[发明专利]一种脂肽类生物表面活性剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种脂肽类生物表面活性剂的制备方法，采用枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）G‑34作为发酵菌株，以木糖为主要碳源进行发酵制备生物表面活性剂；所述菌株登记保藏号为CCTCC NO：M2014003。其中，所述的碳源为木糖、木糖母液或农业副产物酸解液；发酵的氮源选用廉价生物质废弃物如羽毛水解废液、味精发酵废液；发酵培养基中添加乙酸促进菌株发酵制备生物表面活性剂。本发明的方法高效利用廉价的农业废弃物为原料生产脂肽类生物表面活性剂，实现农业废弃物变废为宝，极大的降低了脂肽类生物表面活性剂的生产成本，为脂肽类生物表面活性剂的工业化生产提供了技术支持。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种脂肽类生物表面活性剂的制备方法。

背景技术

脂肽类生物表面活性剂是枯草芽孢杆菌的次级代谢产物，最初是Arima在枯草芽孢杆菌发酵液中发现的。脂肽类生物表面活性剂分子主要由两部分组成，一部分是疏水的脂肪酸链，另一部分是亲水的肽环，这样的分子结构使脂肽类生物表面活性剂具有良好的表面活性，根据文献报道，脂肽类生物表面活性剂是迄今已报道的效果最好的表面活性剂之一。早在20世纪40年代，Zobell就指出，微生物产生的表面活性剂是微生物驱油的主要机制之一。随着石油资源日益紧缺以及人们对环保意识的加强，人们逐渐意识到生物表面活性剂驱油的重要性，近年来，各大石油公司也相继涉足微生物驱油领域，为生物表面活性剂的发展提供了巨大的支持。尽管脂肽类生物表面活性剂具有很大的应用潜力，但由于脂肽类生物表面活性剂的产量低、生产成本高等原因，使得脂肽类生物表面活性剂的生产和应用很受限制，目前几乎没有大规模生产脂肽类生物表面活性剂的公司。

目前，脂肽类生物表面活性剂的生产主要处于实验室研究阶段，主要生产方法为发酵法。发酵过程中所用到的碳源大多是葡萄糖或者甘油，氮源主要是硝酸铵、酵母膏或蛋白胨。昂贵的生产原料以及生产产量过低，使得脂肽类生物表面活性剂无法进行大规模生产。

为了提高脂肽类生物表面活性剂的产量，科学工作者做了很多努力和尝试，朱玲燕等人对枯草芽孢杆菌进行诱变，希望能得到更高产的菌株；刘强等人通过优化发酵工艺提高脂肽类生物表面活性剂的产量；Femke等人通过研究脂肽类生物表面活性剂合成的基因，利用代谢工程手段增加脂肽类生物表面活性剂的产量。为降低发酵原料成本，最近，也有一些学者使用橄榄油废液、大米抛光废料等廉价的原料生产脂肽类生物表面活性剂，但其产量方面很难满足人们的需要（橄榄油废液，发酵72h，产量13.7mg/L）。

我国秸秆资源丰富，但却不能得到有效的利用。根据吉林《调研信息报》的数据，吉林省的秸秆焚烧或者作燃料的占秸秆总量的81.24%，动物饲料占10.5%，能够有效利用的不足5%，其他各省情况类似。所以，如果秸秆能够得到有效的利用，将带来巨大的经济效益和环境效益。

玉米芯等秸秆作为发酵原料加以利用时，通常需要对其进行预处理，处理方法有稀酸水解、稀碱水解、酶处理等，其中稀酸水解（硫酸）是最常见的水解方法，稀酸水解后的主要产物是木糖(占总糖60-70%)。玉米芯稀酸水解过程中，会产生甲酸、乙酸、糠醛、5-羟基及糠醛等可能会抑制微生物生长代谢的物质。因此，在秸秆水解液用于生产有机酸、乙醇等的发酵利用过程中，通常使用Ca(OH)₂对秸秆水解液进行中和脱毒，通过形成硫酸钙沉淀的方式以达到降低或去除甲酸、乙酸、糠醛等抑制成分的目的。秸秆作为发酵原料，经处理后获得木糖和葡萄糖，其比例大致为1：2；但是，占总糖含量1/3的木糖却很难成为微生物高效利用的碳源；至少，目前还难以作为大宗产品（乙醇、有机酸）的发酵原料。因此，木糖的高效利用一直是困扰秸秆原料经济性的难题。选择秸秆原料中的木糖组分作为微生物生产脂肽类生物表面活性剂的发酵原料，将有助于大幅降低脂肽类生物表面活性剂的原料成本。

发明内容

针对现阶段脂肽类生物表面活性剂产量低，生产成本高等阻碍其工业化等缺陷，本发明的目的在于提供一种高效利用木糖的脂肽类生物表面活性剂的制备方法。