一種糖脂類生物表面活性劑及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種糖脂類生物表面活性劑及其生產(chǎn)工藝。生物表面活性劑具有優(yōu)于化學(xué)合成表面活性劑的性能：可生物降解、無(wú)毒或低毒；一般不致敏、可消化。本發(fā)明調(diào)節(jié)液體發(fā)酵培養(yǎng)基的pH值并滅菌處理后，接入銅綠假單胞菌BQ11菌種，持續(xù)發(fā)酵，發(fā)酵液表面活性劑含量達(dá)到8-10g/L時(shí)終止發(fā)酵；在0.1-0.2MPa壓力下除去發(fā)酵液中的菌體，獲得棕紅色澄清液體；按比例加入(NH4)2SO4，靜置，真空抽濾去除蛋白沉淀物，收集濾液，濃縮得到目的產(chǎn)品。本發(fā)明中獲得的糖脂類生物表面活性劑具有更強(qiáng)的表面活性和界面活性，選擇性與專一性好，無(wú)毒或低毒，可生物降解，不對(duì)環(huán)境造成污染，化學(xué)結(jié)構(gòu)多樣，具有更強(qiáng)的增溶、發(fā)泡、乳化等作用。
【專利說(shuō)明】一種糖脂類生物表面活性劑及其生產(chǎn)工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微生物發(fā)酵【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種糖脂類生物表面活性劑及其生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]生物表面活性劑是微生物在一定培養(yǎng)條件下時(shí)，在其代謝過(guò)程中分泌產(chǎn)生的具有表/界面活性，集親水基和疏水基結(jié)構(gòu)于一個(gè)分子內(nèi)部的兩親性生物大分子物質(zhì)。與化學(xué)合成的表面活性劑相比，生物表面活性劑除具有降低表面張力、穩(wěn)定乳化液和增加泡沫等相同作用外，還有以下明顯優(yōu)于化學(xué)合成表面活性劑的性能:可生物降解，不會(huì)造成再污染；無(wú)毒或低毒；一般不致敏、可消化，因此可用于化妝品、食品和功能食品的添加劑；可以工業(yè)糖類廢棄物為生產(chǎn)原料，用于生物環(huán)境治理；具有更好的環(huán)境相容性、更高的氣泡性，在極端溫度、PH、鹽濃度下的更好選擇性和專一性；結(jié)構(gòu)更多樣，有可能用于特殊領(lǐng)域等。和化學(xué)合成表面活性劑相比，生物表面活性劑的這些特性尤其適合于石油工業(yè)、環(huán)境工程、食品工業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)，如石油的降粘、提高原油采收率、油氣污染土壤的生物修復(fù)，作為食品添加劑，生物表面活性劑還具有優(yōu)異的抗菌性能和抗癌活性，同時(shí)還可作為藥品賦形劑和藥物載體等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種能體現(xiàn)生物表面活性劑優(yōu)異特點(diǎn)的糖脂類生物表面活性劑及其生產(chǎn)工藝。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種糖脂類生物表面活性劑的生產(chǎn)工藝， 其特征在于:
由以下步驟實(shí)現(xiàn):
步驟一:發(fā)酵:
將液體發(fā)酵培養(yǎng)基調(diào)節(jié)PH6.0-6.5后，常規(guī)操作對(duì)發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌處理，按液體重量5-8%無(wú)菌操作接入銅綠假單胞菌BQll菌種，恒定溫度31土1°C，攪拌速度180_220rpm，通風(fēng)量0.25-0.28M3/min,罐壓0.065-0.07MPa,持續(xù)發(fā)酵72_76h，苯酚硫酸法測(cè)定發(fā)酵液中BQll產(chǎn)生的糖脂類生物表面活性劑含量達(dá)到8-10g/L時(shí)終止發(fā)酵；
步驟二:固液分尚:
高效板式密閉過(guò)濾機(jī)在0.1-0.2MPa壓力下除去發(fā)酵液中的菌體，獲得棕紅色澄清液
體；
步驟三:制劑提取:
