生物表面活性剂产生菌的筛选及特性研究
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高温产生物表面活性剂菌种的筛选及性能评价李彩风;高光军;张绍东;吴晓玲;汪卫东【摘要】从胜利油田油井产出液及含油污水等样品中分离出16株能利用原油的菌株.通过原油平板涂布和液体发酵培养,筛选出1株能在高温(60℃)、高压(10 MPa)下以原油为唯一碳源生长且能有效产出生物表面活性剂的菌株CH2.原油作用实验结果表明其对胜利油田东辛原油降粘率可达48.5%,原油含蜡量降低12.6%,原油凝固点降低3.0℃;红外光谱分析显示该菌株产生的生物表面活性剂为糖脂类,经分子生物学初步鉴定菌株CH2为蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus).物理模拟驱油实验显示聚合物驱油后,注入CH2菌液60℃培养21 d时可提高原油采收率8.6%.【期刊名称】《湖南师范大学自然科学学报》【年(卷),期】2013(036)002【总页数】5页(P73-77)【关键词】高温微生物;生物表面活性剂;筛选;原油平板法;物模驱油【作者】李彩风;高光军;张绍东;吴晓玲;汪卫东【作者单位】胜利油田分公司采油工艺研究院,中国东营257000;胜利油田分公司采油工艺研究院,中国东营257000;胜利油田分公司科技处,中国东营257000;胜利油田分公司采油工艺研究院,中国东营257000;胜利油田分公司采油工艺研究院,中国东营257000【正文语种】中文【中图分类】X131.2微生物提高原油采收率技术是一项利用微生物自身的有益活动及其代谢产物来提高原油采收率的技术[1-2].微生物的代谢产物有多种,其中生物表面活性剂产物是集亲水基和憎水基结构于一身的两亲化合物,可降低水溶液和烃混合物的表面张力及界面张力,促进原油的乳化和分散[3-4].与化学合成表面活性剂相比,生物表面活性剂具有选择性好、用量少、无毒、能够被生物降解、不会对环境造成污染、可用微生物引入化学方法难以合成的新化学基团等优点,因而在提高原油采收率方面可以起到重要的作用[5-6].产出表面活性剂的菌种有较多筛选方法[7-9],应用快速、有效而直接的检测手段将使大量菌种的筛选工作取得事半功倍的效果.笔者尝试利用一种新的原油平板涂布方法,从多种来源的油田样品中选育出了一株高效产糖脂类生物表面活性剂且能以原油为唯一碳源的耐高温高压的菌种.该发现对在高温高压的极端油藏环境下实施微生物采油技术具有重要意义.1 实验1.1 菌种来源筛选分离自胜利油田的油井产出液、石化炼厂污水及原油污染土壤等样品.1.2 培养基无机盐培养基:NH4Cl 1 g,K2HPO4·3H2O 1 g,KH2PO41 g,MgSO40.2 g,FeSO4·7H2O 0.2 g,NaCl 5 g,CaCl20.2 g,蒸馏水 1 000 mL,调整pH 值至7.2~7.4,添加2 g/L的原油作为唯一碳源,121℃灭菌20 min.LB 培养基:胰蛋白胨 10 g,酵母浸出粉 5 g,NaCl 5 g,蒸馏水 1 000 mL,调整pH 值至7.2~7.4,121 ℃灭菌20 min.原油平板:NH4NO30.15 g,KH2PO40.1 g,K2HPO40.1 g,MgSO40.02 g,CaCl20.02 g,NaCl 0.5 g,琼脂20 g,蒸馏水1 000 mL,调整pH值至7.0~7.2,121℃灭菌20 min,取出倒平板,待平板凝固后,加入少量灭菌原油,用涂布棒涂布均匀即可.1.3 筛选方法1.3.1 以原油为唯一碳源菌株的富集分离将样品接入无机盐培养基中,分别于60℃、150 r/min下振荡培养.每隔7 d以5%的富集液接种至新鲜的原油液体培养基中.连续转接3次后将富集液进行梯度稀释并涂布于LB平板,60℃恒温培养,挑取单菌落保存备用.1.3.2 高温产表面活性剂菌株初筛将分离得到的高温菌株接种于原油平板中,然后于60℃下恒温培养2 d后,观察扩油圈大小.只有产生表面活性剂能够乳化碳氢化合物的菌株才能吸收利用原油形成扩油圈,故挑选有扩油圈的菌落作进一步研究. 1.3.3 高温产表面活性剂菌株复筛将上述分离得到的高温菌株接到以原油为唯一碳源的无机盐培养基中,60℃,160 r/min下振荡培养7 d,然后取菌液进行表面张力的测定.1.4 菌株性质评价1.4.1 与原油相互作用将筛选到的高温产表面活性剂菌株接种于LB斜面上培养7 d,用无菌水制成菌悬液,然后接种于原油液体培养基中,置于60℃、160 r/min 的摇床培养2 d,离心收集油相.用数字粘度计测量原油的粘度;用玻璃套管法测凝固点.1.4.2 高温、高压实验将上述筛选得到的产生物表面活性剂的高温菌接种于原油平板上,然后置于压力容器中,充入气体至压力10 MPa(VO2∶VN2=0.2∶9.8)、60℃下恒温培养3 d后,观察扩油圈大小.1.4.3 红外光谱分析压片法:将1~2 mg生物表面活性剂的提取产品与200 mg纯KBr研细均匀,置于模具中,用(5~10)×107Pa压力在油压机上压成透明薄片,即可用于测定.试样和KBr都应经干燥处理,研磨到粒度小于2 μm,以免散射光影响,然后进行红外光谱的测定.1.4.4 菌株分子生物学鉴定将筛选得到的高温菌株进行基因组DNA的提取后,利用细菌16S rDNA基因通用引物:P11:5'-AGAGTTTGATCATGGCTCAG-3'(对应于E.coli 8~27)和 P12:5'-TACGGTTACCTTGTTACGACTT-3'(对应于E.coli 1 492~1 510)来扩增16S rDNA基因序列.引物由大连宝生物工程公司合成.100 μL PCR反应体系,反应条件:94℃预变性5 min;94℃变性1 min,55℃退火1 min,72℃延伸1 min,30个循环;72℃延伸10 min.扩增产物经电泳检测后测序.序列在GenBank中用BLASTN比较.1.5 物理模拟驱油实验采用具有不同渗透率的双管岩芯模型模拟中一区Ng3区块聚合物驱油后微生物驱油的情况.实验步骤:装填岩心→岩心抽真空,加中一区Ng3区块地层水至饱和→测孔隙度和渗透率参数→加油至饱和并计算原始含油饱和度→1次水驱至岩心产出液含水96%→注入聚合物0.3 PV,后续水驱至出口含水96%时→注营养体系(或营养体系+菌液)60℃培养一段时间→3次水驱至实验结束.2 结果与讨论2.1 菌株的富集分离结果从样品中富集分离出16株能够在60℃条件下以原油为唯一碳源生长的菌株,有9株细菌的表面张力在40 mN·m-1以下.其中,菌株CH2的表面张力最低为35.6 mN·m-1.具体结果如表1所示.表1 以原油为唯一碳源菌株的表面张力情况Tab.1 The surface tension of the strains utilizing oil as only carbon source编号名称表面张力/(mN·m-1)编号名称表面张力/(mN·m-1)1 ZJ-3 37.6 9 RBD 42.1 2 AP-1 41.1 10 WJ-4 41.2 3 WD-2 39.6 11 MA-2 40.7 4 Ш 38.0 12 WJ-2 41.1 5 CH2 35.6 13 WJ-11 40.3 6 WJ-12 39.9 14 SE 45.8 7 WJ-6-1 37.3 15 1-2 38.2 WF-B 38.6 16 ZJ-5 38.58将上述分离得到的16株高温菌接种于原油平板,60℃下恒温培养2 d后,其情况如下图1所示,其中菌株Ⅲ、CH2、ZJ-3、WJ-6-1、WF-B、1-2及ZJ-5能产生明显的扩油圈,表明这7株细菌高温下生长代谢,产生了生物表面活性剂,将原油从平板剥开.2.2 高温高压实验将上述这7株明显产出生物表面活性剂的高温菌进行高压、高温下产生表面活性剂实验,产生扩油圈的情况如图2所示.从中可以清楚地看到菌株CH2产生的扩油圈直径最大.由此,可以定性判断CH2产生表面活性剂的能力相对最强,与上述菌液表面张力测定结果相一致.