脂肽类生物表面活性剂的提取工艺及其乳化性的研究

【摘要】脂肽类生物表面活性剂(LipopeptidesBiosurfactants)主要是由芽孢杆菌产生的一类胞外分泌的次级代谢产物。它们具有生物相容性、生物降解性、较高的表面活性及抗菌活性等特性,其超强的表面活性被广泛应用于石油开采、环境治理、生物医疗、农业、化妆品和食品工业等领域。目前,对脂肽类表面活性剂研究较多的是表面活性素(surfactin),但由于生产成本等方面的原因,难以大规模的工业化生产,限制其广泛应用。因此,选育高产菌株,改进发酵工艺和提取工艺,降低生产成本是目前迫切需要解决的问题。基于前期大豆油作消泡剂显著提高抗菌脂肽产量的研究基础上,本研究以大豆油作消泡剂,对高产菌株Bacillusamyloliquefaciensfmb50进行发酵生产,开展Bacillusamyloliquefaciensfmb50产surfactin的高效提取工艺研究。同时,对纯化的surfactin乳化性及其应用进行了初步研究,旨在为surfactin工业化生产和应用提供依据。研究结果分述如下：1.脂肽类生物表面活性剂的提取。采用絮凝的方法对发酵液进行预处理,首先通过单因素实验筛选最佳絮凝剂。其次,利用PB(Plackett-BurmanScreeningDesign)设计对影响surfactin提取中的关键因素进行筛选,并采用中心复合实验对筛选出的关键因素进行了优化。最后,采用打孔法对发酵液的抑菌性进行了研究。结果表明,在CaCl2、AlCk3、CaCl2和Na2HPO4、AlCl3和Na2HPO4、生化絮凝剂中,生化絮凝剂具有最好的絮凝效果,且生化絮凝剂为0.20%,surfactin回收率达88.43%；筛选出影响surfactin提取的关键因素为乙醇添加量和发酵液初始pH；确定最佳絮凝条件为乙醇添加量160%、pH为8、0.2%生化絮凝剂,此时surfactin回收率达94.54%,验证实验surfactin回收率为93.21%；确定了surfactin具有较广范围的抑菌谱,它对革兰氏阳性菌、阴性菌都有较强的抑制作用,对霉菌也有一定的效果。2.脂肽类生物表面活性剂的纯化与鉴定。采用大孔树脂吸咐法对surfactin粗样后surfactin粗品进行纯化。静态吸附结果表明,D101型大孔树脂对surfactin的回收率最高。其中,吸附量166.27mg·g-1,吸附率为89.28%,解吸率为80.64%,surfactin回收率达到72.00%,纯度为32.90%。动态吸附条件为上样浓度8.853g/L,上样量5BV,洗脱速率2mL/min,洗脱剂用量13BV,surfactin的回收率达82.36%,纯度为85.75%。红外光谱分析结果显示,该物质同时具有环状肽链和脂肪烃链的结构。将纯化样品用制备型HPLC进一步纯化,分别收得1a、1b、2a、2b、2c、3峰,经LC-MS/ESI-MS分析,结果依次是m/z为994.10、994.31、1008.26、1008.27、(1008.34和1022.32)、1036.48的surfactinC13～C15同系物。经二级质谱分析2a、2b和3峰surfactin的第七位氨基酸为Leu或Ile。3.脂肽类生物表面活性剂乳化性及其应用研究。采用白金板法对surfactin的表面活性进行了研究,并用浊度法和离心法对其乳化性进行了研究,以及surfactin在花生蛋白饮料中的应用研究。结果表明,surfactin的临界胶束浓度为9.03×10-5mol/L,可将水的表面张力由73.98mN/m降最低至27.48mN/m。在浓度为1×10-3mol/L～1.2×10-2mol/L的氯化钠溶液中,surfactin溶液的表面张力随盐浓度升高逐渐降低并最终稳定在34mN/m;surfactin在121℃20min处理后,其表面张力仍能保持在37.10mN/m;在pH为2～12范围内,其表面活性稳定并良好；表明surfactin具有较强的盐浓度、温度、pH的耐受性。浊度法测得surfactinHLB值为14,对所需HLB值为12～16的油相乳化性能良好,并且对花生乳具有较好的乳化作用,其效果较蔗糖酯好。
【作者】戴超；
【导师】吕凤霞；
【作者基本信息】南京农业大学，食品工程，2013，硕士
【关键词】脂肽类生物表面活性剂；Surfactin；提取；鉴定；乳化性；

【参考文献】
[1]罗小元,邵士凯,关新平,赵渊洁.多智能体最优持久编队动态生成与控制[J].自动化学报,2013,09:1431-1438.
