脂肽類(lèi)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(lèi)生物表面活性劑（LipopeptidesBiosurfactants）主要是由芽孢桿菌產(chǎn)生的一類(lèi)胞外分泌的次級(jí)代謝產(chǎn)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(qiáng)的表面活性被廣泛應(yīng)用于石油開(kāi)采、環(huán)境治理、生物醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、化妝品和食品工業(yè)等領(lǐng)域。目前，對(duì)脂肽類(lèi)表面活性劑研究較多的是表面活性素(surfactin)，但由于生產(chǎn)成本等方面的原因，難以大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，限制其廣泛應(yīng)用。因此，選育高產(chǎn)菌株，改進(jìn)

2、發(fā)酵工藝和提取工藝，降低生產(chǎn)成本是目前迫切需要解決的問(wèn)題。
　　基于前期大豆油作消泡劑顯著提高抗菌脂肽產(chǎn)量的研究基礎(chǔ)上，本研究以大豆油作消泡劑，對(duì)高產(chǎn)菌株Bacillusamyloliquefaciensfmb50進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)，開(kāi)展Bacillusamyloliquefaciensfmb50產(chǎn)surfactin的高效提取工藝研究。同時(shí)，對(duì)純化的surfactin乳化性及其應(yīng)用進(jìn)行了初步研究，旨在為surfactin工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用

3、提供依據(jù)。研究結(jié)果分述如下:
　　1.脂肽類(lèi)生物表面活性劑的提取。采用絮凝的方法對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行預(yù)處理，首先通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)篩選最佳絮凝劑。其次，利用PB（Plackett-BurmanScreeningDesign）設(shè)計(jì)對(duì)影響surfactin提取中的關(guān)鍵因素進(jìn)行篩選，并采用中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)對(duì)篩選出的關(guān)鍵因素進(jìn)行了優(yōu)化。最后，采用打孔法對(duì)發(fā)酵液的抑菌性進(jìn)行了研究。結(jié)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(dá)88.43％;篩選出影響surfactin提取的關(guān)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(shí)surfactin回收率達(dá)94.54％，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)surfactin回收率為93.21％;確定了surfactin具有較廣范圍的抑菌譜，它對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌、陰性菌都有較強(qiáng)的抑

5、制作用，對(duì)霉菌也有一定的效果。
　　2.脂肽類(lèi)生物表面活性劑的純化與鑒定。采用大孔樹(shù)脂吸咐法對(duì)surfactin粗樣后surfactin粗品進(jìn)行純化。靜態(tài)吸附結(jié)果表明，D101型大孔樹(shù)脂對(duì)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(dá)到72.00％，純度為32.90％。動(dòng)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(dá)82.36％，純度為85.75％。紅外光譜分析結(jié)果顯示，該物質(zhì)同時(shí)具有環(huán)狀肽鏈和脂肪烴鏈的結(jié)構(gòu)。將純化樣品用制備型HPLC進(jìn)一步純化，分別收得1a、1b、2a、2b、2c、3峰，經(jīng)LC-MS/ESI-MS分析，結(jié)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(jīng)二

7、級(jí)質(zhì)譜分析2a、2b和3峰surfactin的第七位氨基酸為L(zhǎng)eu或Ile。
　　3.脂肽類(lèi)生物表面活性劑乳化性及其應(yīng)用研究。采用白金板法對(duì)surfactin的表面活性進(jìn)行了研究，并用濁度法和離心法對(duì)其乳化性進(jìn)行了研究，以及surfactin在花生蛋白飲料中的應(yīng)用研究。結(jié)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(nèi)，其表面活性穩(wěn)定并良好;表明surfactin具有較強(qiáng)的鹽濃度、溫度、pH的耐受性。濁度法測(cè)得surfactinHLB值為14，對(duì)所需HLB值為12～16的油相乳化性能良好，并且對(duì)花生乳具有較好的乳化作用，