图1 常压高温下以原油为唯一碳源菌株的扩油圈Fig.1 The extending oil ring of the strains under the constant pressure and high temperature of oil as only carbon source图2 高压高温下以原油为唯一碳源菌株的扩油圈Fig.2 The extending oil ring of the strains under the high pressure and high temperature of oil as only carbon source2.3 菌株CH2对原油性质影响测试了菌株CH2对原油的降粘、降蜡和降凝作用,结果如表2所示.表2 CH2对原油的降粘、降蜡和降凝效果Tab.2 The effects of CH2 on viscosity,wax content and solidifying point of oil粘度含蜡量凝固点实验前/(mPa·s)实验后/(mPa·s)降粘率降低率降低/%实验前/%实验后/%/%实验前/℃实验后/℃/℃1 080 556 48.5 23.10 20.18 12.6 15.0 12.0 3.0从表2可以看出菌株CH2作用后的原油粘度由实验前的1 080 mPa·s降低至556 mPa·s,原油降粘率达48.5%;菌株作用后的原油蜡含量也发生了显著降低,降低率为12.6%;凝固点由实验前的15℃降低至12℃.2.4 红外光谱分析提取菌株CH2发酵产生的生物表面活性物质进行红外光谱分析.如图3所示,3 440~3 300 cm-1的强吸收峰为O—H的伸缩振动吸收峰;2 980~2 850 cm-1和1 400~1 200 cm-1是C—H的伸缩振动峰;1 900~1 600 cm-1之间的吸收峰是 ==C O的伸缩振动引起的.这几组是糖类的特征吸收峰.判断该菌株产生的生物表面活性剂为糖脂类生物表面活性剂.图3 CH2菌株产生的生物表面活性剂红外吸收光谱图Fig.3 IR spectrum of the biosurfactant from strain CH22.5 菌株鉴定登陆,将测序结果用BLSAT与GenBank中的16S rDNA序列进行同源性比较,比对结果如表3所示.菌株CH2鉴定为蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus).表3 菌株16S rDNA序列BLAST结果Tab.3 BLAST of the strain's 16S rDNA sequence菌株名称鉴定结果 Genbank 登录号相似度CH2 Bacillus cereusAM062677 98%3 物理模拟驱油效果双管模拟岩芯的参数及一次注入水的驱油效率和注入聚合物的驱油效率情况见表4,采用合注分采的驱替方式进行.表4 岩芯参数及一次水驱和注入聚合物驱油效率Tab.4 Core parameter and the oil recovery efficiency of once water flooding and polymer flooding岩心序号孔隙度/% 渗透率/μm2 一次水驱驱油效率/% 聚合物驱油效率/%A1 40 5.2 A2 37 1.842.8 14.6 B1 39 4.7 B2 37 1.6 41.6 14.1 C1 39 4.9 C2 36 1.744.3 13.7各岩芯在聚合物驱油后注入CH2菌液在60℃下进行培养,然后进行3次水驱,驱油效率见表5.结果显示外源菌株提高原油采收率明显,其中空白岩芯仅提高原油采收率0.3%,而注入菌液的岩心培养10 d和21 d后分别提高原油采收率4.7%和8.6%.表5 聚合物驱油后微生物驱油效率Tab.5 The efficiency of microbial enhanced oil recovery after the polymer flooding岩心序号驱油介质培养时间/d 提高驱油效率/%A1 A2 空白(营养体系)21 0.3 B1 B2 0.2PV营养体系+菌液CH2 10 4.7 C1 C2 0.2PV营养体系+菌液CH2 21 8.64 结论目前,大部分产出生物表面活性剂微生物的要求温度为30~37℃[10],以原油为唯一碳源且在高温(60℃以上)条件下产出表面活性剂微生物的研究报道较少.夏文杰[11]等从大庆油田地层水中分离得到一株地芽胞杆菌,能以原油为唯一碳源高温下生长并合成生物表面活性剂,发酵液表面张力可降低至29.58 mN·m-1,表面活性较强,但是没有研究高压对菌株产出生物表面活性剂的影响.Zheng Cheng-gang等以原油为唯一碳源60℃条件下从甘肃玉门油田分离到2株乳化能力较强的菌株,其中发酵液表面张力均在40 mN·m -1以上[12].本实验通过富集分离得到16株能在60℃高温环境下以原油为唯一碳源生长的菌株.通过原油平板产扩油圈实验筛选得到1株能在高温(60℃)、高压(10 MPa)复合极端条件下高效产出表面活性剂且以原油为唯一碳源生长的菌株CH2,表面张力可降低至35.6 mN·m-1.原油作用实验发现经菌株CH2作用后,原油物性得到改善.模拟高温聚合物驱油后油藏物模驱油实验,结果显示注入菌液CH2后培养21d后提高原油采收率8.6%.以上发现对于该菌株在高温、高压的实际油藏环境下开展微生物采油具有重要意义.参考文献:[1]王惠,卢渊,伊向艺.国内外微生物采油技术综述[J].大庆石油地质,2003,22(5):49-52.[2]宋永亭.嗜热解烃基因工程菌SL-2的构建[J].油气地质与采收率,2010,17(1):80-82.[3]宋智勇,张君,马继业,等.微生物菌液的界面特性[J].油气地质与采收率,2008,15(3):73-75..[4]郭辽原,郭省学,宋智勇,等.一株产表面活性剂的菌株的筛选及现场试验研究[J].西安石油大学学报:自然科学版,2010,25(2):58-60.[5]潘冰峰,徐国梁,施邑屏,等.生物表面活性剂产生菌的筛选[J].微生物学报,1999,39(3):264-267[6]余跃惠,张凡,周玲革,等.大港油田产生物表面活性剂本源菌研究[J].石油天然气学报,2005,27(1):88-90.[7]MULLIGAN C N,COOPER D G,NEUFELD R J,et al.Selection of microbes producing biosurfactants in media without hydrocarbons[J].Ferment Technol,1984,62(4):311-314.[8]刘晔,刘庆军.一株产生物表面活性剂菌株的筛选[J].生物技术,2004,14(3):34-35.[9]NOHA H Y,KATHLEEN E,DAVID P N,et parison of methods to detect biosurfactant production by diverse microorganisms[J].J Microbiol Methods,2004,56(3):339-341.[10]伏亚萍,李鱼,王健,等.稠油降解菌的筛选及其生物表面活性剂的特性[J].吉林大学学报:理学版,2007,45(1):148-152.[11]夏文杰,董汉平,俞理,等.一株耐温耐盐烃降解菌Geobacillus 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实验2 产表面活性剂菌株的筛选1.实验原理:菌种筛选包括富集、分离、初筛和复筛等几个步骤,挑选具有某种能力的有用菌种,根据不同的筛选目的,采用不同的筛选路线。
一般情况下,产表面活性剂的铜绿假单胞菌由于其土壤中广泛存在,生长迅速,糖脂产量高,非常容易筛选出来。
但由于铜绿假单胞菌是条件致病菌,芽孢杆菌具有很多优良特性,因此有意识地筛选芽孢杆菌显得更有意义。
芽孢耐热性较好,在沸水中水浴10min仍然能够存活,因此可以利用这一特性对芽孢杆菌进行初筛。
表面活性剂可以使红细胞破裂。
产表面活性剂的菌株在血琼脂平板上培养时,会形成溶血圈,溶血圈的大小与表面活性剂的产量往往成正比。
因此,可以利用血琼脂平板对产表面活性剂菌株进行初筛。
摇瓶发酵的微生物生物表面活性剂产量评价方法一般有排油圈法、表面张力法、比色法、液滴崩塌法等。