在步驟二獲得的棕紅色澄清液體中按照60mg-120mg/L的比例加入(NH4)2S04，4°C靜置10h，真空度18-20KPa的條件下，抽濾去除蛋白沉淀物，收集濾液，在40-45°C，真空度13-14KPa的條件下，減壓濃縮至40-45%體積，獲得棕紅色濃縮液體制劑，即目的產(chǎn)品。
[0005]步驟一中提到的液體發(fā)酵培養(yǎng)基的配方如下:甘油 5-8%、NaNO3 2.0-2.5g/L、(NH4)2SO4 2.5-3.0g/L、MgSO4.7H20 0.5-0.8g/L、K2HPO4
2.0-2.5g/L、KH2PO4 2.0-2.5g/L、NaCl 1.0-1.5g/L、CaCl2.2H20 0.1-0.2g/L、FeSO4.7H200.l-0.2g/L、酵母浸出物1.0-l.5g/L、余量水。
[0006]步驟一中提到的銅綠假單胞菌BQll于2013年6月3日保藏于中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，保藏編號(hào)為CGMCC N0.7674。
[0007]一種糖脂類生物表面活性劑的生產(chǎn)工藝所生產(chǎn)的一種糖脂類生物表面活性劑。
[0008]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明采用微生物發(fā)酵生產(chǎn)工藝合成糖脂類生物表面活性劑，與化學(xué)合成的表面活性劑相比具有以下優(yōu)勢(shì):1)、具有更強(qiáng)的表面活性和界面活性(BQ11發(fā)酵產(chǎn)生的一種糖脂類生物表面活性劑可將培養(yǎng)基的表面張力降低50%以上，25°C室溫條件下臨界膠束濃度CMC值為70mg/L)，選擇性與專一性好，無(wú)毒或低毒；2)、具有更好的環(huán)境相容性，在高溫(500C -1OO0C), pH5-10的范圍內(nèi)、20%以下的高鹽濃度環(huán)境下仍具有表面活性，可將培養(yǎng)基的表面張力降低30-50% ;3)、可生物降解，不對(duì)環(huán)境造成污染；4)、具有更強(qiáng)的增溶、發(fā)泡、乳化等作用(對(duì)原油的乳化降粘效果良好，9d后乳化相仍可保持86%);5)、微生物發(fā)酵生產(chǎn)生物表面活性劑工藝易操作，常用生產(chǎn)設(shè)備要求可滿足。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0010]本發(fā)明采用微生物發(fā)酵生產(chǎn)工藝合成生物表面活性劑，其中涉及的菌種一銅綠假單胞菌于2013年6月3日保藏于中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，地址為北京市朝陽(yáng)區(qū)北辰西路I號(hào)院3號(hào)，保藏編號(hào)為CGMCCN0.7674。
[0011]銅綠假單胞菌BQll在一定條件下培養(yǎng)時(shí)，在其代謝過(guò)程中分泌產(chǎn)生的兩親性生物大分子物質(zhì)，經(jīng)薄層色譜、紅外光譜和苯酚硫酸法分析，該產(chǎn)物為糖脂類生物表面活性劑。該菌種發(fā)酵液可降低表面張力，排油效果顯著，對(duì)原油的乳化降粘效果良好，該產(chǎn)物性能穩(wěn)定，可以在溫度、PH值及鹽度處于極端狀況下使用，并且無(wú)毒，可以生物降解。在石油工業(yè)中，可應(yīng)用于三次采油，提高原油驅(qū)替效率；在生態(tài)環(huán)境方面，可以修復(fù)人類所造成的環(huán)境污染，包括土壤、水、海岸線及海底中的油、金屬或其他污染物；此外在食品行業(yè)、化妝品、醫(yī)療方面也有較大的應(yīng)用潛力。
[0012]本發(fā)明所涉及的一種糖脂類生物表面活性劑的生產(chǎn)工藝，由以下步驟實(shí)現(xiàn): 步驟一:發(fā)酵:
將液體發(fā)酵培養(yǎng)基調(diào)節(jié)PH6.0-6.5后，常規(guī)操作對(duì)發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌處理，按液體重量5-8%無(wú)菌操作接入銅綠假單胞菌BQll菌種，恒定溫度31土1°C，攪拌速度180_220rpm，通風(fēng)量0.25-0.28M3/min,罐壓0.065-0.07MPa,持續(xù)發(fā)酵72_76h，苯酚硫酸法測(cè)定發(fā)酵液中BQll產(chǎn)生的糖脂類生物表面活性劑含量達(dá)到8-10g/L時(shí)終止發(fā)酵； 液體發(fā)酵培養(yǎng)基的配方如下:
