CN104263759A - 一种生物表面活性剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种表面活性剂的制备方法，具体涉及微生物发酵制备生物表面活性剂的方法。一种生物表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：1.将铜绿假单胞菌于LB液体培养基中进行活化；2.以废弃油脂为碳源，添加量为1％(w/v)，添加至培养基中制成发酵培养基，将活化的菌株接到该发酵培养基中进行发酵培养；3.在摇床上培养，条件是转速为150～160转/分钟，温度为30℃；4.将培养后的发酵液离心处理，离心后的上清液酸化后加等体积的乙酸乙酯进行萃取，萃取三次，将三次的萃取液合并，于45℃用旋转蒸发仪进行旋转蒸发，即可得到生物表面活性剂的粗品。由该方法制备出的生物表面活性剂，可生物降解，具有突出的绿色效应，并且原料价格低廉，来源广泛。
Description
技术领域
本发明涉及一种表面活性剂的制备工艺，具体涉及微生物发酵制备生物表面活性剂的方法。
背景技术
生物表面活性剂是微生物在一定条件下产生的同时具有亲水性和疏水性两种结构的代谢产物。除具有化学合成表面活性剂相同或相近的理化性质外，生物表面活性剂还具有结构复杂、专一性强，低毒性，可生物降解，环境友好等特点，某些生物表面活性剂还具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤等作用。
生物表面活性剂根据亲水部分的结构不同主要分为糖脂类、脂肪酸类、脂肽类和聚合表面活性剂。在这些生物表面活性剂中，糖脂类生物表面活性剂由于其高产量而得到了广泛的研究。
生物表面活性剂具有很多优于化学合成表面活性剂的特点:(l)可生物降解，不造成二次污染；(2)无毒或低毒；(3)一般不致敏，因此可作为食品和化妆品的添加剂；(4)可以利用工业有机废物进行廉价生产；(5)具有环境相容性，高的起泡性，能适应广泛的温度、pH和盐浓度；(6)结构多样，有望应用于特殊的领域。
生物表面活性剂在油轮油污清理、溢油治理、重油运输和加速受污位点生物修复等方面具有重要的作用。生物表面活性剂可以应用于工业和家用洗涤剂及化妆品、药物和化妆品工业、油田、食品工业等领域。生物表面活性剂以其独特的结构和特性，灵活多样的合成方法以及优良的生物降解性和低毒性，越来越受到人们的重视。
目前，限制生物表面活性剂在工业上广泛应用的主要因素是其过高的生产成本，而寻找价格低廉、来源广泛的原料作为微生物发酵生产生物表面活性剂的培养基，可有效降低其生产成本。在植物油的精炼过程中会产生大量有机废水，这类废水的特点是有机物和油脂含量高，但不含重金属和其他有毒物质，可作为微生物发酵生产生物表面活性剂的原料。如何降低生产成本是目前研发的主要目标，这需要选育优良的高产菌株，合适的廉价培养基，开发高附加值产品，这正是本发明要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种以饭馆多次烤炼的废弃油脂，生产生物表面活性剂的方法。由该方法制备出的生物表面活性剂，可生物降解，具有突出的绿色效应，并且原料价格低廉，来源广泛；制备的表面活性剂具有很好的表面活性性能，可用于食品、化妆品、农药乳化剂，颜料分散剂，纺织、造纸以及油田助剂。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方是：一种生物表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
1、将铜绿假单胞菌于LB液体培养基中进行活化；
2、以废弃油脂为碳源，添加量为1％(w/v)，添加至培养基中制成发酵培养基，将活化的菌株接到该发酵培养基中进行发酵培养；
3、在摇床上培养，条件是转速为150～160转/分钟，温度为30℃；
4、将培养后的发酵液离心处理,离心后的上清液酸化后加等体积的乙酸乙酯进行萃取，萃取三次，将三次的萃取液合并，于45℃用旋转蒸发仪进行旋转蒸发，即可得到生物表面活性剂的粗品。
本发明的一种生物表面活性剂的制备方法，所述的废弃油脂来源于饭馆，由饭馆的废弃油多次烤炼制成。
本发明的一种生物表面活性剂的制备方法，所述发酵培养基的组成成分(g/L)如下：
KH2PO4 0.38g，K2HPO4 0.6g，NaNO3 1.0g，FeCl3 0.05g，MgCl2 0.2g，废弃油脂10g。
本发明的一种生物表面活性剂的制备方法，铜绿假单胞菌的最佳活化时间为12h。
本发明的一种生物表面活性剂的制备方法，培养两天后的发酵液于10000转/分离心10分钟后进行萃取。
本发明的一种生物表面活性剂的制备方法，所述的上清液酸化为离心后的上清液用6M的盐酸调pH至2。
本发明的一种生物表面活性剂的制备方法，用铜绿假单胞菌以废弃油脂为底物进行发酵培养，然后对发酵液进行萃取蒸发处理即可得到生物表面活性剂的粗品，该粗品的主要成分为鼠李糖脂。最后对该生物表面活性剂进行了一些表面活性分析，证明了此生物表面活性剂稳定性高，应用广。