排油圈法比较简便,但不准确,可以进行初步评价筛选,然后再用表面张力法重新评价、确认。
在对培养基成份进行鉴定后,可用比色法进行精确的测定。
本次实验需6-9个课时。
2.实验材料2.1仪器设备电子天平、磁力搅拌器、高压灭菌锅、超净工作台、恒温摇床、表面张力仪、培养箱、显微镜、冰箱、纯水机、移液枪等。
2.2试剂革兰色染色液、三氯甲烷、0.5M H2SO4等。
培养皿(洗净烘干),150 mL三角瓶,250mL三角瓶,配套封口膜(配棉绳或橡皮筋)或硅胶塞若干,报纸一叠,15mL试管及配套硅胶塞(或试管帽、棉塞等),玻棒,标签纸,记号笔(蓝、黑),500mL、100mL、50mL烧杯,药匙,卫生纸,称量纸,pH试纸(5.8-9.0),滴瓶(加1M NaOH溶液),5mL刻度吸管等。
2.3培养基芽孢富集培养基(g/L):可溶性淀粉3,蛋白胨10,酵母膏3,KH2PO4 1.5,K2HPO4 2,MgSO4 0.1,pH 7.4。
营养肉汤培养基(g/L):蛋白胨10,牛肉膏5,NaCl 5 ,PH7.4。
肉胨培养基(g/L):蛋白胨10,牛肉膏5,NaCl 5,pH 7.4。
生物表面活性剂的研究与开发随着科技的不断发展,对生物表面活性剂的研究越来越深入。
生物表面活性剂是指广泛存在于各种微生物表面的一类化合物, 它们具有表面活性性质,可以在水溶液中形成胶束结构。
相较于化学合成表面活性剂,生物表面活性剂具有生物可降解性、毒性低以及在处理某些废弃物流程中的优点。
因此,逐渐成为一种非常热门的研究领域,也被广泛应用于医药、农业、环保等领域。
1. 生物表面活性剂的征象生物表面活性剂是一群以羟基脂肪酸和脂肪酸类球形分子为主要成分的高分子物质。
常见的产生表面活性剂的微生物有绿脓杆菌、乳杆菌、假单胞菌等。
生物表面活性剂通常可以分为两类,一类是内生菌株产生的表面活性剂,另一类就是外源菌株产生的表面活性剂。
2. 生物表面活性剂的优点由于其与化学合成表面活性剂在生产、使用等方面存在巨大的差异,使得在生物组中应用生物表面活性剂具有如下优点:(1) 生物可降解性:生物表面活性剂是由微生物生产合成的统合物质, 与化学合成表面活性剂不同, 其降解成产物有机溶剂和二氧化碳等,降解过程无需其他辅助物质, 不会对环境造成二次污染;(2) 对环境、机体的污染低:其降解产物为二氧化碳和水等生物体正常代谢产物,因此不会对环境造成二次污染;(3) 生产成本低:与传统的化学合成表面活性剂不同,生物表面活性剂以廉价的油脂、废油为基础原料, 避免了环境污染;(4) 应用范围广: 由于生物表面活性剂之间可以相互调节,且应用领域五花八门(医药、环保、农业等),因此应用范围较为广泛。
3. 生物表面活性剂在医药领域的应用生物表面活性剂在医药领域中的应用一直受到广泛关注。
研究表明,生物表面活性剂具有良好的抗菌、抗病毒等生物学活性;可以促进药物吸收,增强药效;缓释剂量;对组织细胞有保护作用。
4. 生物表面活性剂在环境领域的应用目前应用生物表面活性剂处理油污、色谷醇类农药、重金属离子以及印染废水等领域得到广泛运用,并且取得了应用效果良好的应用效果。
乳酸菌生物表面活性剂的制备、表征及性质探究表面活性剂是一类能够降低液体表面张力并在液体与固体或气体之间形成界面活性分子膜的物质。
传统的化学合成表面活性剂具有一定的毒性和环境污染问题。
因此,近年来,寻找生物来源的表面活性剂成为了探究的热点之一。
乳酸菌生物表面活性剂由于其自然来源、良好的生物相容性和低毒性被广泛关注。
本文将对乳酸菌生物表面活性剂的制备方法、表征技术以及其性质进行详尽探讨。
1. 乳酸菌生物表面活性剂的制备方法乳酸菌生物表面活性剂的制备方法主要包括发酵法、提取法和基因工程法。
1.1 发酵法发酵法是最常用的制备乳酸菌生物表面活性剂的方法之一。
一般来说,选择具有高表面活性剂产量的乳酸菌菌种,通过培育和发酵过程中,利用其代谢产生的表面活性剂。
1.2 提取法提取法是从乳酸菌培育物中通过物理或化学方法将表面活性剂提取出来。
常用的提取方法包括萃取、超滤和蒸发浓缩等。
这种方法能够得到纯度较高的表面活性剂。
1.3 基因工程法基因工程法是一种新兴的制备乳酸菌生物表面活性剂的方法。
通过将具有表面活性剂合成基因的乳酸菌细胞(通常是乳酸菌菌株)转化或引入至乳酸菌中,使得该细菌在培育过程中能够合成表面活性剂。
2. 乳酸菌生物表面活性剂的表征技术乳酸菌生物表面活性剂的表征技术主要包括动态表面张力测定、气液界面测定和电镜观察等。
2.1 动态表面张力测定动态表面张力测定是通过测量液体表面张力随时间的变化,获得表面活性剂的降低效果。
最常用的测定方法是威利乌斯滴定法和环压法。
2.2 气液界面测定气液界面测定用于探究乳酸菌生物表面活性剂在气液界面的行为。
常用的试验方法有气体吸附法、气体扩散法和质谱法等。
2.3 电镜观察电镜观察是利用透射电镜和扫描电镜等技术,观察乳酸菌生物表面活性剂的形态结构。
通过观察表面活性剂的形态,可以评估其在界面活性上的性质。
3. 乳酸菌生物表面活性剂的性质探究乳酸菌生物表面活性剂具有良好的生物相容性、低毒性和优异的表面活性性质,逐渐成为食品、医药等领域的探究热点。
生物表面活性剂产生菌的筛选及表面活性剂稳定性研究*牛明芬1,2李凤梅2韩晓日1郭书海2**牛之欣2 冷延慧2 张春桂2(1沈阳农业大学土地与环境学院,沈阳110161;2中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳110016)摘 要 大庆油田油泥样品经富集培养,平板分离,获得52株菌。
排油性实验和表面张力测定表明,菌株B 22、B 24、B 25产生的表面活性剂表面活性稳定,表面张力较低。
温度、pH 和N aCl 浓度实验证实,细菌B 22产生的生物表面活性剂可耐受120 高温,另2种生物表面活性剂可耐受80 ;3种细菌生物表面活性剂对pH 有广泛适应性,B 22pH 适应范围为4 0~13 0,B 24、B 25的pH 适应范围为2 0~13 0;Na Cl 浓度对表面活性剂的生物活性影响不大。
将3株菌的生物表面活性剂用于室内油泥处理实验,72h 石油去除率达70%以上。
关键词 表面张力,生物表面活性剂,油泥处理中图分类号 Q935 文献标识码 A 文章编号 1000-4890(2005)06-0631-04Isolation of biosurfactant producing microorganisms and their stability.N IU M ingfen 1,2,L I Feng mei 2,HAN X iaori 1,G UO Shuhai 2,N IU Zhix in 2,L EN G Yanhui 2,ZHAN G Chungui 2((1College of L and and Env ir on ment,S heny ang A gricultural U niver sity ,Shenyang 110016,China;2I nstitute of A p plied Ecology ,Chinese A cademy of Sciences ,Shenyang 110016,China).Chinese Jour nal of Ecology ,2005,24(6):631~634.52biosurfactant producing microo rganisms were isolated with the methods of enrichment culture and plate cultivation fro m o il sludge of Daqing Oil Field.Experiments of oil displacement activity and surface tension show ed that the three strains (including B 22,B 24and B 25)had high surface activity and lo w surface tension.T he analysis of physico chemical