甘油 5-8%、NaNO3 2.0-2.5g/L、(NH4)2SO4 2.5-3.0g/L、MgSO4.7H20 0.5-0.8g/L、K2HPO4
2.0-2.5g/L、KH2PO4 2.0-2.5g/L、NaCl 1.0-1.5g/L、CaCl2.2H20 0.1-0.2g/L、FeSO4.7H20
0.l-0.2g/L、酵母浸出物1.0-l.5g/L、余量水。[0013]步驟二:固液分離:
高效板式密閉過(guò)濾機(jī)在0.l-0.2MPa壓力下除去發(fā)酵液中的菌體，獲得棕紅色澄清液
體；
步驟三:制劑提取:
在步驟二獲得的棕紅色澄清液體中按照60mg-120mg/L的比例加入(NH4)2S04，4°C靜置10h，真空度18-20KPa的條件下，抽濾去除蛋白沉淀物，收集濾液，在40-45°C，真空度13-14KPa的條件下，減壓濃縮至40-45%體積，獲得棕紅色濃縮液體制劑，即目的產(chǎn)品。
[0014]實(shí)施例1:
步驟一:發(fā)酵:
將液體發(fā)酵培養(yǎng)基調(diào)節(jié)PH6.0后，常規(guī)操作對(duì)發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌處理，按液體重量5%無(wú)菌操作接入銅綠假單胞菌BQlI菌種，恒定溫度30°C，攪拌速度180rpm，通風(fēng)量0.25M3/min，罐壓0.065MPa,持續(xù)發(fā)酵72h，苯酚硫酸法測(cè)定發(fā)酵液中BQll產(chǎn)生的糖脂類生物表面活性劑含量達(dá)到8-10g/L時(shí)終止發(fā)酵；
按IOL總配料體積配制液體發(fā)酵培養(yǎng)基，甘油0.5L、NaNO3 20g、(NH4)2SO4 25g、MgSO4.7H20 5g、K2HPO4 20g、KH2PO4 20g、NaCl 10g、CaCl2.2H20 lg、FeSO4.7H20 lg、酵母浸出物10g，用蒸餾水定容至10L。
[0015]步驟二:固液分離:
高效板式密閉過(guò)濾機(jī)在0.`1MPa壓力下除去發(fā)酵液中的菌體，獲得棕紅色澄清液體； 步驟三:制劑提取:
在步驟二獲得的棕紅色澄清液體中按照60mg/L的比例加入(NH4)2S04，4°C靜置10h，真空度ISKPa的條件下，抽濾去除蛋白沉淀物，收集濾液，在40°C，真空度13KPa的條件下，減壓濃縮至40%體積，獲得棕紅色濃縮液體制劑，即目的產(chǎn)品。
[0016]實(shí)施例2:
步驟一:發(fā)酵:
將液體發(fā)酵培養(yǎng)基調(diào)節(jié)PH6.2后，常規(guī)操作對(duì)發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌處理，按液體重量6%無(wú)菌操作接入銅綠假單胞菌BQl I菌種，恒定溫度31°C，攪拌速度200rpm，通風(fēng)量0.26M3/min，罐壓0.068MPa,持續(xù)發(fā)酵74h，苯酚硫酸法測(cè)定發(fā)酵液中BQll產(chǎn)生的糖脂類生物表面活性劑含量達(dá)到8-10g/L時(shí)終止發(fā)酵；
按10L總配料體積配制液體發(fā)酵培養(yǎng)基，甘油0.6L、NaNO3 22g、(NH4) 2S04 27g、MgSO4.7H20 6g、K2HPO4 22g、KH2PO4 22g、NaCl 12g、CaCl2.2H20 1.5g、FeSO4.7H20 1.5g、酵母浸出物12g，用蒸餾水定容至10L。
[0017]步驟二:固液分離:
高效板式密閉過(guò)濾機(jī)在0.1MPa壓力下除去發(fā)酵液中的菌體，獲得棕紅色澄清液體； 步驟三:制劑提取:
在步驟二獲得的棕紅色澄清液體中按照90mg/L的比例加入(NH4)2S04，4°C靜置10h，真空度19KPa的條件下，抽濾去除蛋白沉淀物，收集濾液，在42°C，真空度13KPa的條件下，減壓濃縮至42%體積，獲得棕紅色濃縮液體制劑，即目的產(chǎn)品。
[0018]實(shí)施例3:
步驟一:發(fā)酵:將液體發(fā)酵培養(yǎng)基調(diào)節(jié)PH6.5后，常規(guī)操作對(duì)發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌處理，按液體重量8%無(wú)菌操作接入銅綠假單胞菌BQl I菌種，恒定溫度32°C，攪拌速度220rpm，通風(fēng)量0.28M3/min,罐壓0.07MPa,持續(xù)發(fā)酵76h，苯酚硫酸法測(cè)定發(fā)酵液表面活性劑含量達(dá)到10g/L時(shí)終止發(fā)酵；
