应用煎炸废油发酵制备槐糖脂生物表面活性剂

应用正交实验,优化了假丝酵母菌O-13-1以煎炸废油为油溶性碳源发酵制备槐糖脂的条件,并应用高效液相色谱-高分辨串联质谱(HPLC-MS/MS)鉴定了所产槐糖脂同系物的组成及结构。结果表明,经正交实验优化的O-13-1菌株以煎炸废油为底物制备槐糖脂的摇瓶发酵条件为:摇床转速200 r/min,双碳源质量浓度均为90 g/L,温度为25℃,接种量为体积分数12%。在此条件下,槐糖脂产量达到最大,为73.26 g/L;O-13-1菌株以煎炸废油为底物所合成槐糖脂由9种乙酰基取代的内酯型和酸型槐糖脂同系物构成,内酯型槐糖脂同系物所占质量分数达76%。基于摇瓶得到的以煎炸废油为油溶性碳源的优化发酵条件,O-13-1菌株在5 L自动发酵罐中转速500 r/min时发酵合成槐糖脂产量可达163.28 g/L。以煎炸废油为碳源发酵槐糖脂的原料成本较普通大豆油降低18%,在有效降低槐糖脂生产成本的同时,实现了煎炸废油的资源化利用。     

应用煎炸废油发酵制备槐糖脂生物表面活性剂

应用正交实验,优化了假丝酵母菌O-13-1以煎炸废油为油溶性碳源发酵槐糖脂的条件,并应用高效液相色谱-高分辨串联质谱（HPLC-MS/MS）鉴定了所产槐糖脂同系物的组成及结构。结果表明,经正交实验优化的O-13-1菌株以煎炸废油为底物制备槐糖脂的摇瓶发酵条件为：摇床转速200r/min,双碳源添加量均为90g/L,温度为25℃,接种量为体积分数12%,槐糖脂产量在菌株稳定生长期的后期即204h时达到最大,为57.64g/L;O-13-1菌株以煎炸废油为底物所合成槐糖脂由9种乙酰基取代的内酯型和酸型槐糖脂同系物构成,内酯型槐糖脂同系物所占质量分数达76%。基于摇瓶得到的以煎炸废油为油溶性碳源的优化发酵条件,O-13-1菌株在5L自动发酵罐中转速500r/min时发酵合成槐糖脂产量可达163.28g/L。以煎炸废油为碳源发酵槐糖脂的原料成本较普通大豆油降低18%,在有效降低槐糖脂生产成本的同时,实现了煎炸废油的资源化利用。     

内酯型槐糖脂促进HCFC-141b水合物生成

蓄冷空调是降低电网峰谷差、实现电网负载侧调峰的一种重要手段,制冷剂水合物作为蓄冷介质具有蓄冷密度大和相变温度高的优点。HCFC-141b制冷剂是一种潜在的蓄冷物质,为了促进HCFC-141b制冷剂水合物的生成,实验研究了绿色环保表面活性剂槐糖脂对HCFC-141b水合物生成的影响。研究结果表明,添加适量的内酯型槐糖脂可大幅度缩短HCFC-141b水合物形成的诱导时间。槐糖脂的添加量影响水合物的成核和生长过程,质量分数为0.5%是内酯型槐糖脂的最佳浓度,促进HCFC-141b水合物生成的平均诱导时间最短,约为153min。实验结果还表明水合物的生成具有随机性,添加内酯型槐糖脂可以改善水合物生成的随机性,0.5%（质量分数）的内酯型槐糖脂的诱导时间标准方差最小,水合物成核稳定性最好。内酯型槐糖脂的添加也影响HCFC-141b水合物的蓄冷量,当添加0.5%（质量分数）的内酯型槐糖脂时,HCFC-141b水合物的平均蓄冷量达到232.45kJ/kg。     

