鼠李糖脂的發(fā)酵、分離及應(yīng)用研究.pdf

1、鼠李糖脂作為一種生物表面活性劑，可以顯著降低體系的表/界面張力，且具有熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、低毒性和生物可降解性，是一種典型的綠色產(chǎn)品，因而可被廣泛應(yīng)用于石油、環(huán)境、食品和醫(yī)藥等工業(yè)領(lǐng)域，甚至在農(nóng)業(yè)上也有諸多應(yīng)用。然而，目前對(duì)于鼠李糖脂來(lái)說(shuō)，普遍存在著產(chǎn)量低、生產(chǎn)規(guī)模小和分離成本高等問(wèn)題，導(dǎo)致其使用成本高，限制了其在工業(yè)規(guī)模上的廣泛應(yīng)用。因此，本論文分別對(duì)鼠李糖脂的發(fā)酵工藝和分離方法進(jìn)行研究，并考察將成本低廉的去菌體發(fā)酵液直接用作生物農(nóng)

2、藥的可行性，為鼠李糖脂的工業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
　　本論文先分別對(duì)發(fā)酵培養(yǎng)基配方、發(fā)酵工藝以及發(fā)酵中的消泡方法進(jìn)行優(yōu)化和探索。首先，建立了快速定量鼠李糖脂組分的薄層層析(TLC)-光密度分析法，該方法對(duì)單、雙鼠李糖脂的加標(biāo)回收率分別在96.6％～102.7％和97.8％～102.0％之間;隨后，利用Plackett-Burman實(shí)驗(yàn)、最陡爬坡實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面法對(duì)發(fā)酵培養(yǎng)基配方進(jìn)行優(yōu)化，獲得幾個(gè)關(guān)鍵培養(yǎng)基組分的組成分別為:NaNO3，7.

3、7 g/L; MgSO4，0.26 g/L;微量元素，3.8 mL/L。經(jīng)搖瓶驗(yàn)證，培養(yǎng)至96 h，鼠李糖脂最高產(chǎn)量為38.0 g/L，比初始培養(yǎng)基產(chǎn)量提高81.0％。然后，于10L發(fā)酵罐中進(jìn)行了鼠李糖脂批式發(fā)酵和補(bǔ)料分批發(fā)酵，并分別建立其發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型，確定了最優(yōu)的補(bǔ)料分批發(fā)酵工藝（流加碳源、微量元素和硝酸鈉），在此工藝下至發(fā)酵終點(diǎn)(96h)，鼠李糖脂的最高產(chǎn)量為40.5 g/L;將上述最優(yōu)流加發(fā)酵工藝用于50 L和500 L發(fā)酵罐的

4、中試生產(chǎn)，鼠李糖脂的最高產(chǎn)量分別為38.8 g/L(99 h)和36.0 g/L(100 h)。此外，我們利用10 L發(fā)酵的數(shù)據(jù)，分別建立鼠李糖脂和菌體濃度的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，將其用于50 L和500 L發(fā)酵罐的預(yù)測(cè)，精確度較高，可為鼠李糖脂的中試發(fā)酵生產(chǎn)過(guò)程提供動(dòng)態(tài)模擬。最后，我們針對(duì)鼠李糖脂發(fā)酵中泡沫問(wèn)題，找到了合適的有機(jī)溶劑消泡劑，首次開(kāi)發(fā)了同時(shí)利用乙醇作為消泡劑和碳源的發(fā)酵工藝，并在2L和50 L發(fā)酵罐中進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。
　

5、　隨后，我們考察了鼠李糖脂的理化性質(zhì)，首次發(fā)現(xiàn)鼠李糖脂溶于正己烷是因?yàn)槭罄钐侵?正己烷反膠束的形成。根據(jù)這一性質(zhì)，我們利用正己烷為萃取劑來(lái)分離鼠李糖脂，以代替常規(guī)的高毒性氯仿溶劑。正己烷對(duì)發(fā)酵液中鼠李糖脂的最佳萃取pH為4.5，在此條件下萃取2次后，萃取率達(dá)85％，萃取物純度為80％;對(duì)于酸沉的粗鼠李糖脂，最佳萃取pH為4.5，在此條件下萃取3次后，萃取率達(dá)99.0％，萃取物純度為98.8％。
　　最后，我們采用廉價(jià)的去菌體鼠李糖

6、脂發(fā)酵液有效地抑制了多種植物病原菌，包括卵菌類(lèi)、接合菌類(lèi)和子囊菌類(lèi)，且效果與鼠李糖脂萃取濃縮物相當(dāng)。其中，對(duì)于去菌體發(fā)酵液，起主要抑菌作用的為雙鼠李糖脂。此外，鼠李糖脂對(duì)于兩型繁殖植物病原菌具有較好的抑制效果，進(jìn)一步擴(kuò)大了其作為生物農(nóng)藥的應(yīng)用范圍。植株的體內(nèi)試驗(yàn)表明，鼠李糖脂可以有效地控制番茄晚疫病菌，且鼠李糖脂具有較高的生物安全性，至1000μg/mL尚未發(fā)現(xiàn)具有植物毒性。
　　總之，本文通過(guò)對(duì)鼠李糖脂發(fā)酵、分離過(guò)程以及應(yīng)用的研