[2]李志英.小麦白粉菌无毒基因遗传分析及其遗传图谱的初步构建[D].中国农业大学,植物病理学,2004,硕士.
[3]朱璐瑶.二氧化氯杀灭拟柱孢藻过程中藻毒素的释放与降解研究[D].广东工业大学,市政工程,2014,硕士.
[4]李生虎,贾树森,孙莎莎.风电系统距离Ⅲ段保护动作特性分析[J].电力系统自动化,2011,05:31-35+41.
[5]龙立中.风力发电系统中多电平变流器共模电压抑制技术研究[D].华东交通大学,电力电子与电力传动,2013,硕士.
[6]李延新.东巴经《禳垛鬼仪式·烧嘎巴火把驱鬼经》造字及用字研究[D].西南大学,语言学及应用语言学,2014,硕士.
[7]赵振峰.发电集团燃煤调配优化及系统开发[D].华中科技大学,热能工程,2013,硕士.
[8]王军,伍水生,赵文波,廉培超,王亚明.石墨烯基纳米材料吸附水溶液中离子研究进展[J].化工新型材料,2013,12:25-27.
[9]黄先莉.蓄电池组无线监测系统的数据分析和智能化故障检测研究[D].华中师范大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[10]雷香丽.大鼠骨髓间充质干细胞的体外培养及体内移植实验性研究[D].南方医科大学,内科学,2012,硕士.
[11]王德兴,胡学钢,王浩.基于量化概念格的关联规则挖掘[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2002,05:678-682.
[12]李桥.多语背景儿童“的”字结构偏误的调查和分析——以泰国St.Mark国际学校5～7岁儿童为例[J].现代语文(语言研究版),2014,12:86-90.
[13]安乔.甘脲的硝基衍生物的合成研究[D].南京理工大学,应用化学,2013,硕士.
[14]尹玲桃.糖尿病并发抑郁症细胞模型的建立及中药保护作用[D].湖南中医药大学,中药学,2014,硕士.
[15]王曼.分子筛中金属配合物的电化学研究[D].太原理工大学,化学工艺,2004,硕士.
[16]张惠明,龚英利,赵奎翰,刘雄,高建东,李宗立.天然气发动机预燃室式燃烧系统的研究[J].农业机械学报.2004(01)
[17]张昊.低年段小学生错别字成因类型及改进策略[D].沈阳师范大学,课程与教学论,2014,硕士.
[18]孙在冠,李树荣.一种利用切比雪夫逼近求解库存最优控制的方法[J].控制与决策,2009,05:797-800.
[19]周铨.我国养老金制度改革研究[D].华中师范大学,公共管理,2014,硕士.
[20]张锐坤.个人信用量表编制及社会信用现状调查[D].苏州大学,应用心理学（专业学位）,2014,硕士.
[21]刘小刚.汽车消费信贷价值链分析与博弈研究[D].北京交通大学,2007.
[22]赵鹏.对外汉语教材中的儿化研究[D].上海外国语大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[23]韩有文.肉桂醛对呼吸道合胞病毒感染宿主HeLa细胞细胞凋亡及Caspase-3，Bcl-2和Bax的影响[D].佳木斯大学,内科学（专业学位）,2014,硕士.