小麦秸秆的预处理对球拟假丝酵母产槐糖脂的影响

考察小麦秸秆的预处理方式对球拟假丝酵母(Starmerella bombicola)利用其糖化液发酵产槐糖脂(SLs)的影响，并对发酵进行优化。分别选择稀酸预处理(DAP)、NaOH预处理(SHP)和SO3微热爆预处理(STMEP)对小麦秸秆进行预处理，使用纤维素酶酶解糖化后将糖化液用于SLs的发酵，采用补加葡萄糖和活性炭脱毒的方法提高SLs的产量。结果显示，SHP最利于小麦秸秆的酶解糖化，所得糖化液中葡萄糖含量达61.30 g/L，其次为STMEP和DAP，葡萄糖含量分别为48.33 g/L和40.00 g/L。STMEP糖化液中抑制物的总含量最低，其次为SHP和DAP。S. bombicola可以直接利用上述糖化液发酵产SLs，但发酵特性有所不同。SHP和STMEP糖化液更利于酸型槐糖脂(ASL)的积累，相比于化学合成培养基，其产量分别提高了74.27%和92.33%，达到100.45 g/L和110.86 g/L。补加葡萄糖和活性炭脱毒可以进一步提高SLs的产量。对于SHP糖化液，补加葡萄糖及其与活性炭脱毒的联合可将ASL的产量进一步提高至124.49 g/L；对于STMEP糖化液，则可将内酯型槐糖脂(LSL)的产量进一步提高至32.02 g/L，与化学合成培养基的LSL发酵水平相当。因此，小麦秸秆具备发酵产SLs的潜力，且不同预处理方式及发酵方式可用于获得不同类型的SLs，本研究有助于降低SLs的生产成本并拓展其应用领域。     

槐糖脂的研究进展

槐糖脂作为化学法生产的表面活性剂的良好替代品,其使用范围越来越广泛,因此对其的研究也日益增多。合成槐糖脂的方法有很多种,近年来通过发酵法生产槐糖脂的研究备受关注。本文就其产生菌、生产、应用及修饰的研究进展作一综述。     

槐糖脂-LAS-Na2SiO3复配修复石油污染土壤影响因素分析

选用阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（LAS）与内酯型槐糖脂复配,并使用硅酸钠（Na₂SiO₃）作为助剂修复石油污染土壤。使用吊片法测定单一表面活性剂以及复配药剂的临界胶束浓度,利用SPSS 软件对结果进行非线性拟合。正交实验表明,LAS和内酯型槐糖脂之间存在较强的交互协同作用,三者间的复配使得洗脱率达到了87.37%。优化的复配表面活性剂的配方为:内酯型槐糖脂溶液浓度为40mg/L,硅酸钠浓度为6g/L,LAS浓度为600mg/L。析因分析结果表明,液固比对石油污染土壤的洗脱效果影响较为显著,其次是振荡时间和氧化剂浓度,各因素交互影响不明显。     

槐糖脂衍生物的制备和表面性能

槐糖脂是球拟酵母菌(Torulopsis sp.)发酵的代谢产物,槐糖脂化学改性的目的是使槐糖脂的结构发生变化,由环状的内酯变成直链状的化合物,后者的表面活性剂的作用更大,用途也更广泛。通过化学改性的产物有一系列不同HLB值,槐糖脂衍生物是槐糖脂与不同的醇、环氧化物反应的产物。本文着重研究了槐糖脂衍生物的化学合成方法及其表面性能的测试结果。     

醇母菌槐糖脂的化学结构和界面性能

当球拟酵母菌培养于碳水化合物、植物油或正烷烃中,能分泌出大量体外糖脂。经柱层析和簿层层析分离纯化后,借助于负离子化学电离质谱以及1H、13C核磁共振谱测定其结构,它是一个含一个双键的17一羟基十八酸的槐糖內酯。此糖脂及其化学改性的产物可明显降低表面张力及水与十六烷之间的界面张力。它们还具有良好的乳化性、增溶性及一定的发泡性能。     

槐糖脂与聚丙烯酰胺的相互作用

通过表面张力和表观黏度的测定,研究了槐糖脂与聚丙烯酰胺(PAM)的相互作用。结果表明,加入PAM,槐糖脂溶液的表面张力略有升高,临界胶束浓度(CMC)由约30 mg/L升高为约40 mg/L,但槐糖脂/PAM混合溶液的表面张力主要受槐糖脂浓度的影响。温度升高,混合溶液的表面张力略有降低,CMC保持不变;加入氯化钠,混合溶液的表面张力略有降低。由于槐糖脂与PAM的"疏水微区"相互作用形成混合胶束,加入槐糖脂,PAM溶液的表观黏度出现不同程度的升高,当槐糖脂浓度为30 mg/L时,PAM溶液的表观黏度最高。槐糖脂与聚丙烯酰胺复配在降低表面张力的同时能提高体系的表观黏度,适用于三次采油技术。     

