CN1102960C

CN1102960C - 一种甘油酯类生物表面活性剂的制备方法

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Publication number: CN1102960C
Application number: CN99114351A
Authority: CN
Inventors: 陈坚; 华兆哲; 伦世仪
Original assignee: WUXI LIGHT INDUSTRY UNIV
Current assignee: WUXI LIGHT INDUSTRY UNIV
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2003-03-12
Anticipated expiration: 2019-07-30
Also published as: CN1242256A

Abstract

一种甘油酯类生物表面活性剂的制备方法，该法用南极假丝酵母作菌种，在一种最佳培养条件下，进行代谢调节制备甘油酯类化合物。本发明可采用廉价和废弃的石油烃、矿物油废物作为碳源，改进了培养方法，降低了成本。本发明的产物可作为疏水性有机污染物生物处理的促进剂，并提出了其应用的有效配方。该生物表面活性剂无毒，易降解，对环境无二次污染，对人畜安全；还可替代化学合成表面活性剂，用于日化、纺织、食品等工业。

Description

一种甘油酯类生物表面活性剂的制备方法

本发明是一种生物工程。

微生物在以碳氢化合物为原料的发酵过程中，可以较大量地合成并分泌出具有一定表面活性的代谢物质，如糖脂、脂肽、中性类脂衍生物(包括甘油酯)等，这类在分子结构上与化学合成的表面活性剂相似、具有改变两相界面性质的物质称为生物表面活性剂(Biosurfactant，简称BS)。生物表面活性剂应用最广泛的领域是石油工业(石油三次开采和控制溢油)、食品工业(乳化剂、防腐剂等)和农业(土壤改良、植保和杀虫剂等)，在化妆品和医药工业上的应用也很有潜力，此外，在当前环境保护中的应用也正越来越受到重视，因为在污染现场修复中经常需要添加化学合成表面活性剂以增强有机物的乳化与溶解，而以生物表面活性剂代替化学表面活性剂具有安全无毒、无二次污染等优点。

从目前研究情况来看，生物表面活性剂主要集中在发酵生产的研究上，如中科院上海有机化学研究所用节杆菌(Arthrobacter Simplex)生产海藻糖脂类生物表面活性剂(CN85104026A)，日本花王石碱株式会社用球拟酵母(Torulopsis sp.)生产槐糖脂类生物表面活性剂(特许公报：昭和57——902785，92786)，日本S.Itoh实验室用假单胞菌(Pseudomonas sp.)生产鼠李糖脂生物表面活性剂(J.Antibiotics 23，855，1971)，德国Wagner实险室用红球菌(Rodococcus ergthropolis)生产海藻糖脂生物表面活性剂等。但是目前生物表面活性剂由于生产及提取的成本较高而难以达到工业化生产的水平。

为了使生物表面活性剂充分发挥其优点得到较好应用，必须改进培养方法，降低成本，开发新的生物表面活性剂品种。

本发明是一种微生物生产非离子型生物表面活性剂的方法，具体地说是一种用南极假丝酵母(Candida anterctica)生产甘油酯类的方法。本发明所用南极假丝酵母(Candida anterctica IFO 10182)为已有技术，购自日本发酵研究所。本发明方法包括用南极假丝酵母作菌种，在最佳培养条件下，进行代谢调节制备甘油酯类生物表面活性剂。本发明的产物可作为疏水性有机污染物生化处理的促进剂，并提出了应用于疏水性有机污染物生化处理的有效配方。

用本发明的南极假丝酵母在培养条件下，进行代谢调节制备甘油酯类生物表面活性剂的方法，即在南极假丝酵母存在下的培养物中加入酸，调pH至2-5，以0.5-2.0vvm的空气或富含氧气的空气通入培养物，培养温度为20-40℃，最佳为25-30℃，在培养液中含有铵盐、硝酸盐、胺或酰胺作为氮源以及其它为繁殖细胞所必需的无机盐类和生长因子，正烷烃、原油、馏分油可作为碳源，但最好用正烷烃。发酵终了，发酵液离心除去细胞，清液在60-90℃下蒸发至干，用热乙醇或氯仿抽滤，然后在60-90℃下再次蒸发去除溶剂可得到甘油酯类生物表面活性剂。

在上述方法中，本发明用南极假丝酵母生产甘油酯的最佳培养条件是，可用玉米浆、蛋白胨、牛肉汁、酵母膏作有机营养源，但用蛋白胨最好，用量控制在0.05-0.3％(m/v)。另外该微生物对微量元素也有特殊要求，Mg²⁺要控制一定量，培养液中MgSO₄·7H₂O含有0.01-0.04％(m/v)。发酵液中碳源控制在8-20％(v/v)，氮源控制在0.1-0.5％(m/v)。发酵前控制pH2-5之间，用盐酸或硫酸调节。

