文 献 综 述

1.1 研究背景

石油是宝贵的不可再生能源，在经济发展和社会进步中发挥了重要的作用。由于我国石油资源匮乏，需要科学技术提高资源利用率，表现在石油产业方面主要是改善采油技术，提高产能^[1]。枯草芽孢杆菌是一株可以应用于微生物驱油的优势菌种。通过高密度培养技术，将高浓度的发酵液，制备成浓缩型菌粉，不仅操作简单方便，而且菌剂易于携带，可降低现场运输成本。

枯草芽孢杆菌属于好氧内生抗逆孢子革兰氏阳性细菌，是芽孢杆菌属的一种，生理特征多样^[2]，在自然界中广泛分布于土壤，河湖，动植物体表等地。它不但易于繁殖，无毒害，且能够生成丰富的活性酶系或活性物质^[3]。枯草芽孢杆菌的抑菌活性可以抑制某些病原菌和真菌的繁殖，有效促进有益微生物的生长，且具有非致病性、分泌蛋白能力强的特性和良好的发酵基础。在环境不利的条件下，枯草芽孢杆菌可以诱导产生抗逆性很强的内源孢子，又叫芽孢。根据渗透调节皮层膨胀学说：芽孢衣对多价阳离子,水分的透性很差，皮层的离子强度高，产生极高的渗透压夺取芽孢核心的水分，结果造成皮层的充分膨胀而核心部分的细胞质变得高度失水，因此芽孢具有极强的耐热性。同时芽孢又对高压、干燥、氧化、酸碱和毒物等不良因素抵抗力较强，因此枯草芽孢杆菌具有耐高温、耐氧化及耐酸碱等特性，在喷雾干燥、冻干等生产过程中，均能保持较高稳定性和存活率^[4]。

1.2 研究方法

发酵剂的制备应遵循菌种存活率高，有利于长期保存和运输，适合工业化大批量生产等原则。目前微生物菌种经过增殖培养，高密度浓缩分离之后，经干燥制成菌粉。制备发酵剂常采用的干燥工艺有喷雾干燥和真空冷冻干燥^[5]。

1.2.1 真空冷冻干燥法

真空冷冻干燥是利用冰晶升华的原理，在高度真空的环境下，将已冻结了的食品物料的水分不经过冰的融化直接从冰固体升华为蒸汽，一般真空干燥物料中的水分是在液态下转化为汽态而将物料干制，故冷冻干燥又称为冷冻升华干燥^[6]。

真空冷冻干燥的主要特点如下^[7]：（1）含水的生物样品，经过冷冻固定，在低温高真空的条件下使样品中的水分由冰直接升华达到干燥的目的，在干燥的过程中不受表面张力的作用，干燥后的物料保持原来的化学组成和物理性质（如多孔结构、胶体性质等）（2）真空干燥由于处于负压状态下隔绝空气使得部分在干燥过程中容易氧化等化学变化的物料更好的保持原有的特性，也可以通过注入惰性气体后抽真空的方式更好的保护物料，适用于热敏性物料，或高温下易氧化的物料，或有燃烧性的物料。 (3)挥发性液体可回收，但生产能力小，需间歇操作，干燥速度快。(4)热量消耗比其他干燥方法少。缺点是费用较高，不能广泛采用。

1.2.2喷雾干燥法

喷雾干燥法是利用喷雾器将一定浓度的溶液，悬浮液乳浊液或糊状料液喷洒为极细的雾状液滴，与热空气均匀混合，在干燥环境中液滴迅速汽化，将料液加工成粉状或颗粒状干燥制剂的生产方法^[8]。

喷雾干燥的优点有(1)瞬间干燥，料液干燥速度快，时间短。料液经过雾化后表面积立刻增大若干倍，其与热空气的接触面积也增大，液滴内部的水分向外迁移路径缩短，蒸发掉90 ％-95 ％水的干燥时间仅为5-35 s左右，传热传质速率大大提高。（2）物料自身不承受高温。虽然雾化后干燥热空气温度较高，但热空气在接触雾滴时绝大部分热量都在水分蒸发时带走，所以排风处温度并不高，大多数干燥排风温度在80 ℃--100 ℃，物料温度也低于热空气的湿球温度，保证一些热敏性材料的产品质量。（3）产品质量好，喷雾干燥制成的产品成粉末或空球，其具有良好的溶解性和分散性。

该方法干燥速率高且产品分散性能好工艺简便，由于瞬间蒸发，设备材料选择要求不严格，成本低廉^[9]，在环境条件不利的情况下，枯草芽孢杆菌能产生内生芽孢，芽孢对高温高压、干燥、氧化、酸碱等不良因素抵抗力较强，因此喷雾干燥法可用于生产枯草芽孢杆菌制剂，而真空干燥法设备投资，动力消耗大，成本高，生产能力没有喷雾干燥强，因此选择喷雾干燥法制备菌剂^[10-11]。

1.2.3研究现状

刘宇等^[12]对猪源枯草芽孢杆菌喷雾干燥工艺进行优化，应用SASV8.0统计分析软件中的二次正交旋转组合设计方案进行试验设计，应用优化的喷雾干燥工艺进行3次重复喷雾干燥试验，并检测芽孢率对菌体喷雾干燥存活率的影响。结果表明：优化的喷雾干燥工艺中各条件的最佳参数为：出口温度90 ℃，入口温度150 ℃，保护剂浓度20 ％，入料速度；菌体平均存活率为75.7 ％，与预测值（77 ％）基本相符；芽孢率对菌体喷雾干燥存活率影响较大，其研究为猪源枯草芽孢杆菌的工业化生产奠定了基础。