生物破乳劑產(chǎn)生菌發(fā)酵工藝條件優(yōu)化及調(diào)控策略碩士論文

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1、博士學(xué)位論文生物破乳劑產(chǎn)生菌發(fā)酵工藝條件優(yōu)化及調(diào)控策略O(shè)PTIMIZATIONOFFERMENTATIONCONDITIONFORBIODEMULSIFIER-PRODUCINGBACTERIUMANDITSREGULATIONSTRATEGIES李旭哈爾濱工業(yè)大學(xué)2012年6月國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：X703.5學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書分類號(hào)：628.3密級(jí)：公開工學(xué)博士學(xué)位論文生物破乳劑產(chǎn)生菌發(fā)酵工藝條件優(yōu)化及調(diào)控策略博士研究生：李旭導(dǎo)師：馬放教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科：環(huán)境科學(xué)與工程所在單位：市政環(huán)境工程學(xué)院答辯日期：2012年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)Classifi

2、edIndex:X703.5U.D.C:628.3DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringOPTIMIZATIONOFFERMENTATIONCONDITIONFORBIODEMULSIFIER-PRODUCINGBACTERIUMANDITSREGULATIONSTRATEGIESCandidate：LiXuSupervisor：Prof.MaFangAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：EnvironmentalScienceandEngineering

3、Affiliation：SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineeringDateofDefence：June,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要為滿足“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會(huì)建設(shè)和綠色工業(yè)發(fā)展對(duì)綠色凈水劑的需求，生物破乳劑作為一種高效、低毒、環(huán)保的綠色凈水劑，成為破乳劑領(lǐng)域研究的新熱點(diǎn)。在高含水原油乳狀液以及其它工業(yè)乳狀液副產(chǎn)品的處理和處置中，應(yīng)用生物破乳劑替代大量使用的化學(xué)破乳劑，對(duì)提高乳狀液脫水率，降低環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)具有深遠(yuǎn)意義。但是，

4、生物破乳劑的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)程受到破乳劑產(chǎn)生菌代謝過(guò)程不穩(wěn)定、破乳有效成分復(fù)雜及缺少大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)等問(wèn)題的制約?；诖耍_展破乳菌篩選方法；菌種破乳效能強(qiáng)化；粗產(chǎn)品分離與鑒定；發(fā)酵工藝優(yōu)化及產(chǎn)破乳劑相關(guān)蛋白質(zhì)功能解析等方面的研究，將為生物破乳劑的大規(guī)模生產(chǎn)、推廣和應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)。將可用于間接表征生物破乳劑破乳效能及破乳菌初篩的6種生物表面活性劑檢測(cè)方法與破乳試驗(yàn)相結(jié)合，提出破乳菌篩選原則，構(gòu)建高效篩選模式。確定了高效破乳菌(24h排油率≥90%)的判斷依據(jù)：發(fā)酵液表面張力≤40mN/m或細(xì)胞表面疏水性(MATH)≥50%。篩選得到7株高效破乳菌，經(jīng)16SrDNA鑒定分屬于芽孢桿

5、菌屬(Bacilllussp.)和戈登氏菌屬(Gordoniasp.)，實(shí)驗(yàn)室編號(hào)分別為L(zhǎng)XH-1、LXH-2、LXH-3、LL1、LL-1、LL-2和LL-3。以生物破乳劑產(chǎn)生菌XH1為研究對(duì)象，改進(jìn)破乳菌復(fù)壯方法，其核心是通過(guò)烴類物質(zhì)-液體石蠟為底物排除負(fù)變細(xì)胞，調(diào)節(jié)菌株的破乳活性；改進(jìn)的復(fù)壯方法可成功將菌株XH1的表面活性、破乳功能等特性恢復(fù)至原始水平，效果優(yōu)于常規(guī)復(fù)壯。研究表明烴類物質(zhì)-液體石蠟對(duì)菌株XH1合成破乳有效組分具有刺激和促進(jìn)作用，利用液體石蠟預(yù)先刺激強(qiáng)化菌種，再經(jīng)生產(chǎn)培養(yǎng)基擴(kuò)大培養(yǎng)，獲得的生物破乳劑可將破乳半衰期t1/2從16h縮短為2h。根據(jù)胞外蛋白破乳比

6、活性、細(xì)胞表面疏水性等相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，初步分析液體石蠟強(qiáng)化促進(jìn)菌株XH1破乳特性的作用機(jī)制。菌株XH1經(jīng)液體石蠟強(qiáng)化后，破乳有效組分主要分布于上清液和附著在菌體表面。分離得到生物破乳劑粗產(chǎn)品，產(chǎn)量為2.01g/L，4mg的排油率(24hR.D.)>93%。利用可見(jiàn)-紫外光譜、紅外光譜和薄層層析(TLC)確定粗產(chǎn)品主要功6能組分為蛋白質(zhì)和脂肽類物質(zhì)；平均分子量為2.59×10Da。并從中粗提得到脂肽類物質(zhì)的量為0.08±0.01g/g(24hR.D.:65.3%)；破乳活性蛋白復(fù)合物可由飽和度25%，45%的(NH4)2SO4粗提得到，產(chǎn)量為0.36±0.02g/g(24hR.D.

7、:67.4%)。利用SDS-PAGE電泳和質(zhì)譜技術(shù)確定疏水蛋白質(zhì)OxalateDecarboxylase為一種破-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文乳有效蛋白質(zhì)。為了提高生物破乳劑的產(chǎn)率，采用響應(yīng)面法(RSM)確定最優(yōu)培養(yǎng)基組成為：8.5g/L葡萄糖、3%(v/v)液體石蠟、15g/L磷酸鹽(K2HPO4&KH2PO4)、1.5g/L酵母膏和3.36g/L氯化銨；與優(yōu)化前相比排油率(24h)提高了35.5%，破乳劑粗產(chǎn)品產(chǎn)量提高了1倍。進(jìn)一步確定最佳發(fā)酵條件為：培養(yǎng)溫度29℃、搖床轉(zhuǎn)速200