properties indicated that the biosurfactant produced by B 22could bear high temperatur e up to 120 ,while the ot her two could bear 80 .T he three biosur factants had a wide adapt ability to pH.B 22had a w ide adaptable pH rang e of 4.0~13.0,while that o f B 24and B 25was 2.0~13.0.Na Cl co ncentration had no obv ious effect on the biological activ ity of the biosurfactants.Employing the 3strains biosurfactants to treat oil sludge,more than 70%of the oil was removed after 72h.Key words sur face tension,biosur factants,oil sludg e.*国家重点基础研究发展规划项目(2004CB418500)、国家高技术研究发展计划前沿探索课题(2004AA649060)和中国科学院沈阳应用生态研究所知识创新工程资助项目(SLYQY0401)。
产生生物表面活性剂细菌的筛选以及生物表面活性剂结构的解析生物表面活性剂是由微生物代谢产生的结构多样的表面活性剂,其中脂肽和糖脂是两类最重要的生物表面活性剂。
本文根据生物表面活性剂的特性,建立了一种高效快速准确的筛选产生物表面活性剂细菌方法。
并从油藏产出液中分离细菌,应用本文中建立的方法筛选出代谢产生生物表面活性剂的细菌,按照分子生物学的方法鉴定了细菌种属,并分析了代谢产生生物表面活性剂的结构。
生物表面活性剂在酸性条件下溶解度会降低。
通过酶标仪检测发酵液与酸反应后浊度的变化,确立了生物表面活性剂与酸反应的条件:三氯乙酸作为反应酸,用量100μL;发酵液用量50gL;反应时间30min从油藏产出液中分离到307株单菌,按照生物表面活性剂与酸反应的条件进行检测,筛选出目标微生物。
通过薄层色谱(TLC)和电喷雾质谱(ESI-MS)的方法分析发现其中有8株菌代谢产生脂肽,11株菌代谢产生鼠李糖脂。
通过16SrDNA的方法鉴定菌种,代谢产脂肽的细菌分别为苍白杆菌(Ochrobactrum sp)和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),代谢产鼠李糖脂的细菌为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。
结合GC-MS和MS/MS的方法,解析苍白杆菌代谢产生的脂肽结构:脂肽的脂肪酸部分包含iso C13、anteiso C13、isoC14、nC14、isoC15、anteisoC15、isoC16、和nC16β-羟基脂肪酸,脂肽的氨基酸部分都是由缬氨酸、亮氨酸、天门氨酸和谷氨酸组成;且含iso C13、anteiso C13、isoC14、nC14、isoC15和anteiso C15的脂肽的氨基酸序列都是N-Glu-Leu-Leu-Val-Asp-Leu-Leu-C,其结构与surfactin结构一致。
枯草芽孢杆菌代谢产生的脂肽的组成与苍白杆菌代谢产生的脂肽组成类似。
铜绿假单胞菌产生的糖脂是单鼠李糖脂RhaC8C10、单鼠李糖脂RhaC10C10和双鼠李糖脂RhaRhaC10C10的混合物。
产表面活性剂菌株(QS-M2)的筛选及其特性研究张丽霞;张虹;卞立红;任国领;孟令一;黄永红【摘要】从大庆油田油水采出液中经富集培养、划线分离、溶血圈测定和苯酚硫酸检测等方法筛选出一株产表面活性剂的菌株QS-M2.经生理生化分析和16S rDNA分子生物学鉴定,确定菌株QS-M2为铜绿假单胞菌.提取其代谢产物经薄层层析和HPLC-MS鉴定表明:主要的表面活性剂物质是鼠李糖脂类物质,其中单鼠李糖脂的主要组分为RhaC10C10 、RhaC12C12,双鼠李糖脂的主要组分为Rha2C 14C 12 、Rha2C10C12和Rha2C 10C10.该菌株产生的鼠李糖脂可将上清液的界面张力由72.0mN/m降至36.9 mN/m,且鼠李糖脂的乳化性能较好,在72 h内乳化性能稳定.结果表明,鼠李糖脂类表面活性剂物质是QS-M2菌株在微生物提高原油采收率过程中发挥作用的主要因素.【期刊名称】《哈尔滨理工大学学报》【年(卷),期】2016(021)004【总页数】5页(P65-69)【关键词】生物表面活性剂;菌株筛选;界面张力;乳化性能;鼠李糖脂【作者】张丽霞;张虹;卞立红;任国领;孟令一;黄永红【作者单位】大庆师范学院生物工程学院,黑龙江大庆163712;大庆师范学院生物工程学院,黑龙江大庆163712;东北师范大学生命科学学院,吉林长春130024;大庆师范学院生物工程学院,黑龙江大庆163712;大庆师范学院生物工程学院,黑龙江大庆163712;东北师范大学生命科学学院,吉林长春130024;大庆师范学院生物工程学院,黑龙江大庆163712【正文语种】中文【中图分类】TQ920.6生物表面活性剂是由微生物产生的一类严格集亲水基团和疏水基团于一体的具有表面活性的化学物质[1].与化学表面活性剂相比,生物表面活性剂除具有润湿、乳化、分散、洗涤、起泡、增溶等功能外,还具有低毒性、可降解性和环境友好性、高效性等性能,在石油、环境保护、食品和医药、化妆品、洗化用品等诸多领域具有广泛的应用前景[2-3].大量研究已经证明,利用微生物产生的生物表面活性剂能够有效的提高原油采收率[4-5].其主要作用机理是降低油水界面张力,乳化原油,形成水包油的乳化液,提高岩石的亲水性能.然而,在一般的生产过程中,由于生物表面活性剂产量低、生产成本高、纯化工艺复杂,所以目前生物表面活性剂没有大规模的生产[6].采用原油为唯一碳源筛选产生物表面活性剂的微生物菌株,经过驯化得到高效产生物表面活性剂的菌株,不仅降低生产成本而且适应油田环境,可以产生更好的驱油效果.产生物表面活性剂的微生物主要是细菌和酵母菌,微生物代谢的目前最有效的生物表面活性剂是鼠李糖脂类,其产生菌多为假单胞菌属[7].假单胞菌属产生的鼠李糖脂的亲水基团一般由1-2分子的鼠李糖构成,疏水基团则由1-2分子具有不同碳链长度的脂肪酸构成.在生物合成过程中, 这些基团之间可能相互链接而生成多种化学结构相近的同系物.鼠李糖脂组分的鉴定是阐述鼠李糖脂采油性能的前提和基础.而糖脂类物质的成分鉴定方法则从简易的利用鼠李糖脂水解后测定鼠李糖的色度逐渐发展为利用高效液相色谱-质谱联用、核磁共振等分析样品组成的复杂方法[8-9].Mata-Sandoval等[10]则利用高效液相色谱法分析得到了由铜绿假单胞菌UG2所产生的鼠李糖脂的主要组成为RhC10C10、Rh2C10C12-H2、Rh2C10C12和Rh2C10C10.目前,高效液相色谱-质谱联用被认为是目前对鼠李糖脂组分研究最精确的方法之一.本研究从大庆油田油藏采出液中筛选出一株高产糖脂类生物表面活性剂的菌株QS-M2,对QS-M2菌株进行生理生化分析和分子生物学鉴定;利用薄层层析实验和HPLC-MS方法对提纯的鼠李糖脂组分进行了鉴定和表征;同时,通过对糖脂类物质产量、界面张力、乳化性能等指标的测定,分析了筛选菌株的采油潜力. 样品来自于大庆油田采油三厂油藏采出液.LB液体培养基(g/L):蛋白胨1%,酵母粉0.5%,NaCl 1%,pH 7.0.LB固体培养基(g/L):LB液体培养基基础上加1.5%琼脂粉,制成平板.石油液体培养基(g/L):原油5%,NaCl 0.21%, NH4Cl 0.07%, Na2HPO4 12%, KH2PO4 0.07%,酵母粉0.6%,MgSO4 0.5%,pH 7.0.血平板培养基:购自北京奥博星生物技术有限责任公司.菌种富集、分离纯化参照文[11].将100 mL石油液体培养基加入250 mL锥形瓶中,121℃灭菌20 min,样品接种量为3%,37℃150 rpm培养48 h至培养基浑浊.