生物表面活性剂的菌株筛选及其降解石油烃的作用研究

摘要

生物表面活性剂主要是由微生物产生的表面活性化合物，具有化学合成表面活性剂所无法比拟的环境兼容性及广阔的发展前景，日益受到国内外科学界的关注。丰富生物表面活性剂产生菌资源，提高其产量及对微生物降解石油烃的研究具有广泛的生物学和经济意义。因此，本文开展了生物表面活性剂方面的研究。其主要研究内容及结果如下：
　　 生物表面活性剂产生菌的选育是生产生物表面活性剂的前提和基础。本研究中用油平板法初筛，排油圈法复筛，从油泥浆中筛选出一株高产生物表面活性剂菌株BS-15。并通过形态观察、革兰氏染色、生理生化反应和16SrDNA序列分析，鉴定该菌株为铜绿假单胞菌(pseudomonas aeruginosa)。
　　 本文对菌株发酵液表面张力和乳化力进行测定，其表面张力为36.82mN/m，5d后对柴油的乳化率达到了92％。并通过柱层析实验、薄层层析显色和红外光谱分析鉴定出该提取的生物表面活性剂为鼠李糖脂。
　　 采用响应面法对鼠李糖脂生物表面活性剂发酵培养基成分进行优化。首先用部分因子实验设计筛选出两个有显著影响的因素，分别为硝酸钠和硫酸镁结晶。然后进行最陡爬坡实验逼近最佳响应面区域，利用响应面中心组合设计确定了硝酸钠和硫酸镁结晶的最佳浓度分别为5.0g/L和4.0g/L。用优化后的培养基进行发酵，鼠李糖脂的产量达到25.5g/L，是优化前产量的2.45倍。本研究得到了最优的发酵培养基，为鼠李糖脂的发酵生产奠定了基础。
　　 研究鼠李糖脂对微生物降解石油烃废水的影响。菌株在32℃摇床培养120h后对石油烃的降解率达53％，在相同条件下，添加生物表面活性剂鼠李糖脂后石油烃的降解率提高了11％～20％。添加鼠李糖脂后菌株的生物量明显增多，表明鼠李糖脂能促进菌株的生长。通过设计正交实验，对影响石油烃降解的因素进行了研究。实验结果表明，影响石油烃降解的主导因子是培养时间，其次是培养温度和鼠李糖脂的添加量。同时研究了H2O2与鼠李糖脂协同作用对石油烃降解的影响，结果表明加入200 mg/L的H2O2时，石油烃的降解率从82％提高到97％。鼠李糖脂与深度氧化协同作用有助于微生物对石油烃类污染物降解效率的提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪 论

1.1生物表面活性剂概述

1.1.1生物表面活性剂的特性

1.1.2生物表面活性剂种类

1.1.3生物表面活性剂的主要作用

1.2生物表面活性剂产生菌的选育

1.2.1生物表面活性剂产生菌的分离筛选方法

1.2.2生物表面活性剂产生菌的评价方法

1.3生物表面活性发酵培养基的优化方法

1.4生物表面活性剂的提取纯化

1.5生物表面活性剂的鉴定

1.6生物表面活性剂的应用

1.6.1在环境污染生物修复的应用

1.6.2在石油开采业的应用

1.6.3在食品工业的应用

1.6.4在医疗和化妆品工业的应用

1.6.5在农业中的应用

1.7本课题的提出

1.7.1立项依据

1.7.2主要内容

2产生物表面活性剂菌株的筛选和鉴定

2.1前言

2.2材料

2.2.1菌株来源

2.2.2仪器设备

2.2.3培养基

2.2.4试剂

2.3实验方法

2.3.1菌株初筛

2.3.2菌株复筛

2.3.3菌株生长曲线测定

2.3.4菌株的鉴定

2.4结果与分析

2.4.1初筛实验

2.4.2复筛实验

2.4.3测定高产菌生长曲线

2.4.4 BS-15菌株形态观察

2.4.5革兰氏染色形态特征

2.4.6生理生化反应结果

2.4.7 16SrDNA序列分析结果

2.5 讨论

2.5.1菌株初筛

2.5.2菌株复筛

2.5.2菌株鉴定

2.5.3 16SrDNA序列分析

2.6本章小结

3生物表面活性剂的提取纯化与鉴定

3.1前言

3.2材料

3.2.1仪器设备

3.2.2试剂

3.3实验方法

3.3.1发酵液的性能测定

3.3.2生物表面活性剂的提取

3.3.3生物表面活性剂的纯化

3.3.4生物表面活性剂的鉴定

3.4结果与分析

3.4.1发酵液的性能测定

3.4.2柱层析结果

3.4.3薄层层析结果

3.4.4红外光谱扫描结果

3.5讨论

3.6本章小结

4生物表面活性剂发酵培养基优化的研究

4.1前言

4.2材料

4.2.1菌种

4.2.2培养基和培养条件

4.2.3仪器设备

4.2.4试剂

4.3实验方法

4.3.1生物表面活性剂含量的测定

4.3.2部分因子实验

4.3.3中心组合实验

4.3.4数据分析

4.4结果与分析

4.4.1影响鼠李糖脂产量因素的确定

4.4.2最陡爬坡实验结果

4.4.3 响应面分析实验设计与结果

4.5讨论

4.6本章小结

5鼠李糖脂对微生物降解石油烃的影响

5.1前言

5.2材料和方法

5.2.1实验材料与仪器

5.2.2实验方法

5.3结果与分析

5.3.1鼠李糖脂溶液的特性研究

5.3.2鼠李糖脂对菌株的影响

5.3.3鼠李糖脂对菌株降解石油烃效率的影响

5.3.4石油烃降解率影响因素的正交实验设计

5.3.5鼠李糖脂与深度氧化协同作用对微生物降解石油烃的影响

5.4讨论

5.4.1鼠李糖脂对菌株的影响

5.4.2鼠李糖脂对菌株降解石油烃效率的影响

5.4.3鼠李糖脂与氧协同作用对微生物降解石油烃的影响

5.5本章小结

6展望

致 谢

参考文献

附 录