[24]高向华.银/沸石复合抗菌剂的制备及性能研究[D].太原理工大学,材料加工工程,2004,硕士.
[25]杨潇潇.“组合汉语”视野下的汉语作为第二语言口语教学设计研究[D].安徽大学,汉语国际教育,2014,硕士.
[26]张世爵.武钢5号高炉长期封炉后的炉况恢复[J].炼铁.1996(05)
[27]刘文萍.区位发展中县级政府官员素质差异比较[D].苏州大学,政治学,2003,硕士.
[28]王佳凤.MEMS惯性导航系统数据解算及误差补偿算法研究[D].沈阳工业大学,电气工程,2013,硕士.
[29]李璐.集约理念下的高校老校区医院建筑改造更新研究[D].重庆大学,建筑学（专业学位）,2014,硕士.
[30]田占伟.基于复杂网络的微博信息传播研究[D].哈尔滨工业大学,2012.
[31]谭英英.东道国政治风险对我国OFDI的影响[D].浙江工商大学,国际商务（专业学位）,2014,硕士.
[32]高原.面向智能视频监控的多摄像机运动目标跟踪与关联研究[D].湖南大学,信息与通信工程,2012,硕士.
[33]吴言凤,吴正国,李华.基于自适应逆控制的有源滤波器的检测算法[J].控制与决策,2005,12:1419-1422.
[34]卢正秋.脑卒中患者社区康复的疗效观察[D].大连医科大学,神经病学,2012,硕士.
[35]姚翔.伺服压力机控制软件柔性数据交互框架的研究[D].华中科技大学,材料加工工程,2013,硕士.
[36]徐振亚.CdS纳米结构的可控制备、生长及光学特性研究[D].南昌航空大学,物理电子学,2013,硕士.
[37]叶晓丹,胡建冠,杨倩,郑遗凡,黄宛真.NiO/AC非对称电容器电极材料的制备及性能研究[J].无机材料学报,2014,03:250-256.
[38]秦晴.从三种肯定否定的对举看动宾句法组配的萌芽[D].华中师范大学,汉语言文字学,2014,硕士.
[39]翟玲玲.膳食诱导肥胖及肥胖抵抗大鼠瘦素水平和神经肽Y mRNA的表达研究[D].中国医科大学,儿少卫生与妇幼保健学,2004,硕士.
[40]高军.虚拟服务集群环境中负载分发的研究与改进[D].河海大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[41]周美彤.“中国风”流行歌曲的教育价值研究[D].沈阳师范大学,音乐学,2013,硕士.
[42]张贵江,臧晓欢,李芝,王春,王志?.石墨烯涂层纤维固相微萃取与气相色谱质谱相结合测定水与土壤中的硝基苯类化合物[A].中国化学会色谱专业委员会、北京色谱学会.第十届全国生物医药色谱及相关技术学术交流会论文集[C].中国化学会色谱专业委员会、北京色谱学会:,2014:2.
[43]王东阡.中国东南部地区西南低空急流气候特征及其与中国东部降水的关系[D].南京大学,气象学,2011,博士.
[44]张文霞.衡水市乡镇初中信息技术课程现状与对策分析[D].河北师范大学,现代教育技术,2014,硕士.
[45]王桂枝,杨春华.关于建立“生物医学数据库甄别、评价及知识导航系统”的设想[J].现代图书情报技术,2003,05:76-77.
[46]丁启明.地方政府高层次人才引进模式绩效及提升策略探讨[D].苏州大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[47]李余文.劳务派遣法律适用问题研究[D].吉林大学,法律,2013,硕士.
[48]刘婷.城市社区卫生服务机构发展中的政府职能研究[D].内蒙古大学,行政管理,2014,硕士.
[49]方伍宝,孙建国,程玖兵.实用化的二维波动方程叠前深度偏移[J].石油地球物理勘探,2004,01:17-23+126-127.
[50]刘倩莉.网络政治参与问题研究[D].内蒙古大学,政治学理论,2014,硕士.