采用平板划线法进行菌种的分离纯化.将所鉴定的纯菌划线至斜面,37℃培养1 d,4℃保存备用.1)产生物表面活性剂菌株的初筛.挑取单菌落接入5 mL LB液体培养基,37℃ 150 rpm培养24 h.取1 mL菌液4℃ 12 000 rpm离心除菌后,取上清10 μL滴在血平板上,37℃培养24 h.观察透明溶血圈的出现筛选产表面活性剂的菌种.2)苯酚硫酸法筛选产糖脂类菌株.发酵上清液加入0.5 mL 6%苯酚溶液,混匀,加入2.5 mL浓硫酸,混匀,沸水浴10 min.分光光度计490 nm处测定吸光度值.糖脂定性检测中,在490 nm处吸光值显著高于对照组,可确定为产糖脂菌种.1)菌株生理生化分析.菌株的生理生化分析参照文[12],主要进行了革兰氏染色、淀粉水解、糖发酵、吲哚试验、VP试验、柠檬酸试验、明胶水解试验等.2)菌株的分子生物学鉴定.菌株的分子生物学鉴定参照文[13].1)薄层层析实验.薄层层析实验参照文[14].2)HPLC-MS鉴定.采用高效液相色谱-质谱联用法对纯化组分进行鉴定,单糖脂和二糖脂主要成分的物质的量百分比由各成分出峰面积的比例近似计算得到[15].糖脂类表面活性剂的提取参照文[16],对提取的糖脂类表面活性剂进行界面张力、乳化性能和排油圈性能测定.1)界面张力测定.使用界面张力仪检测上清界面张力,对照组为蒸馏水.2)乳化性能测定.在20 mL乳化管中中依次加入5 mL不同浓度的表面活性剂溶液和5 mL二甲苯.超声处理3 min,静置.分别于0 h、24 h、48 h、72 h观察并记录乳化相体积及变化.3)排油性能测定.将0.5 g苏丹红Ⅲ溶解于100 mL液体石蜡中,搅拌均匀后,过滤除去不溶物及杂质.在90 mm平皿中加入30 mL蒸馏水,滴加1 mL苏丹红Ⅲ染色后的液体石蜡.待液体石蜡散开在水面上铺开形成一层均匀的薄膜后,在石蜡中心处缓慢滴加10 μL上清液,观察排油圈直径并记录.经富集培养、平板划线分离后,从大庆油田采油三厂油藏采出液中初步筛选出18株微生物菌株.对初筛的21株微生物菌株进行溶血圈检测,如图1所示,共得到14株产生物表面活性剂的微生物菌株.为了进一步筛选产糖脂类表面活性剂的菌株,进行了苯酚硫酸实验,发酵上清液经过在490 nm处吸光值显著高于对照组的菌株,可确定为产糖脂菌种.经过筛选共得到7株产糖脂类菌株.对7株产糖脂类菌株进行液体发酵7 d后,对提取的糖脂类粗品进行称重,其中菌株QS-M2的粗品产量最高,达到了0.725 g/L.后续实验中用到的菌株均为QS-M2菌株.QS-M2菌株形态学观察结果和生理生化特征如表1、2所示.QS-M2菌落圆形、表面光滑、浅绿色、边缘整齐、短杆状、菌落中心向上凸起、菌落不透明.QS-M2菌株属于革兰氏阴性菌, VP试验、柠檬酸盐试验、明胶水解试验为阳性,淀粉水解试验、吲哚试验、甲基红试验、硫化氢试验为阴性.QS-M2菌株的16S rDNA 基因经克隆测序拼接后,在NCBI 数据库中进行blast比对,如表3所示,16S rDNA序列分析的结果显示,该菌株为铜绿假单胞杆菌. 如图2所示,以鼠李糖作为标准品(左侧),用薄层层析实验对QS-M2菌株产生的糖脂类表面活性剂进行定性分析.结果显示,与对照相似,QS-M2菌株产生的糖脂类表面活性剂显色为黄绿色,表明QS-M2菌株产生的糖脂类表面活性剂为鼠李糖脂.单鼠李糖脂混合物 HPLC-MS 结果如图3所示,根据产生的最强负离子 APCI 质谱信号和对应的峰出现的保留时间,推测单鼠李糖脂混合物含有6种成分分别为RhaC10C10、RhaC12C12、RhaC10C12、RhaC12、RhaC14、RhaC8C10.其中,RhaC10C10、RhaC12C12两种组分的含量较多.双鼠李糖脂混合物的 HPLC-MS 结果如图4所示,根据出现最强负离子 APCI 质谱信号和对应的峰出现的保留时间,推测双鼠李糖脂混合物含有3种成分为 Rha2C14C12、Rha2C10C12、Rha2C10C10.与文[17]相比,实验检测的双鼠李糖脂主要结构碳链长度较长.界面张力、排油圈性能和乳化性能是生物表面活性剂性能测定的重要指标[18].如表4所示,界面张力随着鼠李糖脂浓度的增大逐渐降低并且稳定,最终界面张力由72.0 mN/m降低至36.9 mN/m,下降了35.1 mN/m.排油圈直径随着表面活性剂浓度增大而增加,排油能力增强.乳化指数是静置24 h后乳化体积与总体积的百分比,乳化指数越高说明乳化效果越好,且乳化性能稳定.由表5可以得出,乳化层的体积并非随着表面活性剂浓度的增大而增大,而是达到了一定体积后,随着浓度的增加,乳化层体积下降.与50%吐温20溶液相比,乳化稳定性极高,长达72 h的测量时间里,乳化层体积几乎稳定不变,说明鼠李糖脂的乳化性能较高,并且乳化的稳定性能极好.1)从大庆油田油藏产出水样中经过富集培养、划线分离、溶血圈测定和苯酚硫酸检测等方法筛选出一株产表面活性剂的菌株QS-M2,其发酵产生的糖脂产量为0.225 g/L.2)QS-M2菌株经形态学观察、生理生化分析和分子生物学鉴定,该菌株为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa).3)QS-M2菌株产生的表面活性剂经薄层层析和HPLC-MS鉴定,主要的表面活性剂物质是鼠李糖脂,其中单鼠李糖脂的主要组分为RhaC10C10、RhaC12C12,双鼠李糖脂的主要组分为Rha2C14C12、Rha2C10C12和Rha2C10C10.4)QS-M2菌株产生的鼠李糖脂对上清液界面张力的影响是随着鼠李糖脂浓度的增大逐渐降低并稳定,最终降低界面张力72.0 mN/m至36.9 mN/m,下降了35.1 mN/m;排油圈直径随着表面活性剂的浓度增大而增加,排油性能增强;该鼠李糖脂具有较好的乳化性能,并在72 h内乳化性能稳定.。
文章编号:100524014(2006)0320157204海绵中生物表面活性剂生产菌的筛选及菌种鉴定3徐 澎1,侯红漫1,张 卫2(1.大连轻工业学院生物与食品工程学院,辽宁大连 116034;2.中科院大连化学物理研究所,辽宁大连 116023)关键词:海绵;生物表面活性剂;菌种筛选;菌种鉴定摘要:海绵(Marine sponge)是一大类低等多细胞动物,其体内及体表富集了大量的、不同种类的微生物。
本文分别从繁茂膜海绵和南海海绵中,经富集培养、血平板分离、油扩散技术和表面张力测定等方法分离到高效产生物表面活性剂的菌株H10和菌株S6X。
采用16S rDNA基因分析方法和传统生理生化实验方法对这两株菌进行了菌种鉴定,最后鉴定H10为短小芽孢杆菌(B acill uspumil us),S6X为帕氏假单胞菌(Pseudomonas palleronii)。
中图分类号:Q939.97 文献标识码:AIsolation and identif ication of biosurfactantproducing bacteria from marine spongesX U Peng1,HOU Hon g2m an1,Z H A N G W ei2(1.School of Biological&Foodstuff Engineering,Dalian Institute of Light Industry,Dalian116034,China;2.Dalian Institute of Chemical Physics,Chinese Academy of Sciences,Dalian116023,China)K ey w ords:marine sponge;bio surfactant2p roducing bacteria;st rain screening;st rain identification Abstract:Marine sponges are t he most primitive invertebrates,wit h high amount s of p hylogenetically diversified bacteria.Microorganisms capable of p roducing biosurfactant s could be isolated by a series of step s including enrichment cult ure,blood agar met hod and oil sp reading technique,etc.The fer2 mentation supernatant of t he first2isolated strains was screened by surface tension met hod.Two kinds of strains bacteria(H10and S6X)wit h higher surface activity were isolated f rom marine sponge. These st rains were identified by t raditional p hysiological experimental met hod and16S rDNA.The st rain S6X is identified as Pseu domonas p alleronii,and H10,as B acill us p umil us. 