槐糖脂与聚丙烯酰胺的相互作用

通过表面张力和表观黏度的测定,研究了槐糖脂与聚丙烯酰胺(PAM)的相互作用。结果表明,加入PAM,槐糖脂溶液的表面张力略有升高,临界胶束浓度(CMC)由约30 mg/L升高为约40 mg/L,但槐糖脂/PAM混合溶液的表面张力主要受槐糖脂浓度的影响。温度升高,混合溶液的表面张力略有降低,CMC保持不变;加入氯化钠,混合溶液的表面张力略有降低。由于槐糖脂与PAM的"疏水微区"相互作用形成混合胶束,加入槐糖脂,PAM溶液的表观黏度出现不同程度的升高,当槐糖脂浓度为30 mg/L时,PAM溶液的表观黏度最高。槐糖脂与聚丙烯酰胺复配在降低表面张力的同时能提高体系的表观黏度,适用于三次采油技术。     

Jatropha oil and karanja oil as carbon sources for production of sophorolipids

Biosurfactants like sophorolipids (SL) are mild and environmentally friendly surfactants to be used in cosmetics and health care products. In addition to surfactant properties, SL also possess antimicrobial and skin healing properties. SL are produced by microbial fermentation using refined vegetable oils with glucose as a carbon source. This affects the economics of the production of SL. In the present work, non‐traditional oils like jatropha oil, karanja oil, and neem oil were used as newer feedstock for fermentative production of SL using Starmerella bombicola (ATCC 22214). In the fermentation, jatropha oil and karanja oil gave 6.0 and 7.6 g/L of SL (mainly lactonic form), respectively. HPLC, liquid chromatography–mass spectrometer, and ¹H NMR of crude SL obtained from fermentation broth showed lactonic form of two major SL. Oleic acid and linoleic acid were preferentially consumed over other fatty acids by the organism. Neem oil gave lower yield, i.e., 2.63 g/L of SL (mainly acidic form). Practical applications: Jatropha oil and karanja oil are one of the non‐traditional oils grown wildly in India that have large potential that is still to be explored. These oils contain non‐glycerides components that exclude their use as edible oil. These oils can be used as substrate for SL that can find novel applications like in soil remediation, skin care production, antimicrobial agents, low foaming detergents, and food additives. The current study has provided proof of concept work that has indicated the potential of these oils to be used as substrate for SL. It has opened new avenues and there is further scope to improve the yield by validating the process parameters like aeration rate, residual substrate recycle and pH control.     

发酵液中乳酸的分离提取研究进展

乳酸是合成聚乳酸的原料,生物法制备乳酸是目前工业上生产乳酸的主要方法。但乳酸发酵液成分复杂,后续的分离提纯过程成了制约乳酸生产的技术瓶颈和难点,也决定着乳酸的品质与收率。本文对乳酸发酵液的主要的分离提取工艺进行了介绍,包括结晶分离技术、酯化水解法、萃取法、分子蒸馏法、膜分离法、吸附法及与发酵耦合的原位分离技术。并提出单一的分离技术很难有效提取乳酸,需将多种技术集成、改良提纯工艺路线。其中,将各种新型高效的集成技术与发酵过程的有机结合,实现连续或半连续的发酵过程,可提高乳酸产率和产品质量,有望形成高效率、高品质、低污染、低能耗、可工业化的乳酸提纯工艺路线。     

生物基有机酸提取分离技术研究进展

有机酸如乳酸、琥珀酸、柠檬酸、衣康酸、苹果酸等在工业上有重要应用,随着食品、医药、化学合成等工业的发展,有机酸需求骤增,发酵生产有机酸逐渐成为生物工程领域中一个重要而成熟的分支,但存在产物浓度低、成分复杂、后处理量大等问题. 有机酸亲水性好、不同有机酸物理化学性质相近等特点导致产物分离提纯困难,成为制约生物法生产有机酸的瓶颈. 分离发酵液中有机酸的方法主要有沉淀法、萃取法、吸附法、离子交换法、膜分离法、电渗析法和酯化法等. 通过各种分离方法的对比,发现单一的分离方法很难有效分离有机酸. 集成不同分离方法,可简化分离工艺,分离效果更好. 此外,采用新型分离耦合技术,可实现有机酸的连续或半连续生产,是未来发酵行业的一个重要发展方向.     

