鼠李糖脂是一種高效生物表面活性劑,可以顯著降低界面表面張力,具有良好的乳化性,可促進疏水底物(烴類、油脂類)降解,且其毒性較低,具有高生物降解性及環(huán)境友好的特性,在海洋原油污染的修復中具有廣闊的應用前景。本文主要開展銅綠假單胞菌發(fā)酵產鼠李糖脂的研究,通過搖瓶實驗優(yōu)化培養(yǎng)基及發(fā)酵條件,在此基礎上進行了 7.5L發(fā)酵罐的放大發(fā)酵試驗,確定了較優(yōu)的發(fā)酵條件,建立小罐發(fā)酵動力學模型,并對產物的理化性質進行了研究,主要研究結果如下:通過單因素實驗確立了以玉米油為碳源,硝酸鈉為氮源,磷酸氫二鈉:磷酸二氫鉀(3:2)為磷源的基礎培養(yǎng)基,通過Plackett-Burman設計篩選出影響鼠李糖脂產量的三個顯著因素:氮源濃度、磷源濃度和接種量,利用最陡爬坡實驗確定響應面分析的中心點,最后通過響應面分析法對顯著影響因子進行建模分析,確定最佳的培養(yǎng)基配方為(g/L):玉米油50.0;NaNO37.15;Na2HPO44.99;K2HPO43.32;MgSO4·7H2O0.4;CaC120.01;微量元素溶液4mL/L(微量元素溶液組成:FeSO4·7H2O 18g/L、ZnSO4·7H2O 3.0g/L、MnSO4·2H2O 3.0 g/L),調節(jié) pH 為 7.0,接種量為2.71%。在此條件下,鼠李糖脂產量為49.386 g/L,是優(yōu)化前的4.74倍。在前期搖瓶實驗的基礎上,進行了 7.5L發(fā)酵罐的發(fā)酵試驗,在發(fā)酵溫度為30 ℃、攪拌轉速為400r/min、通氣量為3L/min的條件下,鼠李糖脂可達最高產量38.129g/L,達到最高產量所需的發(fā)酵時間為96h附近,比搖瓶發(fā)酵縮短了12個小時。通過發(fā)酵過程中發(fā)酵液的pH和溶氧變化得出,銅綠假單胞菌在氧氣充足和弱堿性條件下產脂率較高。以Logistic、Luedeking-Piret等方程為基礎,建立銅綠假單胞菌Zsl在發(fā)酵過程中菌體生長、產物合成和底物消耗的動力學模型,三個方程的擬合效果良好,可以很好模擬發(fā)酵過程,對未來進一步優(yōu)化小罐發(fā)酵方法具有一定的指導意義。對發(fā)酵產物進行分離提純獲得褐色膏狀的鼠李糖脂粗提物,該鼠李糖脂粗品的CMC值為0.116 g/L,在CMC時的表面張力為29.12 mN/m,優(yōu)于化學表面活性劑SDS。在極端鹽度、溫度和酸堿條件下,鼠李糖脂的表面張力值都要低于SDS。鹽度和溫度對鼠李糖脂粗品的表面張力影響不大,在極端酸性條件下(pH=2),表面張力略有上升,但總體上而言該鼠李糖脂粗品在極端條件下具有較好的穩(wěn)定性。
【學位單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TQ920.6;TQ423
【部分圖文】：

前最為常見的鼠李糖脂結構；１９７１年鑒定得到鼠李糖脂＾（Ｒｈａ－Ｑｏ－ＣＫＯＰＡ單糖??雙脂結構；１９８５年鑒定得到鼠李糖脂Ｒ３（Ｒｈａ－Ｒｈａ－Ｃ１（）），雙糖單脂結構和鼠李糖脂??Ｒ４（Ｒｈａ－Ｃｕ））［３３］，單糖單脂結構。這四種基本的鼠李糖脂結構如圖１－１所示［３４］。其??中鼠李糖脂Ｒ１具有較低的臨界膠束濃度（ＣＭＣ）和較高的親水親油平衡值［２９３［３５］。??４??

