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摘 要

鼠李糖脂是研究最为广泛的一种生物表面活性剂，具有无污染、无毒性、可降解等特点，其具有优良的表面活性和乳化性能，在微生物采油方面有着广阔的应用前景。然而，由于有氧发酵中严重的起泡现象以及相对较低的生产率和产物回收率，鼠李糖脂大规模工业化的生产成本仍然很高。本实验以高产鼠李糖脂的铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa YM4菌株为研究对象，采用无溢液发酵工艺进行发酵研究。该工艺以95%高浓度氧气替代空气作为通气源。初步优化了碳氮源以及搅拌转速对体系下鼠李糖脂产量的影响，发现碳源浓度为50g/L、氮源浓度为6g/L、搅拌转速200rpm时，鼠李糖脂的产量最优，可达34g/L。

关键词：生物表面活性剂 铜绿假单胞菌 鼠李糖脂 发酵

Abstract

Rhamnolipid is the most widely studied biosurfactant with non-pollution, non-toxicity and biodegradability. Because of its excellent surface activity and emulsifying properties, it has broad application prospects in Microbial Enhanced Oil Recovery（MEOR）. However, due to the severe foaming tendency in aerobic fermentation and the relatively low productivity and product recovery rate, the production cost of large-scale industrialization of rhamnolipid is still high. In this experiment, the Pseudomonas aeruginosa YM4 strain with high rhamnolipid production was used as the research object, and the fermentation study was carried out by the non-overflow fermentation process. The process used 95% high-concentration oxygen instead of air as a source of ventilation. In my experiment, the effects of carbon and nitrogen sources and stirring speed on the production of rhamnolipid under the system were optimized. Finally, it was found that when the carbon source concentration is 50g / L, the nitrogen source concentration is 6g / L, and the stirring speed is 200rpm / min, the optimal output of rhamnolipid can reach 34g / L.

Key Words: Biosurfactant; Pseudomonas aeruginosa; Rhamnolipid; fermentation

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 3

1.1生物表面活性剂的概况 3

1.2鼠李糖脂概述 4

1.3鼠李糖脂发酵研究 5

1.3.1碳源对于发酵产鼠李糖脂的影响 6

1.3.2氮源对于发酵产鼠李糖脂的影响 7

1.3.3磷源对于发酵产鼠李糖脂的影响 8

1.3.4镁离子浓度对于发酵产鼠李糖脂的影响 9

1.3.5微量元素对于发酵产鼠李糖脂的影响 9

1.3.6 pH对于发酵产鼠李糖脂的影响 9

1.3.7接种量对于发酵产鼠李糖脂的影响 9

1.3.8溶氧对于发酵产鼠李糖脂的影响 9

1.3.9泡沫对于发酵产鼠李糖脂的影响 10

1.4鼠李糖脂的应用 10

1.5 本实验的研究意义及内容 12

第二章 材料与方法 13

2.1材料与仪器 13

2.1.1发酵菌株 13

2.1.2材料与试剂 13

2.1.3主要培养基 14

2.1.4主要仪器 14

2.2实验方法 15

2.2.1种子液活化方法 15

2.2.2摇瓶培养方法 15

2.2.3发酵方法 15

2.2.4测定方法 15

2.4实验步骤 16

2.4.1碳源添加量对YM4菌株产鼠李糖脂的影响 16

2.4.2氮源添加量对YM4菌株产鼠李糖脂的影响 16

2.4.3搅拌转速对YM4菌株产鼠李糖脂的影响 17

第三章 结果与分析 18

3.1碳源添加量对YM4菌株产鼠李糖脂的影响 18

3.2氮源添加量对YM4菌株产鼠李糖脂的影响 19

3.3搅拌转速对YM4菌株产鼠李糖脂的影响 21

第四章 结论和展望 24

4.1 结论 24

4.2 展望 24

参考文献 25

致谢 29

第一章 文献综述

1.1生物表面活性剂的概况

生物表面活性剂（Biosurfactant)是近几十年才受到广泛关注的一类性能优良的表面活性剂。主要将某些微生物或植物分泌出的具有表面活性的代谢物，称作生物表面活性剂^[1]。与常用的化学表面活性剂相比，其在一些方面具有更大的优势，主要来源于微生物和植物，具有可再生性，其来源更加广泛，还具有良好的环境相容性，低毒性，易于被生物降解，对于环境的影响小等特点。而在性能方面，生物表面活性剂也同样具有乳化、发泡、润湿、分散、增溶、降低表面张力等的优异性能^[2]。

根据生物表面活性剂的主要组成结构的不同，可以将其分为糖脂、蛋白脂、磷脂和脂肪酸、中性类脂衍生物等几类^[3]，产各类生物表面活性剂的微生物也不相同，如表1-1。

表1-1 生物表面活性剂的分类以及对应的微生物

1.2鼠李糖脂概述

鼠李糖脂是一种主要由铜绿假单胞菌和伯克氏菌分泌的糖脂类阴离子表面活性剂^[4]，其在碱性溶液中溶解性较好，可被生物降解。铜绿假单胞菌是工业上应用最多最广泛的产鼠李糖脂的菌种。鼠李糖脂是目前为止研究时间最长的一种生物表面活性剂，对于鼠李糖脂研究报道最早于1949年^[5]开始，Jarvis和Johnson描述了鼠李糖脂的性质和主要的结构。

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