[发明专利]一种固态发酵生产鼠李糖脂生物表面活性剂的方法

说明书

本发明公开了一种固态发酵生产鼠李糖脂生物表面活性剂的方法，是由以下步骤制得的：一级种子培养；二级培养；压力脉动固态发酵；将发酵物料装至滤袋中，挤压，得发酵液；草酸调节发酵液pH至5.0，截留量为5Kda超滤膜过滤，得浓缩液；草酸调节浓缩液pH至3.0，3500rpm离心取沉淀物，干燥，得鼠李糖脂生物表面活性剂。本发明具有以下优势：产量高，产物杂质少，能耗低，易操作，后处理简单，污染少，发酵环境均一；惰性多孔材料聚氨酯泡沫性质稳定，持水性强，可重复使用，显著降低生产成本；另外整个发酵过程中无泡沫产生，解决了鼠李糖脂生产过程中起泡严重的技术瓶颈，加快鼠李糖脂生物表面活性剂的产业化进程。

技术领域

本发明属于微生物发酵技术和天然产物的生物合成领域，具体地涉及一种固态发酵生产鼠李糖脂生物表面活性剂的方法。

背景技术

表面活性剂是一类重要的化工原料，在石油工业、医药农业及精细化工等众多领域占有重要的地位，素有“工业味精”之称。据不完全统计，2016年我国的表面活性剂的产量约为200万吨，并且几乎全是石油基表面活性剂，由此带来的环保问题也变得日益突出。以鼠李糖脂为代表的生物表面活性剂与传统化学合成表面活性剂相比，具有无毒、可再生、易生物降解等优势。同时，要求将可生物降解的表面活性剂作为主要发展对象。可以预见，随着社会的进步和民众环保意识的增强，21世纪的表面活性剂必将朝着安全、温和及易生物降解的方向发展。生物表面活性剂将逐渐成为化学合成表面活性剂的替代品或升级换代品，具有广阔的市场前景。

目前，通常采用液态发酵技术进行鼠李糖脂生物表面活性剂的发酵研究，但是鼠李糖脂的生物合成是严格好氧过程，发酵过程中需要大量通气和不停搅拌，导致起泡逃液严重、发酵过程难以被有效的检测和调控、生产效率低下等问题。这极大限制了鼠李糖脂的生产和应用，阻碍了生物表面活性剂产业的健康发展。为解决此技术瓶颈，人们特地对其泡沫形成机制进行研究，期望通过“厌氧发酵”、“发酵偶联泡沫分离”及“边发酵边消泡”的方式来解决生产过程中起泡的问题，但效果都不理想。因此，如何改进发酵技术解决鼠李糖脂生产过程中起泡严重的问题、提高鼠李糖脂的发酵生产效率，是当前鼠李糖脂发酵研究的热点和主要目标。固态发酵生产鼠李糖脂通常不被研究者采用，其原因是铜绿假单胞菌生产鼠李糖脂是严格好氧过程，一般的固态发酵方法无法提供充足的溶氧。

发明内容

本发明是提供一种固态发酵生产鼠李糖脂生物表面活性剂的方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种固态发酵生产鼠李糖脂生物表面活性剂的方法，是由以下步骤制得的：

1）一级种子培养：液体种子培养基在115℃灭菌10-30min，将铜绿假单胞菌菌种接种至液体种子培养基，摇床培养，得一级种子液；

2）二级种子培养：将8L液体种子培养基装至15L的机械搅拌式发酵罐中，115℃灭菌20min，冷却至30℃；将一级种子液接种至冷却好的发酵培养基中，培养至种子液长到OD600=12，停止培养，得二级种子液；

3）压力脉动固态发酵：将固态发酵培养基按照0.4-0.55的装料系数装至50L压力脉动固态发酵罐中，125℃灭菌30min，冷却至30℃；将二级种子液接种至固态发酵培养基，压力脉动固态发酵培养168h，得发酵物料；

装料系数为固相载体的体积与发酵容器的体积比。

4）将发酵物料装至滤袋中，挤压，得发酵液；草酸调节发酵液pH至5.0，截留量为5Kda超滤膜过滤，得浓缩液；草酸调节浓缩液pH至3.0，3500rpm离心取沉淀物，干燥，得鼠李糖脂生物表面活性剂。

本发明制备的鼠李糖脂生物表面活性剂的纯度大于80%。

所述步骤1）中，铜绿假单胞菌菌种的接种量为10%；摇床培养的温度为30℃，转速为200rpm，时间为8h。