研究鼠李糖脂的最佳模式菌種為銅綠假單胞菌［５１］，其具體的合成過程由??Ｂｕｒｇｅｒ等人在１９６３年通過放射性同位素標記法研究得出［５２?］。隨后由??Ｓｏｂｅｒ６ｎ－Ｃｈｄｖｅｚ［５３］、Ｒａｈｉｍ［５４］等人進行更新和完善，具體的合成途徑見圖１－２。??￣￣＾??偏／?Ｆａｌｔ＼?ａｃｉｄ?＇??ｎｏｖｏ?ｖ＼?ｎｔｌｉｆｉｄ％??！?ＡＩｇ＜?＼??Ｉ?ＦＣ?５．４．２?２??＿??▼?、?／?Ｑｕｏｒｕｎｉ?ｘｅ？＼ｉｒｉ２?ｔｉｗｔ＾ｏｈ－ｘ?＼?ｒ?：??＼?Ｃ－ＨＳＬ???＼ｃ、ｉ＇Ｖ．Ｐ??ＲｉｕｌＡ??ＦａｈＦ?ＦａｈＢ??１?ｒ?＼?丨?丨??ｉｆｒ｛．�！。荆翰〖垹睿�?＼、：?４�。樱�?ｃａｒｒｉｅｒ?ｆ？ｒｗｉｖｉｎ??＇?＼?＾，Ｓｓ＾?ｖＴ？ｔｈａｗｌＩ??，Ｍ?＼??７＾￣＾?Ｎｄ〇，ｗ＇ｋＶＴ??慰小？?ｉ－，ｖｖｗ．＊＜ｋｗ小此ｕ”?＇?廣二：二：一廠—二二二：一二?＇？■ｖｊ?Ｋａｂ（；ｔＫｌｉｌ（；？＞??：＼?，?ｙ?｜．．ｋ＃�？ａｃ�?歟崳姲耍牐剩??丨??ＪＪ３?丨：徽■一祕卜?Ｔ??．ｔ�。罚裕颍埃�？，、．＜ｆｌｗ－孔．＊?＂．＇“?：＼?ＫｈＵ??？ｎ＾Ｉ?｜？?ｎ＞?一ｔ?？…???？?ｒｌｕｍｎｏ＾ｌ－??Ａｉ＾ｉａａａｓｉ＾??：ｖ：?▼?Ｔｃｈａｒｎ?＼??ａｌ）；ｕｉｉｉ＾Ｊ（ＨＡ＼ｉ?：??

圖２－１發(fā)酵時間對Ｚｓｌ菌株產鼠李糖脂的影響??Ｆｉｇ．２－１?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ?ｔｉｍｅ?ｏｎ?ｒｈａｍｎｏｌｉｐｉｄ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ?ｏｆ?Ｚｓｌ??由圖２－１可以看出，在０？１０８?ｈ期間，鼠李糖脂產量隨發(fā)酵時間增長，尤其??是從３６？１０８?ｈ期間，大量產脂，由不到產量０．４?ｇ／Ｌ，增長到１０?ｇ／Ｌ，在１０８?ｈ??后，鼠李糖脂產量趨于穩(wěn)定，隨著碳源、氮源等的消耗，銅綠假單胞菌開始分解??利用鼠李糖脂，因此產量略有下降。??在發(fā)酵前期，銅綠假單胞菌處于生長階段，且碳源和氮源等營養(yǎng)物質充足，??主要用于菌體增值，這個階段幾乎不產脂。在發(fā)酵中期，菌體生長處于對數期，??這個時期不僅菌體生長迅速，產物合成也十分迅速，因此大量產脂。在發(fā)酵后期，??由于碳源等營養(yǎng)物質的消耗，產脂速率有所下降，直至停滯，甚至由于被分解利??用而負增長
【參考文獻】

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本文編號：2837870