本发明的一种生物表面活性剂的制备方法，具有以下有益效果：
1.本发明采用废弃油脂为主要原料，原料广泛存在容易获取，同时废弃油脂也是地沟油的主要组成之一，以它为原料可以减少其对环境及人身的危害；
2.本发明制备工艺简单，产品环保无毒、生物降解性好，具有较低的表面张力以及临界胶束浓度、优良的乳化性能，可用于食品、化妆品、农药乳化剂，颜料分散剂，纺织、造纸以及油田助剂。
附图说明
图1.本发明的生物表面活性剂的制备方法发酵培养基碳源优化结果；
图2本发明的生物表面活性剂的制备方法底物消耗及产量曲线；
图3本发明的方法制备的生物表面活性剂的CMC(临界胶束浓度)曲线；
图4本发明的方法制备的生物表面活性剂的盐度稳定性；
图5本发明的方法制备的生物表面活性剂的pH稳定性；
图6本发明的方法制备的生物表面活性剂的温度稳定性。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的一种生物表面活性剂的制备方法做详细介绍。
实施例1 将饭馆的废弃油脂经多次烤炼作为碳源生产生物表面活性剂，发酵培养基组成成分(g/L)如下：KH2PO4 0.38g，K2HPO4 0.6g，NaNO3 1.0g，FeCl3 0.05g，MgCl2 0.2g，废弃油脂10g。
将活化12h的铜绿假单胞菌2mL接种到50mL的上述以废弃油脂为碳源的发酵培养基中，反应在250mL的三角瓶中进行，于摇床上培养，摇床参数为：转速150-160转/分，温度30℃。培养2天后，将发酵液在10000转/分离心10分钟，上清液用6M的盐酸调其pH值到2，用等体积的乙酸乙酯于45℃下旋转蒸发得表面活性剂粗品。得到生物表面活性剂粗品产率为4g/L,其对温度、pH和温度都有较好地稳定性，且产品的临界胶束100mg/L，表面张力值为25mN/m。
实施例2 本发明的一种生物表面活性剂的制备方法，与常规方法的对比实验。
本发明的一种生物表面活性剂的制备方法，对发酵培养基的碳源进行优化，采用废弃油脂为碳源，结果如图1所示：图中显示了实验采用了水溶性的底物如葡萄糖、蔗糖等，非水溶性的底物如烤鸭油、柴油等，其中以烤鸭油为碳源时溶液表面张力最低，同时烤鸭油是一种低品质的油，一般会被人们丢弃，故以它为底物生产生物表面活性剂可以大大的降低生产成本。
图2所示为底物消耗及产量曲线：每隔12h取样进行碳源、氮源消耗及生物表面活性剂产量的测定。从图2中可以看出该菌在12h后开始产生生物表面活性剂，菌体基本上处于稳定期阶段，从烤鸭油与硝酸钠的消耗来看，该生物表面活性剂的产生有一定的底物依赖性。
图3是本发明的方法制备的生物表面活性剂的CMC(临界胶束浓度)曲线；从浓度与表面张力曲线看出，本发明的方法制备的生物表面活性剂的CMC值大约为100mg/L，比一般化学表面活性剂的CMC值(SDS2120mg/L，吐温2060mg/L)低1-2个数量级，降低溶液的表面张力至一定值时，使用的浓度越低，应用效率越高。因此本发明的方法制备的生物表面活性剂比一般的化学表面活性剂在性能方面更优越。
图4～6显示本发明的方法制备的生物表面活性剂对盐度、pH和温度都有较好地稳定性，但也可看出其较适的pH值为6，相比于高温来说更适宜低温。
Claims (6)
1.一种生物表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)、将铜绿假单胞菌于LB液体培养基中进行活化；
(2)、以废弃油脂为碳源，添加量为1％(w/v)，添加至培养基中制成发酵培养基，将活化的菌株接到该发酵培养基中进行发酵培养；
(3)、在摇床上培养，条件是转速为150～160转/分钟，温度为30℃；
(4)、将培养后的发酵液离心处理,离心后的上清液酸化后加等体积的乙酸乙酯进行萃取，萃取三次，将三次的萃取液合并，于45℃用旋转蒸发仪进行旋转蒸发，即可得到生物表面活性剂的粗品。
2.根据权利要求1所述的生物表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述的废弃油脂来源于饭馆，由饭馆的废弃油多次烤炼制成。
3.根据权利要求1所述的生物表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述发酵培养基的组成成分(g/L)如下：KH2PO4 0.38g，K2HPO4 0.6g，NaNO3 1.0g，FeCl3 0.05g，MgCl2 0.2g，废弃油脂10g。
4.根据权利要求1～3任一项所述的生物表面活性剂的制备方法，其特征在于：铜绿假单胞菌的最佳活化时间为12h。
5.根据权利要求1～3任一项所述的生物表面活性剂的制备方法，其特征在于：培养两天后的发酵液于10000转/分离心10分钟后进行萃取。
6.根据权利要求1～3任一项所述的生物表面活性剂的制备方法，其特征在于：所述的上清液酸化为离心后的上清液用6M的盐酸调pH至2。
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