海绵(Marine sponge)是低等的多细胞无脊椎动物,没有器官分化,只有个别细胞在机能上的差异,最早出现于6.5亿年前的前寒武纪时期,它们固着在不同海域的岩石和珊瑚礁上生长,从潮间带到海底深处、甚至海底火山口附近均有分布。
生物表面活性剂产生菌的筛选及其产表面活性剂的研究生物与制药工程学院制药0901 许滋芸;生工0902 崔进;制药0901任莹莹;生工0901 何恒摘要:本研究从石油厂排污口、制药厂污水土地等受污染环境中采集大量受污土样,从中筛选出能产生生物表面活性剂的菌株,通过溶血圈直径大小评价表面活性剂产生菌产表面活性剂的能力,并通过排油活性法、表面张力法等方法测定所产的生物表面活性剂性能。
筛选到一株能产生较强生性能物表面活性剂的菌株,并对其所产表面活性剂种类进行了初步鉴定。
建立了一套较为完整可行的生物表面活性剂产生菌株的筛选及表面活性剂性能评价方案,为后续研究奠定了基础。
关键词:生物表面活性剂;受污土样;排油活性;表面张力;薄层层析。
ABSTRACT:In our research, we aimed to collect contaminated soil samples from oil—contaminated environment, then isolate the microorganisms that capable of producing SACs by steps including enrichment culture and hemolytic activity assay on blood agar plates, etc. Then evaluate their producing capability through the diameter of hemolytic zone, and performances of the SACs through oil displacement activity and surface tension method , and then assess the type of SACs by TLC. Eventually we found an effective strain of bio-surfactant producing bacteria and studied its chemical character. Moreover, a series of operative working system was established, which will found sound basis of our further research.Keywords:Surface active compounds;contaminated soil ;oil displacement activity;surface tension;TLC.前言:生物表面活性剂己有20多年的发展历史,人们对产生生物表面活性剂的微生物及其产生机理有了较多的认识。
产表面活性剂菌的筛选和验证实验研究作者:张夙夙来源:《安徽农业科学》2014年第16期摘要 [目的]探究废弃钻井液中产表面活性剂菌株的性能。
[方法]以废弃的钻井液为原材料,利用生物表面活性剂的性质进行产表面活性剂菌株的培养和筛选,并且将筛选出来的产表面活性剂菌进行排油活性和乳化性能的测定。
[结果]筛选出的产表面活性剂菌排油圈的直径约为4 cm,乳化层初始较厚,1 d后变薄。
[结论]筛选出的产表面活性剂菌排油活性较好,但乳化性能不稳定。
关键词产表面活性剂菌;培养;筛选;验证中图分类号 S188 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2014)16-04967-02随着我国经济建设的发展,石油开采规模日益扩展,但是由于技术的落后与环保意识的缺乏,土壤石油污染越演越烈,并且严重威胁到人们的生存环境和身体健康。
油田中钻井、洗井、采油、运输、炼制等过程中会有数量不等的原油被排放到环境中,使得土壤受到不同程度的污染[1]。
石油在土壤中的积累将导致土壤结构的破坏,影响土壤孔隙率,并且对农作物的生长和发育造成很大的负面影响[2]。
同时,石油烃通过“土壤—植物—人”这一食物链进入人体内,危害人体健康[3]。
所以,探究土壤石油污染的治理方法显得极为迫切。
各种修复技术各有所长也各有所短,其中微生物修复技术因其具有速度快、消耗少、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等优越性而被人们所提倡。
微生物修复的一个关键技术就是生物表面活性剂的应用。
生物表面活性剂能显著降低表面张力,提高不溶性石油组分的生物可利用性。
与化学表面活性剂相比,生物表面活性剂具有特异性强、高效、低毒、不污染环境以及生产成本低等优点。
因此,生物表面活性剂已被广泛地应用于石油污染土壤的修复实践中,显示出良好的应用前景。
笔者以废弃的钻井液为原材料,利用生物表面活性剂的性质进行产表面活性剂菌株的培养和筛选,并且将筛选出来的产表面活性剂菌进行排油活性和乳化性能的测定。
生物表面活性剂产生菌株BYS6的分离筛选与鉴定门欣;沈卫荣;孙晓宇;韩丽萍;路鹏鹏;高怡文【摘要】5 biosurfactant producing-bacteria strains with development value were isolated from water and soil samples of water treatment station in Yanchang oil field by Hemolysis.Among them,BYS6 was the best biosurfactant producer,and the concentration of glycolip%采用延长油田水处理站水样和土样,血平板分离筛选到5株具有开发价值的生物表面活性剂产生菌。
其中1株表面活性剂产生菌株BYS6,摇瓶发酵后发酵液糖脂含量为4.73 g/L。
发酵液排油效果显著,排油直径〉6 cm,其产生的表面活性剂可将发酵培养基表面张力从69.9 mN/m降低至32.3 mN/m。
对菌株BYS6进行16S rDNA序列分析及系统发育学分析,鉴定为不动杆菌(Acinetobacter sp.),GenBank登录号为HM132103。
通过TLC层析初步鉴定菌株BYS6的代谢产物为糖脂类生物表面活【期刊名称】《现代农业科技》【年(卷),期】2011(000)015【总页数】3页(P19-20,25)【关键词】生物表面活性剂;产生菌株;分离;鉴定【作者】门欣;沈卫荣;孙晓宇;韩丽萍;路鹏鹏;高怡文【作者单位】陕西省微生物研究所,陕西西安710043;陕西省微生物研究所,陕西西安710043;陕西省微生物研究所,陕西西安710043;陕西省微生物研究所,陕西西安710043;陕西省微生物研究所,陕西西安710043;陕西省微生物研究所,陕西西安710043【正文语种】中文【中图分类】TQ423;Q936生物表面活性剂(Biosurfactants)具有很好的亲水、亲油性能和界面优先分配能力,表现出很高的表面活性[1]。
