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摘 要

鼠李糖脂是目前研究较为深入的生物表面活性剂，其具有低毒、结构多样、表面活性强、可生物降解等特点。鼠李糖脂的抗菌、增溶、乳化性能优越，因此，其在医药、农业、环境修复、石油开采等领域的应用前景广阔。

本文主要以铜绿假单胞菌KT1115作为出发菌株，研究了其发酵生产鼠李糖脂的最适条件。首先，通过摇瓶实验探究了培养基中碳源的最适添加量；然后，分别对发酵培养基中的两种氮源的最适浓度进行了摸索；最后，在碳源和氮源优化基础上，对鼠李糖脂发酵的最适初始pH进行了探究，最终确定最适的碳源和氮源添加量以及最适pH。

实验表明，铜绿假单胞菌KT1115发酵产鼠李糖脂的最适菜籽油添加量为60g/L，酵母粉和硝酸钠分别为3g/L、5g/L，发酵培养基最适初始pH为7.5。铜绿假单胞菌KT1115在优化后的发酵培养基培养192h，最终鼠李糖脂产量为36.85±0.95 g/L，相较于初始发酵培养基，鼠李糖脂产量提高了80%。

关键词： 生物表面活性剂 鼠李糖脂 发酵 铜绿假单胞菌KT1115

Optimization of Rhamnolipid Production Conditions by Pseudomonas aeruginosa KT1115

Abstract

Rhamnolipid is a biosurfactant that has been studied more deeply. In addition to its high surface activity, it has the characteristics of low toxicity, diverse structure, and biodegradability. It is widely employed in various industries, such as medicine, agriculture, environmental restoration and petroleum exploitation, for its great antibacterial, superior solubilization and emulsifying properties.

In this paper, Pseudomonas aeruginosa KT1115 was used as the starting strain to study the optimal conditions for the production of rhamnolipids by fermentation. First, the optimal amount of carbon source in the culture medium was explored by shake flask experiment; then, the optimal amount of the two nitrogen sources was explored separately; finally, under the above optimal conditions, the optimal initial pH of rhamnolipid fermentation was explored. At last, the optimal amount of carbon and nitrogen sources added and the optimal pH were determined.

The experiment showed that the optimal amount of rapeseed oil added by Pseudomonas aeruginosa KT1115 for producing rhamnolipid was 60g / L, yeast powder and sodium nitrate were 3g / L and 5g / L respectively, and the optimal initial pH of the fermentation medium is 7.5. Pseudomonas aeruginosa KT1115 was cultured in the optimized fermentation medium for 192h, and the final rhamnolipid yield was 36.85 ± 0.95 g / L. Compared with the initial fermentation medium, rhamnolipid yield increased by 80%.

Key words: Biosurfactant; Rhamnolipid; Fermentation; P.aeruginosa KT1115

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 引言 1

第二章 文献综述 2

2.1 表面活性剂 2

2.2 生物表面活性剂 2

2.2.1 生物表面活性剂概述 2

2.2.2 生物表面活性剂的种类及产生菌 2

2.2.3 生物表面活性剂的应用 3

2.3 鼠李糖脂 4

2.3.1 鼠李糖脂的化学结构 4

2.3.2 鼠李糖脂的理化性质 5

2.3.3 鼠李糖脂的主要产生菌 6

2.3.4 鼠李糖脂的生物合成途径 6

2.3.5 鼠李糖脂的主要生产方法 7

2.3.6 鼠李糖脂的应用 7

2.4 鼠李糖脂的研究现状 8

2.4.1 高产菌株的选育 9

2.4.2 培养基成分优化 10

2.4.3 培养条件优化 10

2.3 课题来源及研究内容 11

2.3.1 课题来源 11

2.3.2 研究的内容 11

第三章 实验器材与方法 12

3.1 菌种 12

3.2 实验试剂 12

3.3 实验器材 13

3.4 培养基 13

3.5 实验方法 14

3.5.1 种子液培养 14

3.5.2 发酵培养 14

3.5.3 样品处理 14

3.5.4 发酵液中鼠李糖脂的测定 15

3.5.5 绘制鼠李糖标准曲线 15

3.5.6 单因素实验 15

3.5.6 摇瓶发酵验证 16

第四章 实验结果与讨论 17

4.1 鼠李糖标准曲线 17

4.2 单因素实验结果 18

4.2.1 菜籽油含量对鼠李糖脂产量的影响 18

4.2.2 氮源含量对鼠李糖脂产量的影响 19

4.2.3 初始pH对鼠李糖脂产量的影响 20

4.3 摇瓶发酵结果验证 21

4.4 讨论 21

第五章 结语与展望 22

5.1 结语 22

5.2 展望 22

参考文献 23

致谢 26

第一章 引言

鼠李糖脂是糖脂类的生物表面活性剂，具有极强的增溶、发泡、乳化等表面活性，毒性低，结构多样，生物可降解等优点。鼠李糖脂最早由Jarvis和Johnson发现，可以由多种微生物或酶生产，目前以铜绿假单胞菌为主要产生菌。鼠李糖脂的应用范围很广，在工业、农业、医学以及环境修复等领域都具有极大的应用潜力。

鼠李糖脂的生物合成需要两个前体物质：糖基前体dTDP-L-鼠李糖和脂质前体β-羟基烷酰基-β-羟基烷酸（HAAs）^[1]。糖基前体由葡萄糖合成，以油脂为碳源时，油脂通过β-氧化途径合成葡萄糖，再合成糖基前体。脂质前体是从头合成的。糖基前体与脂质前体在RhlAB的作用下合成单鼠李糖脂，RhlC的存在可以使单鼠李糖脂变为双鼠李糖脂。铜绿假单胞菌产鼠李糖脂的关键酶为RhlAB，它们的表达在多个水平上受到控制，并受群体感应控制以及环境因素的调节。

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