Effective and simple recovery of 1,3-propanediol from a fermented medium by liquid–liquid extraction system with ethanol and K_3PO_4

1,3-Propanediol,traditionally obtained from fossils,has numerous industrial applications,including use in the production of high performance polymers.The microbial production of 1,3-propanediol presents several opportunities,and the final purity grade determines its price and commercial viability.The development of novel separation technology could improve the economic viability of the bioproduction of 1,3-propanediol.Thus,we investigated salting-out extraction as a novel process for 1,3-propanediol recovery from fermentation broth.Initially,a screening for the best salt/solvent combination was conducted and then optimized using the response surface methodology.The solvents studied were methanol,ethanol,isopropanol and acetone,and the salts examined were K_2HPO_4,Na_2CO_3,K_2CO_3,(NH_4)_2SO_4,NaHPO_4,K_3PO_4 and C_6H_5NaO_7.The optimal extraction system consisted of 34 wt%K_3PO_4,28 wt% ethanol,and 38 wt% fermentation broth containing 23.0 g·L~(-1)1,3-propanediol,which gave the highest partition coefficient of 33 and recovery yield of 97%.The results demonstrated that salting-out extraction was a promising method for 1,3-propanediol recovery from fermentation broth.     

从发酵液中提取达托霉素的工艺优化

通过对迭托霉素发酵液预处理、溶剂萃取、结晶、干燥得到达托霉素粗品。确定了以pH值6．5～7．5的缓冲溶液作为浸提溶剂、加入5～8BV丙酮进行冷藏结晶的优化提取工艺。该工艺简单、经济,适合工业化生产。     

絮凝与膜超滤耦合预处理谷氨酰胺发酵液

采用絮凝与膜超滤相耦合的方法对谷氨酰胺发酵液进行预处理 ,详细讨论了壳聚糖做絮凝剂去除菌体和膜超滤去除蛋白和多糖等的效果及影响因素。实验表明 ,在壳聚糖质量浓度为80 0～ 10 0 0 g/m3 ,发酵液为 pH =4 0～ 6 0 ,温度 2 5℃左右 ,快速搅拌与慢速搅拌相结合的操作条件下 ,絮凝效果最佳 ,菌体去除率超过 95 %。采用截留相对分子质量为 6 0 0 0的中空纤维膜超滤絮凝后的谷氨酰胺发酵液 ,蛋白去除率 70 4 % ,总有机碳降低 5 7 3% ,大部分的蛋白和多糖被除掉。该预处理方法具有工业应用的前景     

超滤-醇析提取黄原胶工艺条件

考察了3种不同的预处理方法对黄原胶收率和产品质量的影响,并对采用硅藻土过滤预处理法的稀释倍数与硅藻土的用量进行了优化。考察了膜,膜面流速,温度,操作压力及胶浓度对超滤对水透过通量的影响,并对这些参数进行了优化。考察了溶剂种类,用量及pH对黄原胶醇析的影响,并对其进行优化。     

发酵法生产乙醇研究进展

介绍了固定化细胞发酵,细胞循环发酵、固体发酵、高温发酵等乙醇发酵新工艺,系统地阐述了乙醇发酵与吸附分离耦合、乙醇发酵与膜分离耦合、萃取发酵、真空发酵及乙醇气提发酵及其与分离技术的耦合等过程的研究。乙醇发酵与分离技术的耦合过程可以提高发酵速率,降低乙醇回收过程的能耗,实现过程的连续操作,降低设备投资和操作费,具有很广的应用前景。     

2,3-丁二醇分离提取工艺研究进展

2,3-丁二醇应用广泛,是一种潜在的平台化合物,可以用于替代传统平台化合物——四碳烃。基于能源安全及绿色环保的需求,生物炼制制备2,3-丁二醇受到人们的青睐。与化学法相比,生物炼制制备2,3-丁二醇具有明显的优势。然而,2,3-丁二醇的高沸点及强极性的特点使它难以从发酵液中分离。这成为了生物炼制2,3-丁二醇工艺工业化的瓶颈。因此,开发高效价廉的2,3-丁二醇分离工艺成为研究的重点。本文综述了从发酵液中分离2,3-丁二醇工艺的研究进展。2,3-丁二醇的分离主要包括固液分离、发酵液深处理及2,3-丁二醇精制3个方面,涉及的分离技术包括离心、絮凝、膜过滤、离子交换、电渗析、萃取、精馏等以及相关技术的优化和耦合。提出今后的研究重点在于现有分离工艺的高效整合及新型分离工艺的有效突破。