表面活性剂。
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