高产生物表面活性剂菌株的筛选、生产条件优化及其在石
油烃降解中的应用的开题报告
一、背景
石油烃污染是当今环境问题中最为突出的一个问题之一,严重威胁着人类生存与发展。
为了有效地降解石油烃污染物,人们研究生物降解技术已有多年,表面活性剂菌株是其中的重要一环。
表面活性剂菌株能产生表面活性剂,使石油烃污染物变为微乳液或胶束,便于微生物分解,从而提高石油烃降解能力。
因此,高产生物表面活性剂菌株的筛选及其在石油烃降解中的应用具有重要的理论和应用价值。
二、研究内容
本次研究将从以下几个方面展开:
1.高效表面活性剂菌株的筛选
采用优化的分离培养基和筛选条件,对环境中的菌群进行筛选和鉴定,最终得到高效表面活性剂产生菌株。
2.生产条件优化
对高效表面活性剂产生菌株进行生产条件优化,包括培养基的配方、培养条件(如温度、pH值、氧气传质、搅拌速率等)等因素的优化,以最大化产生表面活性剂的能力。
3.石油烃降解能力评价
以某种石油烃为模型污染物,考察筛选到的表面活性剂菌株在降解该污染物过程中的表面活性剂产生能力和降解效率,并研究其降解机理。
4.应用研究
进一步探讨筛选到的高效表面活性剂产生菌株在工业污染物处理中的应用潜力,包括在污染物治理中的应用、油田采油中的应用等。
三、研究意义
本研究将为高效生产表面活性剂及其在石油烃污染物降解中应用提供理论依据和实践经验,为开发高效生物处理技术提供重要的参考。
同时,研究结果也将为石油烃污染防治提供新的技术支持,为环境保护和可持续发展做出贡献。
产生物表面活性剂石油降解菌筛选及特性研究李琦;黄廷林;宋进喜;陈大年【摘要】目的获得产高效生物表面活性剂的菌株,并判定表面活性剂的结构及探索其特性.方法通过从富油土壤中采用富集培养、血平板分离、排油活性等方法筛选高产表面活性剂菌株并鉴定;采用萃取和柱层析法提纯后HPLC-MS法分析产物结构并分析其理化性质.结果筛选出产生物表面活性剂高效菌BD-5,经鉴定为铜绿假单胞菌;所产生物表面活性剂为8种鼠李糖脂同系物的混合物;鼠李糖脂溶液对液体石蜡、柴油和甲苯都具有较强的乳化能力;当鼠李糖脂浓度高于临界胶束浓度(CMC)时,长链烷烃和多环芳烃在水相中的表观溶解度随鼠李糖脂浓度的增大而增大,摩尔增溶比(MSR)的变化关系为正十六烷>萘>菲>芘.结论 BD-5菌株产生的生物表面活性剂活性突出,有良好的应用前景.%Aim To get one strain of bacterium producing high-efficient biosurfactant and decern the structure and characteristics of biosurfactant. Methods The high bacteria surfactant of BD-5 in oily soil is determined through twice selection from some processes of enrichment culture, blood plate separation and surface tension test. Simultaneously , on the basis of purification by extraction and column chromatography, the structure as well as physical and chemical properties of biosurfactant must be determined using HPLC-MS. Results The selected high bacteria surfactant of BD-5 from oily soil is termed as pseudomonas aeruginosa; on the basis of HPLC-MS test, the high bacteria surfactant of BD-5 is examined as the mixture of 8 kinds of rhamnolipid homologues; it is found that the rhamno-lipid solution has strong emulsion effect on liquid paraffin, diesel and toluene. The variation of themolar solubiliza-tion ratio is thexadecane > naphthalene > phenanthrene > pyrene. Conclusion The above results showed that the BD-5 strain has a greater potential for Soil bioremediation.【期刊名称】《西北大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2012(042)001【总页数】6页(P145-150)【关键词】生物表面活性剂;石油降解菌;筛选;特性【作者】李琦;黄廷林;宋进喜;陈大年【作者单位】西北大学城市与环境学院,陕西西安710127;西安建筑科技大学环境与市政工程学院,陕西西安710552;西北大学城市与环境学院,陕西西安710127;西北大学城市与环境学院,陕西西安710127【正文语种】中文【中图分类】X84在合适的培养条件下,部分微生物能代谢分泌出具有很好的亲水、亲油性能和界面优先分配能力,集亲水基与疏水基结构于一个分子内部的两亲性化合物,称为生物表面活性剂(biosurfactant)[1]。
生物表面活性剂产生菌的筛选及特性研究王健;孙玉梅;王培忠;曹方【摘要】从石油污染的土壤中分离出3株生物表面活性剂产生菌,经鉴定菌株31#为假单胞菌属,菌株37#和47#均为芽孢杆菌属.以液体石蜡为唯一碳源液态培养所筛菌株,测定发酵液的菌体密度、pH、表面张力及细胞疏水性.结果表明,菌株31#、37#及47#在发酵过程中的发酵液表面张力最低值分别为49.47、58.00和56.04 mN/m;pH均在7.0~7.5;菌株均出现二次生长;细胞疏水性最大值分别为3.09%、1.49%和1.66%.菌株31#、37#及47#所产的生物表面活性剂经硅胶薄层层析方法鉴定为鼠李糖脂.%Three bacteria were isolated from the soil contaminated by petroleum hydrocartbon, in which strain 31# was indentified as Pseudomonas, and strain 37# and strain 47# as Bacillus according to physiological and biochemical characteristics. The strains were cultured with paraffin as the sole carbon source, and the biomass, pH and surface tension of culture broth and cell hydrophobicity were determined. After fermentation of strains 31# , 37# and 47# , the surface tension of culture broth could reduce to 49.47, 58.00 and 56.04 mN/m, pH changed between 7.0 and 7.5. The strains displayed second growth and could reach their hydrophobicity maximum 3.09%, 1.49% and 1.66% respectively. The biosurfactant produced by strains 31 # , 37# and 47# was identified as rhamnolipid by thin-layer chromatography.【期刊名称】《大连工业大学学报》【年(卷),期】2011(030)001【总页数】5页(P34-38)【关键词】生物表面活性剂产生菌;采油微生物;筛选;表面张力【作者】王健;孙玉梅;王培忠;曹方【作者单位】大连工业大学,生物工程学院,辽宁,大连,116034;大连工业大学,生物工程学院,辽宁,大连,116034;大连工业大学,生物工程学院,辽宁,大连,116034;大连工业大学,生物工程学院,辽宁,大连,116034【正文语种】中文【中图分类】Q939.970 引言经过一次、二次常规采油之后,遗留在地层的残余油仍然占石油总量的60%~70%。