本发明所用装置为全自动发酵罐，体积为2-3OL。

利用本发明方法，南极假丝酵母在上述条件下发酵获得的甘油酯类生物表面活性剂配成混合溶剂，可直接用于增强疏水性有机污染物的生物处理。具体溶剂配方组成为(重量百分)：

(A)甘油酯类生物表面活性剂 40-60％

(B)硝酸盐、铵盐、胺或酰胺作氮源30-40％

(C)磷酸盐(0.02-0.1％浓度) 10-20％

本发明方法的主要优点在于可用各种廉价和废弃的石油烃、矿物油废物作为碳源生产生物表面活性剂，既降低成本，又去除废物。本发明的产物生物表面活性剂为疏水性有机污染物生物处理的促进剂，可以提高污染物的乳化能力，增加其与降解微生物之间的接触，提高微生物对污染物的摄取能力，从而能提高污染物的去除效率。本产品使用简便，无毒，易降解，对环境无二次污染，对人畜安全。本发明的产物可以替代化学合成表面活性剂，还可用于日化、纺织、食品等工业。

实施例一：

一个2升自控发酵罐，装1.6L培养液，成份为：正十一烷160ml，蛋白胨1.6g，硝酸钠3.2g，KH₂PO₄ 0.3g，MgSO₄·7H₂O 0.3g，用盐酸调节pH3.0。接入南极假丝酵母(Candida antarctica)种子120ml，温度28℃，搅拌转速600转/分，通入空气量为1.0vvm，发酵144小时，得到含表面活性剂培养液1.2L，此时发酵培养基的表面张力为36.4mN/m(30℃下测定)。发酵液离心除去细胞，在80℃下蒸发至干，用热乙醇抽滤，在70℃下再次蒸发去除溶剂可得表面活性剂。

实施例二：

一个2升自控发酵罐，装1.6L培养液，成份为：正十六烷140ml，酵母膏2.0g，尿素1.6g，KH₂PO₄ 0.3g，MgSO₄·7H₂O 0.2g，用盐酸调节pH5.0。接入南极假丝酵母(Candida antarctica)种子120ml，温度28℃，搅拌转速600转/分，通入空气量为2.0vvm，发酵144小时，得到含表面活性剂培养液1.2L，此时发酵培养基的表面张力为33.4mN/m(30℃下测定)。发酵液离心除去细胞，在80℃下蒸发至干，用热乙醇抽滤，在70℃下再次蒸发去除溶剂可得表面活性剂。

实施例三：

一个500ml三角瓶，装50ml培养液，成份为：煤油7.5ml，玉米浆0.1g，硫酸铵0.25g，KH₂PO₄ 0.01g，MgSO₄·7H₂O 0.02g，用硫酸调节pH4.0。接入南极假丝酵母(Candida antarctica)种子4ml，温度28℃，摇床转速200转/分，发酵144小时，得到含表面活性剂培养液45ml，此时发酵培养基的表面张力为30.5mN/m(30℃下测定)。发酵液离心除去细胞，在80℃下蒸发至干，用热乙醇抽滤，在70℃下再次蒸发去除溶剂可得表面活性剂。

应用实施例

取组分(A)50％、(B)35％和(C)15％混合均匀(总量1.0g)，加入1L废水中(含煤油污染物以COD5000mg/L计)，废水中活性污泥含量为2-8g干重/L(活性污泥可由城市污水处理厂获得)，通入空气，使水中溶解氧含量在2-8mg/L，反应10小时后COD去除率为95％。

Claims

1.一种表面活性剂甘油酯化合物的微生物制备方法，其特征在于用南极假丝酵母作菌种，在培养温度为20～40℃下，以0.5～2.0vvm的空气或富含氧气的空气通入培养基，发酵前酸调PH 2～5，在培养液中含有铵盐、硝酸盐、胺或酰胺作为氮源，用量控制在0.1～0.5％(m/v)，含有正烷烃或原油作为碳源，用量控制在8～20％(v/v)，用玉米浆、蛋白胨、牛肉汁或酵母膏作有机营养源，用量为0.05～0.3％(m/v)，含有MgSO₄·7H₂O 0.01～0.04％(m/v)，发酵结束后，将发酵液离心除去细胞，清液在60～90℃下蒸发至干，用热乙醇或氯仿抽滤，然后在60～90℃下再次蒸发去除溶剂得到甘油脂生物表面活性剂。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中培养温度为25～30℃。