脂肽類生物表面活性劑的提取工藝及其乳化性的研究.pdf

1、脂肽類生物表面活性劑（LipopeptidesBiosurfactants）主要是由芽孢桿菌產生的一類胞外分泌的次級代謝產物。它們具有生物相容性、生物降解性、較高的表面活性及抗菌活性等特性，其超強的表面活性被廣泛應用于石油開采、環(huán)境治理、生物醫(yī)療、農業(yè)、化妝品和食品工業(yè)等領域。目前，對脂肽類表面活性劑研究較多的是表面活性素(surfactin)，但由于生產成本等方面的原因，難以大規(guī)模的工業(yè)化生產，限制其廣泛應用。因此，選育高產菌株，改進

2、發(fā)酵工藝和提取工藝，降低生產成本是目前迫切需要解決的問題。
　　基于前期大豆油作消泡劑顯著提高抗菌脂肽產量的研究基礎上，本研究以大豆油作消泡劑，對高產菌株Bacillusamyloliquefaciensfmb50進行發(fā)酵生產，開展Bacillusamyloliquefaciensfmb50產surfactin的高效提取工藝研究。同時，對純化的surfactin乳化性及其應用進行了初步研究，旨在為surfactin工業(yè)化生產和應用

3、提供依據(jù)。研究結果分述如下:
　　1.脂肽類生物表面活性劑的提取。采用絮凝的方法對發(fā)酵液進行預處理，首先通過單因素實驗篩選最佳絮凝劑。其次，利用PB（Plackett-BurmanScreeningDesign）設計對影響surfactin提取中的關鍵因素進行篩選，并采用中心復合實驗對篩選出的關鍵因素進行了優(yōu)化。最后，采用打孔法對發(fā)酵液的抑菌性進行了研究。結果表明，在CaCl2、AlCl3、CaCl2和Na2HPO4、AlCl3和

4、Na2HPO4、生化絮凝劑中，生化絮凝劑具有最好的絮凝效果，且生化絮凝劑為0.20％，surfactin回收率達88.43％;篩選出影響surfactin提取的關鍵因素為乙醇添加量和發(fā)酵液初始pH;確定最佳絮凝條件為乙醇添加量160％、pH為8、0.2％生化絮凝劑，此時surfactin回收率達94.54％，驗證實驗surfactin回收率為93.21％;確定了surfactin具有較廣范圍的抑菌譜，它對革蘭氏陽性菌、陰性菌都有較強的抑

5、制作用，對霉菌也有一定的效果。
　　2.脂肽類生物表面活性劑的純化與鑒定。采用大孔樹脂吸咐法對surfactin粗樣后surfactin粗品進行純化。靜態(tài)吸附結果表明，D101型大孔樹脂對surfactin的回收率最高。其中，吸附量166.27mg.g-1，吸附率為89.28％，解吸率為80.64％，surfactin回收率達到72.00％，純度為32.90％。動態(tài)吸附條件為上樣濃度8.853g/L，上樣量5BV，洗脫速率2mL/

6、min，洗脫劑用量13BV，surfactin的回收率達82.36％，純度為85.75％。紅外光譜分析結果顯示，該物質同時具有環(huán)狀肽鏈和脂肪烴鏈的結構。將純化樣品用制備型HPLC進一步純化，分別收得1a、1b、2a、2b、2c、3峰，經LC-MS/ESI-MS分析，結果依次是m/z為994.10、994.31、1008.26、1008.27、（1008.34和1022.32）、1036.48的surfactinC13～C15同系物。經二

7、級質譜分析2a、2b和3峰surfactin的第七位氨基酸為Leu或Ile。
　　3.脂肽類生物表面活性劑乳化性及其應用研究。采用白金板法對surfactin的表面活性進行了研究，并用濁度法和離心法對其乳化性進行了研究，以及surfactin在花生蛋白飲料中的應用研究。結果表明，surfactin的臨界膠束濃度為9.03×10-5mol/L，可將水的表面張力由73.98mN/m降最低至27.48mN/m。在濃度為1×10-3mol

8、/L～1.2×10-2mol/L的氯化鈉溶液中，surfactin溶液的表面張力隨鹽濃度升高逐漸降低并最終穩(wěn)定在34mN/m;surfactin在121℃20min處理后，其表面張力仍能保持在37.10mN/m;在pH為2～12范圍內，其表面活性穩(wěn)定并良好;表明surfactin具有較強的鹽濃度、溫度、pH的耐受性。濁度法測得surfactinHLB值為14，對所需HLB值為12～16的油相乳化性能良好，并且對花生乳具有較好的乳化作用，