如何最大限度地开采出地下剩余的原油,已经成为石油工业的重要任务。
Zobell在1946年发表了利用微生物提高石油采收率的专利,并发现微生物提高石油采收率的机理之一是微生物代谢过程中产生了生物表面活性剂[1-2]。
产生表面活性剂的微生物种类很多,如酵母菌、真菌、细菌等。
能以原油组分为碳源和能源产生生物表面活性剂的微生物,是微生物采油的首选菌种。
现已知的能应用于微生物采油的菌种有近30个属100多种。
利用不同的培养基对不同的菌种进行培养、驯化,获得了可以产生大量表面活性剂、对稠油具有较强的分散、乳化作用的菌种[3]。
从污水中分离到的一株地衣芽孢杆菌可以耐受高温和高浓度盐,且对原油具有较强的乳化、增溶和降黏作用[4]。
Ghojavand等[5]在兼性厌氧条件下筛选出耐高温(60 ℃)、高矿化度(15%NaCl)的枯草芽孢杆菌,该菌对原油具有较强的降黏作用。
研究生物表面活性剂产生菌在微生物采油过程中的生长规律,探讨其作用机理,对微生物采油技术的改进和完善具有十分重要的理论和实际意义[6]。
本研究通过原油平板培养法,筛选出3株生物表面活性剂产生菌,对各菌株进行生理生化试验和初步鉴定;测定各菌株在发酵过程中发酵液表面张力、pH、菌体密度和细胞疏水性等特征参数;对各菌株产生的生物表面活性剂组成进行分析。
1 材料与方法1.1 材料1.1.1 菌源盘锦油田被原油污染的土壤。
1.2 方法1.2.1 培养基及其制备方法液体富集培养基(g/L):原油3.0,NaCl 3.0,NH4Cl 0.1,MgSO4 0.02,NaNO3 0.2,KH2PO4 0.1,K2HPO4 0.2,pH 7.0。
于1.03×105 Pa灭菌30 min。
平板富集培养基(g/L):原油3.0,蛋白胨5.0,琼脂20.0,NaCl 3.0,NH4Cl 0.1,MgSO4 0.02,NaNO3 0.2,KH2PO4 0.1,K2HPO4 0.2,pH 7.0。
于1.03×105 Pa灭菌30 min。
平板分离及保藏培养基(g/L):葡萄糖3.0,蛋白胨8.0,酵母膏3.0,KH2PO4 2.7,NaCl 5.0,琼脂20.0,pH 7.0。
于0.8×105 Pa灭菌30 min。
种子培养基(g/L):NaCl 5.0,牛肉膏5.0,蛋白胨10.0,pH 7.0,于1.03×105 Pa灭菌30 min。
发酵培养基(g/L):KH2PO4 3.4,Na2HPO4 1.5,(NH4)2SO4 4.0,MgSO4·7H2O 0.7,酵母粉0.2,液体石蜡17,pH 7.0,于1.03×105 Pa灭菌30 min。
1.2.2 菌源微生物的富集称取土样10 g,加入生理盐水90 mL,振荡均匀,静止12 h。
取上清液按10%接种量接种到液体富集培养基中,于30 ℃、180 r/min的恒温摇床中振荡培养3 d。
连续转接培养3次。
1.2.3 生物表面活性剂产生菌的分离、筛选与鉴定生物表面活性剂产生菌的分离、初筛:将液体富集培养液用无菌生理盐水稀释105、106、107倍,每个稀释度取0.1 mL菌液涂布于平板富集培养基上,于30 ℃静置培养4 d。
将平板富集培养基上有乳化圈或噬油斑[7]的菌落,进一步在平板分离培养基上划线分离纯化,挑取单菌落保藏在斜面保藏培养基上。
生物表面活性剂产生菌的复筛:将斜面保存的初筛菌株接种在种子培养基中,于30 ℃、180 r/min振荡培养1~3 d,再以体积分数为5%的接种量将种子培养液接于液体发酵培养基,于30 ℃、180 r/min振荡培养。
根据液体石蜡被乳化及发酵液表面张力的变化,筛选出产生物表面活性剂的优势菌株。
生物表面活性剂产生菌的鉴定:根据《伯杰氏(Berge)菌种鉴定手册》对分离得到的部分菌株进行形态观察和生理生化鉴定。
1.2.4 生物表面活性剂提取与分析1.2.4.1 生物表面活性剂的提取将发酵液用滤纸过滤除油,滤液于3 000g离心20 min除菌,取上清液加入等体积的氯仿和甲醇(体积比为2∶1)的混合液,萃取3次。
将萃取后的有机相于40 ℃旋转蒸发得表面活性剂粗品[8]。
1.2.4.2 生物表面活性剂的化学组成分析将发酵液用滤纸过滤除油,滤液于3 000g离心20 min除菌,取上清液加入等体积氯仿和甲醇(体积比为2∶1)萃取所得有机相进行薄层层析。
以氯仿、甲醇和水(体积比为65∶15∶2) 为展开剂,以苯酚-硫酸试剂为显色剂,显棕色斑点为糖脂;以茚三酮试剂为显色剂,显红色斑点为脂肽。
取150 mg样品加入2 mol/L H2SO4,于100 ℃密封水解8 h,用BaCO3中和至中性,3 000g离心10 min,取上清液进行薄层层析。
以氯仿、甲醇和水(体积比为65∶15∶2)为展开剂,以苯酚-硫酸试剂为显色剂,以鼠李糖为标准样品[9]。
薄层层析用硅胶板为德国Merck公司产品silica gel 60 F254。
1.2.5 生物表面活性剂产生菌的生长特性菌体密度的测定:采用浊度法[10]。
移除发酵液上层油相,取发酵液3 mL,加入TritonX-100(0.2%)溶液0.5 mL ,漩涡振荡1 min,于3 000g离心20 min,倒掉上清液,用3 mL去离子水重悬菌体,以去离子水为空白,于600 nm测定菌悬液的光密度OD600,以此表示发酵液的菌体密度。
疏水性(BATH)测定:采用BATH测定方法[10-11]。
移除发酵液上层油相,取发酵液3 mL,测定OD′600。
加入石油醚0.1 mL,振荡1 min,静置30 s,再振荡1 min,于30 ℃水中静置15 min,取下层液体测定OD600。
细胞疏水性BATH=OD600/OD′600。
表面张力测定:采用JY-180表面张力仪(承德大华试验机有限公司) 测定。
将发酵液用滤纸过滤除油,滤液于3 000g离心20 min除菌,取上清液测定表面张力。
pH测定:采用pH3-3C精密pH计(上海雷磁仪器厂)测定。
将发酵液用滤纸过滤除油,滤液于3 000g离心20 min除菌,取上清液测定pH。
2 结果与分析2.1 生物表面活性剂产生菌的筛选经富集分离共得到49株细菌,初步筛选出14株生长较好的目的菌株接种于发酵培养基。
在微生物采油过程中,表面活性剂和有机酸可以把原油从岩层中剥离下来,提高原油流动性。
因此,以发酵过程中发酵液的pH和表面张力的降低为指标,对初筛得到的菌株进行复筛,同时分析所产生物表面活性剂的类型,结果见表1。
表1 初筛菌株的发酵测定结果Tab.1 Determination results on fermentation ofstrain isolated菌种γ(发酵液)/(mN·m-1)发酵液pH生物表面活性剂类型3#51.007.12糖脂5#59.237.05脂肽7#54.637.18糖脂12#54.577.16糖脂22#51.407.18糖脂29#47.606.22糖脂30#49.606.33糖脂31#46.906.37糖脂32#52.236.85脂肽、糖脂35#55.577.01糖脂37#48.337.27糖脂38#57.756.89脂肽、糖脂47#50.936.93糖脂49#57.507.01脂肽、糖脂注:发酵培养基的初始表面张力为69.87 mN/m,初始pH 7.0。