生物表面活性劑的分離提取

1、 高娜娜 2014220417 是由微生物產(chǎn)生的具有高表面活性劑的生物分子。相對于傳統(tǒng)的表面活性劑，其具有較高的表面和界面活性，且具有選擇性好，用量少，無污染等性質(zhì)。 現(xiàn)研究的生物表面活性劑主要由微生物以碳水化合物、烴類、脂類等物質(zhì)為碳源在培養(yǎng)基中生長時(shí)產(chǎn)生的活性物質(zhì)。生物表面活性劑其主要可分為非離子型和陰離子型；由一個(gè)或多個(gè)親水性和憎水性基團(tuán)組成。親水基可以是糖類、羥基、磷酸鹽或磷酸鹽基團(tuán)等，憎水基可以是蛋白或含憎水性支鏈的縮氨酸。根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為：糖脂、脂肽、磷脂或脂肪酸、多糖蛋白絡(luò)合物等。分離應(yīng)該要根據(jù)待分離物質(zhì)的性質(zhì)而定如：生物表面活性劑是水溶性還是非水溶性；陰離子還是非離子；是胞外結(jié)

2、合于細(xì)胞壁或是游離于細(xì)胞外還是胞內(nèi)結(jié)合物質(zhì)生物表面活性劑的用途。如果是用于石油等重工業(yè)可直接用粗提取的發(fā)酵液；但如果是作為乳化劑、保濕劑、起泡劑等應(yīng)用于食品和醫(yī)藥行業(yè)則對產(chǎn)品純度有較高要求，則需要精細(xì)提取。結(jié)晶與沉淀是表面活性荊的經(jīng)典提取方法之一，利用樣品組分中各組份在溶劑中的溶解度差異，使某些組分從溶液中生成結(jié)晶分離出來。有的糖脂可用鹽酸或硫酸將上清液酸化pH值為2.0-3.0，然后離心分離得到類蛋白化合物。如某些菌生產(chǎn)的蛋白質(zhì)乳化劑均可以由在上清液中加(NH4)2SO4 沉淀得到。另外由枯草芽抱桿菌產(chǎn)生的表面活性劑，可通過將其上清液的pH值調(diào)到2后，在4中形成沉淀。產(chǎn)生氣泡在微生物發(fā)酵過程

3、中是不可避免的，特別是絲狀菌生長及芽胞破裂蛋白、脂類等內(nèi)容物溢出等發(fā)酵過程中，及產(chǎn)生表面活性劑的過程中尤為顯著。泡沫分離是根據(jù)吸附的原理，向含表面活性物質(zhì)的液體中鼓泡，使液體內(nèi)的表面活性物質(zhì)聚集在氣液界面（氣泡的表面）上，在液體主體上方形成泡沫層，將泡沫層和液相主體分開，就可以達(dá)到濃縮表面活性物質(zhì)（在泡沫層）和凈化液相主體的目的。在發(fā)酵罐攪動過時(shí)，發(fā)酵液中的氣體由于表面活性劑的存在使溶液表面張力、自由能減少，從而使氣泡穩(wěn)定存在。泡沫分離技術(shù)使泡沫分離和發(fā)酵過程相結(jié)合, 建立了連續(xù)的生產(chǎn)過程。溶劑萃取是一種常用的提取方法,常用的有機(jī)溶劑有甲醇、乙醇、戊烷、丙酮、氯仿、二氯甲烷, 這些溶劑既可以單

4、獨(dú)使用, 也可以混合使用。如，用甲基-叔丁基醚萃取Rhodococcus（紅球菌屬）產(chǎn)生的生物表面活性劑, 。甲基叔丁基醚具有低毒、可生物降解、易回收、不易燃及不易爆炸等優(yōu)良特性。因此, 對于大規(guī)模的生物表面活性劑生產(chǎn)也是良好的萃取劑。超濾是在壓力的作用下讓不易過濾的樣品通過膜。這種方法速度快、回收率高。如，用分子量截止值( MWCO) 為30, 000D 的超濾膜對Bacillus licheniformis（地衣芽孢桿菌）的變異體產(chǎn)生的生物表面活性劑進(jìn)行了提取分析, 同時(shí)還使超濾和高效液相色譜相結(jié)合, 可設(shè)計(jì)一套對生物表面活性劑的提取、分析方法。由于生物表面活性劑在臨界膠束濃度( CMC)

5、 以上時(shí)形成微膠束, 使得超濾膜截取的分子量比生物表面活性劑的分子量大兩個(gè)數(shù)量級, 而向培養(yǎng)液中加入一定量的甲醇, 膠束就會分散, 生物表面活性劑就會通過濾膜。這樣讓原培養(yǎng)液、超濾濾液、及在培養(yǎng)液中加入甲醇后的超濾濾液分別通過高效液相色譜, 得到3 張色譜圖。在原培養(yǎng)液色譜圖中出現(xiàn)的峰, 如在濾液的色譜中消失, 而在加入甲醇的濾液的色譜圖中又出現(xiàn), 則可證明這個(gè)峰是生物表面活性劑的峰。而那些只在培養(yǎng)液的色譜圖中出現(xiàn)的峰就不是生物表面活性劑的峰。這種方法可以排除生物大分子( 如蛋白質(zhì)等) 的干擾, 因?yàn)樯锎蠓肿釉诩状嫉淖饔孟虏粫呀狻Ｉ锉砻婊钚詣撛诘膽?yīng)用領(lǐng)域不斷被拓寬, 但它能不能成功地應(yīng)用取決于生物表面活性劑能不能以經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)費(fèi)用大規(guī)模地生產(chǎn)。培養(yǎng)基的優(yōu)化研究。 對于特定的生產(chǎn)菌株, 建立各種營養(yǎng)因素( C、N、 P 等) 及底物的增加和產(chǎn)量及生產(chǎn)費(fèi)用之間的關(guān)系模 型, 從而確定最經(jīng)濟(jì)的培養(yǎng)條件。進(jìn)行廢物資源化的研究。 開發(fā)出可被生物表面活性劑生產(chǎn)菌利用的有機(jī)廢物培養(yǎng)基,結(jié)合菌種的篩選與優(yōu)化, 建立一套利用有機(jī)廢物的生物表面