按IOL總配料體積配制液體發(fā)酵培養(yǎng)基，甘油0.8、NaNO3 25g、(NH4) 2S04 30g、MgSO4.7H20 8g、K2HPO4 25g、KH2PO4 25g、NaCl 15g、CaCl2.2H20 2g、FeSO4.7H20 2g、酵母浸出物15g，用蒸餾水定容至10L。
[0019]步驟二:固液分離:
高效板式密閉過(guò)濾機(jī)在0.2MPa壓力下除去發(fā)酵液中的菌體，獲得棕紅色澄清液體； 步驟三:制劑提取:
在步驟二獲得的棕紅色澄清液體中按照120mg/L的比例加入(NH4)2S04，4°C靜置10h，真空度20KPa的條件下，抽濾去除蛋白沉淀物，收集濾液，在45°C，真空度14KPa的條件下，減壓濃縮至45%體積，獲得棕紅色濃縮液體制劑，即目的產(chǎn)品。
[0020]本發(fā)明的內(nèi)容不限于實(shí)施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過(guò)閱讀本發(fā)明說(shuō)明書(shū)而對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種糖脂類生物表面活性劑的生產(chǎn)工藝，其特征在于: 由以下步驟實(shí)現(xiàn): 步驟一:發(fā)酵: 將液體發(fā)酵培養(yǎng)基調(diào)節(jié)PH6.0-6.5后，常規(guī)操作對(duì)發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌處理，按液體重量5-8%無(wú)菌操作接入銅綠假單胞菌BQll菌種，恒定溫度31土1°C，攪拌速度180_220rpm，通風(fēng)量0.25-0.28M3/min,罐壓0.065-0.07MPa,持續(xù)發(fā)酵72_76h，苯酚硫酸法測(cè)定發(fā)酵液中BQll產(chǎn)生的糖脂類生物表面活性劑含量達(dá)到8-10g/L時(shí)終止發(fā)酵； 步驟二:固液分尚: 高效板式密閉過(guò)濾機(jī)在0.1-0.2MPa壓力下除去發(fā)酵液中的菌體，獲得棕紅色澄清液體； 步驟三:制劑提取: 在步驟二獲得的棕紅色澄清液體中按照60mg-120mg/L的比例加入(NH4)2S04，4°C靜置10h，真空度18-20KPa的條件下，抽濾去除蛋白沉淀物，收集濾液，在40-45°C，真空度13-14KPa的條件下，減壓濃縮至40-45%體積，獲得棕紅色濃縮液體制劑，即目的產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種糖脂類生物表面活性劑的生產(chǎn)工藝，其特征在于: 步驟一中提到的液體發(fā)酵培養(yǎng)基的配方如下:
甘油 5-8%、NaNO3 2.0`-2.5g/L、(NH4)2SO4 2.5-3.0g/L、MgSO4.7H20 0.5-0.8g/L、K2HPO42.0-2.5g/L、KH2PO4 2.0-2.5g/L、NaCl 1.0-1.5g/L、CaCl2.2H20 0.1-0.2g/L、FeSO4.7H200.l-0.2g/L、酵母浸出物1.0-l.5g/L、余量水。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種糖脂類生物表面活性劑的生產(chǎn)工藝，其特征在于: 步驟一中提到的銅綠假單胞菌BQll于2013年6月3日保藏于中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，保藏編號(hào)為CGMCC N0.7674。
4.如權(quán)利要求3所述的一種糖脂類生物表面活性劑的生產(chǎn)工藝所生產(chǎn)的一種糖脂類生物表面活性劑。
【文檔編號(hào)】C12P19/00GK103525884SQ201310400460
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】沈衛(wèi)榮, 門(mén)欣, 孫曉宇, 韓麗萍, 路鵬鵬, 陳銳, 趙玲俠, 瞿佳 申請(qǐng)人:陜西省微生物研究所