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摘 要

鼠李糖脂是工业中应用最为广泛的生物阴离子表面活性剂之一，它具有毒性小，环境友好，可降解等优点。鼠李糖脂由微生物发酵产生，其结构由亲水的鼠李糖基团和疏水的碳链组成，形成了同时具备亲水亲油的两性分子。目前，鼠李糖脂的主要生产菌种为铜绿假单胞菌，研究人员围绕提高生产效率进行了大量的研究工作，但其效率距离工业化生产仍有较大的差距。

本研究通过分析鼠李糖脂代谢途径，确定铁离子为关键调控因子；实验改变培养基中的二价铁离子浓度来探究铁离子对鼠李糖脂的产率的影响。首先将甘油冻存和冻干粉的假铜绿单胞菌分别进行活化，最终认为甘油冻存的菌活化效果好。制作摇瓶种子液，通过原有培养基进行发酵罐发酵培养一次，定期取样测定数据，绘制本实验的标准生长曲线和标准产物合成曲线，同时检测甘油的消耗率以作为底物消耗率。在原有培养基基础上加入二价铁离子，围绕0.08g/L选取7个梯度，进行摇瓶发酵实验，结果表明铁离子对鼠李糖脂发酵具有显著的抑制作用。

关键词：鼠李糖脂，假铜绿单胞菌，发酵，培养基改良

Effect of iron ion on the production of rhamnolipids from Pseudomonas aeruginosa

Abstract

Rhamnolipo rhamnolipid is a widely used bio-anionic surfactant, which has many advantages such as being environment-friendly, biodegradable, less toxic, and widely used. It is produced entirely by living organisms, has a hydrophilic group and a hydrophobic group, and forms an amphiphilic molecular structure. The current production of rhamnolipid strains is mainly Pseudomonas, the yield is not satisfactory.

This study mainly tried to improve the original medium composition and tried to increase the yield of rhamnolipid by changing the concentration of divalent iron ions in the medium. First, the glycerol freeze-dried powder and the freeze-dried powder of Pseudomonas aeruginosa were separately activated, and finally, the bacteriostatic effect of glycerol-free bacteria was considered to be good. Shake flask seed liquid was produced, fermented by the fermenter in the original culture medium once, measured and sampled regularly, and the standard growth curve and standard product synthesis curve of the experiment were plotted, and the consumption rate of glycerol was also measured as the substrate consumption rate. Divalent ferric ions were added on the basis of the original culture medium, and 7 gradients were selected around 0.08 g/L. Shake flask fermentation experiments were conducted to determine the most appropriate iron ion concentration.

Key words: Rhamnolipid, Pseudomonas aeruginosa, fermentation, medium modification

目录

第一章 文献综述 1

1.1 生物表面活性剂 1

1.2 鼠李糖脂理化性质 2

1.3鼠李糖脂的生物合成 4

1.4 鼠李糖脂的发酵 4

1.5鼠李糖脂发酵未来研究方向 5

第二章 实验材料与方法 9

2.1 材料与仪器 9

2.2 实验方案 11

2.3 试验方法 12

2.3 试验方法 12

2.4 发酵罐模拟发酵生产 14

第三章 结果与讨论 16

3.1 冻干粉和冻菌液活化效果对比 16

3.2 蒽酮显色法标准曲线 16

3.3 种子液生长曲线 16

3.4甘油标准曲线 18

3.5摇瓶发酵结果 18

第四章 结论与展望 27

4.1 结论 27

4.2 展望 27

参考文献 28

致谢 30

1. 文献综述

1.1生物表面活性剂

自然界中，生物表面活性剂来自于微生物和动植物，由疏水基（饱和、不饱和烃链或脂肪酸）和亲水基（酸、阳离子、阴离子、单糖、双糖或多糖）两部分组成的表面活性剂称之为生物表面活性剂。生物表面活性剂比化学合成的表面活性剂拥有更复杂的化学结构，以及更多的功能基团，具有降低液体表面／界面张力，形成胶束、以及两相微乳液等多种表面活性功能。可将油水表面张力降低至1mN/m左右。同时具有良好的化学稳定性和热稳定性，且产品本身无毒，环境友好，可被环境中的天然微生物降解，具有较好的生物相容性，是典型的环保型＂绿色产品＂[1]。从性能上来讲生物表面活性剂远优于化学合成表面活性剂，这促使它们被广泛用于曰用化学、食品和医药工业以及石油工业等。同时其在环境工业以及农业等领域也有广泛的利用。特别的，生物表面活性剂还具有抗菌、抗肿瘤、抗病毒等药理作用和免疫功能，具有开发成新型生物医药和生物农药的潜力[2]。这些情况带来的经济效益使得人们越来越重视生物表面活性剂的开发和应用。这些特性使得生物表面活性剂的广泛利用也可以对人们的健康和环境产生积极作用。未来将尝试利用生物表面活性剂代替常规的化学合成类表面活性剂。

对生物表面活性剂的研究投入在过去几年中持续增长，这得益于它们在食品加工业，生物医药，制药和农业领域具有许多潜在的商业应用，其中生物表面活性剂还有诸多对环境又有的特性，例如可生物降解性，在较宽的pH范围和温度值下降低毒性和有效性等^[3]。鼠李糖脂是一种主要由铜绿假单胞菌产生的，应用广泛的生物阴离子表面活性剂。化学属性是糖脂。同时鼠李糖脂也是一种表面活性化合物^[4]。产生鼠李糖脂的类型取决于培养条件和所使用的碳源和微生物菌株^[6]。现今已知的鼠李糖脂主要类型有： monorhamnolipid和dirhamnolipid，根据存在的鼠李糖分子的数目命名，每个分子都有一个脂肪酸链^[7]。

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