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不動(dòng)桿菌菌株XH-2產(chǎn)生物表面活性劑發(fā)酵條件、性質(zhì)、成分研究(三)

來源:化學(xué)與生物工程 瀏覽 366 次 發(fā)布時(shí)間:2024-12-23

2.3生物表面活性劑的耐受性


生物表面活性劑在實(shí)際應(yīng)用中的環(huán)境比較復(fù)雜,因而必須具有較好的溫度、pH值和鹽度的耐受性和穩(wěn)定性。菌株XH-2產(chǎn)生物表面活性劑在不同溫度、pH值和鹽度條件下的穩(wěn)定性變化情況見表1。

表1溫度、pH值和鹽度對生物表面活性劑穩(wěn)定性的影響


由表1可知,菌株XH-2所產(chǎn)生物表面活性劑在4℃、室溫、60℃、100℃條件下,處理30 min后的表面張力變化不大,均在31.72~33.12 mN·m-1范圍內(nèi),表明其具有良好的溫度穩(wěn)定性,且對高溫具有一定的耐受性。菌株XH-2所產(chǎn)生物表面活性劑在不同pH值條件下處理12 h后,其表面張力的變化很小,均在31.37~32.07 mN·m-1范圍內(nèi),表明該生物表面活性劑對pH值的耐受范圍較寬。在鹽度低于9%時(shí),菌株XH-2所產(chǎn)生物表面活性劑都有表面活性,且表面張力維持在相對穩(wěn)定的范圍(30.39~33.57 mN·m-1)內(nèi),表明該生物表面活性劑對鹽度有一定的耐受能力,可應(yīng)用于高礦化度環(huán)境中。


2.4生物表面活性劑臨界膠束濃度的確定


臨界膠束濃度(CMC)是表面活性劑分子在溶劑中締合形成膠束的最低濃度,當(dāng)溶液達(dá)到CMC時(shí),溶液的表面張力降至最低,此時(shí)再提高表面活性劑濃度,溶液的表面張力也不再降低,而是形成大量膠團(tuán)。CMC是表面活性劑的一種量度,其值越低,表明該表面活性劑形成膠團(tuán)所需的濃度越低,表面活性越高。通過測定不同濃度生物表面活性劑溶液的表面張力來確定CMC,結(jié)果見圖3。

圖3菌株XH-2所產(chǎn)生物表面活性劑臨界膠束濃度的測定


由圖3可知,生物表面活性劑濃度從0 mg·L-1升至50 mg·L-1時(shí),表面張力從75 mN·m-1快速降至38.58 mN·m-1;隨著生物表面活性劑濃度的增加,表面張力略有降低;當(dāng)生物表面活性劑濃度達(dá)到200 mg·L-1時(shí),表面張力降至33.12 mN·m-1;當(dāng)生物表面活性劑濃度高于200 mg·L-1后,表面張力幾乎不再下降;因此,該生物表面活性劑的CMC值為200 mg·L-1。常用的化學(xué)表面活性劑如十二烷基磺酸鈉(SDS)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)的CMC值分別為2 120 mg·L-1、1 300 mg·L-1。相比較而言,該生物表面活性劑的CMC值明顯低于常用化學(xué)表面活性劑,表明其具有良好的表面活性,更利于實(shí)際應(yīng)用。


2.5生物表面活性劑的鑒定


將生物表面活性劑溶液與亞甲基藍(lán)-氯仿試劑混合均勻,靜置幾分鐘后進(jìn)行觀察。發(fā)現(xiàn)水層顏色變深,表明發(fā)酵液中的生物表面活性劑為陽離子型表面活性劑。將生物表面活性劑溶液用鹽酸溶液調(diào)pH值至2靜置過夜,結(jié)果無白色沉淀產(chǎn)生,表明XH-2菌株所產(chǎn)生物表面活性劑可能為糖脂類。


菌株XH-2所產(chǎn)生物表面活性劑的紅外光譜如圖4所示。

圖4菌株XH-2所產(chǎn)生物表面活性劑的紅外光譜


由圖4可看出,3 389.6 cm-1附近出現(xiàn)了強(qiáng)而寬的吸收峰,表明該分子中存在大量-OH;2 924.1 cm-1和2 853.8 cm-1處為脂肪族C-H的振動(dòng)吸收峰,而1 459.9 cm-1附近的吸收峰由碳鏈分子上連續(xù)的C-H振動(dòng)引起;1 671.1 cm-1處的吸收峰來自羰基的伸縮振動(dòng);1 727.8 cm-1附近有較強(qiáng)且尖的吸收峰,表明有酯基存在;1 074.3 cm-1與1 025.3 cm-1處的吸收峰來自C-O-C鍵的伸縮振動(dòng),表明該分子中存在羧酸酯基團(tuán)。由紅外光譜分析結(jié)果和相關(guān)文獻(xiàn)可初步推斷該生物表面活性劑為糖脂類化合物,但由于其分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜,具體結(jié)構(gòu)還有待進(jìn)一步研究。


3結(jié)論


以低成本的泔水油和豆粕為碳、氮源,發(fā)酵培養(yǎng)不動(dòng)桿菌菌株XH-2(Acinetobactersp.XH-2)生產(chǎn)生物表面活性劑。菌株XH-2產(chǎn)生物表面活性劑的最佳碳、氮源分別為3%泔水油和5%豆粕;最佳接種量、鹽度和初始pH值分別為4%、2%和6.0。菌株XH-2在優(yōu)化后的培養(yǎng)基中發(fā)酵培養(yǎng),發(fā)酵液的表面張力由73.01 mN·m-1降至25.25 mN·m-1。


菌株XH-2所產(chǎn)生物表面活性劑具有溫度、pH值和鹽度穩(wěn)定性,其臨界膠束濃度為200 mg·L-1,明顯低于常用的化學(xué)表面活性劑,具有良好的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。


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