生物表面活性剂的分离提取

1、 高娜娜 2014220417 是由微生物产生的具有高表面活性剂的生物分子。相对于传统的表面活性剂，其具有较高的表面和界面活性，且具有选择性好，用量少，无污染等性质。 现研究的生物表面活性剂主要由微生物以碳水化合物、烃类、脂类等物质为碳源在培养基中生长时产生的活性物质。生物表面活性剂其主要可分为非离子型和阴离子型；由一个或多个亲水性和憎水性基团组成。亲水基可以是糖类、羟基、磷酸盐或磷酸盐基团等，憎水基可以是蛋白或含憎水性支链的缩氨酸。根据其结构可分为：糖脂、脂肽、磷脂或脂肪酸、多糖蛋白络合物等。分离应该要根据待分离物质的性质而定如：生物表面活性剂是水溶性还是非水溶性；阴离子还是非离子；是胞外结

2、合于细胞壁或是游离于细胞外还是胞内结合物质生物表面活性剂的用途。如果是用于石油等重工业可直接用粗提取的发酵液；但如果是作为乳化剂、保湿剂、起泡剂等应用于食品和医药行业则对产品纯度有较高要求，则需要精细提取。结晶与沉淀是表面活性荆的经典提取方法之一，利用样品组分中各组份在溶剂中的溶解度差异，使某些组分从溶液中生成结晶分离出来。有的糖脂可用盐酸或硫酸将上清液酸化pH值为2.0-3.0，然后离心分离得到类蛋白化合物。如某些菌生产的蛋白质乳化剂均可以由在上清液中加(NH4)2SO4 沉淀得到。另外由枯草芽抱杆菌产生的表面活性剂，可通过将其上清液的pH值调到2后，在4中形成沉淀。产生气泡在微生物发酵过程

3、中是不可避免的，特别是丝状菌生长及芽胞破裂蛋白、脂类等内容物溢出等发酵过程中，及产生表面活性剂的过程中尤为显著。泡沫分离是根据吸附的原理，向含表面活性物质的液体中鼓泡，使液体内的表面活性物质聚集在气液界面（气泡的表面）上，在液体主体上方形成泡沫层，将泡沫层和液相主体分开，就可以达到浓缩表面活性物质（在泡沫层）和净化液相主体的目的。在发酵罐搅动过时，发酵液中的气体由于表面活性剂的存在使溶液表面张力、自由能减少，从而使气泡稳定存在。泡沫分离技术使泡沫分离和发酵过程相结合, 建立了连续的生产过程。溶剂萃取是一种常用的提取方法,常用的有机溶剂有甲醇、乙醇、戊烷、丙酮、氯仿、二氯甲烷, 这些溶剂既可以单

4、独使用, 也可以混合使用。如，用甲基-叔丁基醚萃取Rhodococcus（红球菌属）产生的生物表面活性剂, 。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优良特性。因此, 对于大规模的生物表面活性剂生产也是良好的萃取剂。超滤是在压力的作用下让不易过滤的样品通过膜。这种方法速度快、回收率高。如，用分子量截止值( MWCO) 为30, 000D 的超滤膜对Bacillus licheniformis（地衣芽孢杆菌）的变异体产生的生物表面活性剂进行了提取分析, 同时还使超滤和高效液相色谱相结合, 可设计一套对生物表面活性剂的提取、分析方法。由于生物表面活性剂在临界胶束浓度( CMC)

5、 以上时形成微胶束, 使得超滤膜截取的分子量比生物表面活性剂的分子量大两个数量级, 而向培养液中加入一定量的甲醇, 胶束就会分散, 生物表面活性剂就会通过滤膜。这样让原培养液、超滤滤液、及在培养液中加入甲醇后的超滤滤液分别通过高效液相色谱, 得到3 张色谱图。在原培养液色谱图中出现的峰, 如在滤液的色谱中消失, 而在加入甲醇的滤液的色谱图中又出现, 则可证明这个峰是生物表面活性剂的峰。而那些只在培养液的色谱图中出现的峰就不是生物表面活性剂的峰。这种方法可以排除生物大分子( 如蛋白质等) 的干扰, 因为生物大分子在甲醇的作用下不会裂解。生物表面活性剂潜在的应用领域不断被拓宽, 但它能不能成功地应用取决于生物表面活性剂能不能以经济的生产费用大规模地生产。培养基的优化研究。 对于特定的生产菌株, 建立各种营养因素( C、N、 P 等) 及底物的增加和产量及生产费用之间的关系模 型, 从而确定最经济的培养条件。进行废物资源化的研究。 开发出可被生物表面活性剂生产菌利用的有机废物培养基,结合菌种的筛选与优化, 建立一套利用有机废物的生物表面