利用废弃碳资源生产鼠李糖脂的研究进展

鼠李糖脂是微生物合成的一类糖脂类生物表面活性剂,具有优异的表面活性、理化性质和广阔的应用前景。铜绿假单胞菌是鼠李糖脂生产的主要发酵菌株,能够以多种水溶性碳源或疏水性碳源为底物发酵生产鼠李糖脂。当前,废弃碳资源导致的浪费和污染问题日益严峻,基于鼠李糖脂的特性与生产菌株的底物偏好性,以废弃碳资源为原料生产鼠李糖脂具有很大的发展潜力。本文分别介绍以废油脂(含油废水、食品加工废油和餐厨废油)、含糖废弃物(含糖的食品加工副产物、含糖果蔬废弃物和木质纤维)和废塑料等高聚废弃物为原料合成鼠李糖脂的研究进展,重点总结了不同底物和生产菌株对鼠李糖脂生产的影响。通过分析废弃碳资源当前利用现状,发现繁多的种类、较低的分类程度和难降解的组分是限制以废弃碳资源作为底物生产鼠李糖脂进一步发展的主要因素,并提出以废弃碳资源生产鼠李糖脂的未来发展方向。     

微生物合成鼠李糖脂生物表面活性剂的研究进展

微生物合成的鼠李糖脂是一类重要的生物表面活性剂,具有易被生物降解、表面活性良好等优点,应用前景广阔。目前用于发酵合成鼠李糖脂的菌株主要为假单胞菌属。综述了产鼠李糖脂菌株的发现与筛选、鼠李糖脂的生物合成途径与代谢调控关系、鼠李糖脂发酵过程的优化与控制、高产鼠李糖脂工程菌株的构建等方面的研究进展,并对其研究趋势进行了展望。     

餐厨废油资源化产鼠李糖脂的研究进展

综述了餐厨废油的危害及处理现状、鼠李糖脂的应用价值及生产菌株、餐厨废油资源化产鼠李糖脂的研究现状,指出了现有工艺存在的问题,提出了提高鼠李糖脂产量的优化途径,并展望了其未来发展方向和应用前景。     

鼠李糖脂在石油工业中的应用研究进展

鼠李糖脂是一种具有良好乳化作用、增溶作用以及可降低界面张力的生物表面活性剂。介绍了鼠李糖脂的结构及生产方法,综述了鼠李糖脂在石油工业中应用的研究进展,探讨了目前的研究热点及存在的问题,展望了鼠李糖脂今后的发展方向。     

鼠李糖脂钙的制备及物理化学性质表征

鼠李糖脂是一种生物表面活性剂，由于其表面活性好及环境友好特性，在环境、石油和日化等领域都有广泛应用，但在日化方面的应用受限于其颜色深、不易保存与运输。研究以鼠李糖脂为原料制备色泽浅且呈固态的鼠李糖脂钙，并研究其结构、表面活性及物理化学性质。核磁和红外结果显示，鼠李糖脂钙具有与鼠李糖脂相同的主体结构。分析表明鼠李糖脂钙由质量分数为3.12%的钙离子和质量分数为36.22%的鼠李糖构成，钙原子与鼠李糖脂的物质的量比为1:2。热重分析测得鼠李糖脂钙熔点约为125℃，显著高于鼠李糖脂的熔点(83℃)，但二者热分解稳定性却相差不大。此外，鼠李糖脂钙可将水的表面张力降至27 mN·m^-1左右，其临界胶束浓度(CMC)为223.7 mg·L^-1，具有与鼠李糖脂相似的表面活性。综上，鼠李糖脂钙表面活性好、色度低且以固体形式存在，是比较理想的用于日化行业的生物表面活性物质。     

生物表面活性剂鼠李糖脂发酵条件的优化及绿色提取新工艺研究

通过正交实验对铜绿假单胞杆菌产鼠李糖脂（RL）的发酵条件进行了优化,并采用预处理酸沉淀冷冻干燥法新工艺提取RL。在最优发酵条件下RL的产量可达56 g/L以上。提取后的RL由二鼠李糖脂和单鼠李糖脂两种同系物组成,可将去离子水的表面张力降至29.01 mN/m。该RL提取工艺是一项绿色工艺。     

来源于微生物的生物表面活性剂

越来越多的生产和使用表面活性剂的公司开始寻找石油衍生物的替代品,以实现可持续发展。微生物生产的生物表面活性剂为此提供了一个更有价值的解决方案,因为其通常以可再生资源如糖、植物油、甚至废水为原料,由细菌或酵母菌经过天然发酵工艺而生产出来。而且,这些表面活性剂可完全降解,生态毒性较低。研究最多的生物表面活性剂有鼠李糖脂、槐糖脂、海藻糖脂、纤维二糖脂、甘露糖赤藓糖醇酯、表面活性肽和     

鼠李糖脂及其前体的生物合成与应用

鼠李糖脂生物表面活性剂是由铜绿假单胞菌分泌的含有鼠李糖结构的脂类胞外物,由于其具有良好的表面活性,日益受到各个领域的广泛研究。本文综述了鼠李糖脂各个前体的生物合成途径及鼠李糖脂在诸多领域的应用,并对其发展前景进行了展望。     

乳清蛋白-鼠李糖脂混合生物乳化剂的性能研究

制备了不同比例组合的乳清蛋白和鼠李糖脂混合体系,对其乳化性质(0~#柴油为底物烃)进行了研究。结果表明:同等质量浓度下,混合物表现出比单独乳清蛋白和鼠李糖脂更好的乳化活性,说明二者有很好的乳化协同作用,鼠李糖脂组分的增加还可以有效降低乳状液的平均粒径。研究了不同环境条件下混合体系的乳化活性,结果显示混合物在中性及碱性条件下拥有显著提高的乳化活性;乳清蛋白和鼠李糖脂质量比为2∶1和1∶1的混合物在1.5%和2.5%的氯化钠含量下也表现出显著提高的乳化活性;同时混合物对3种不同的底物烃均能有效乳化。对Zeta电位和界面性质进行了研究,发现相比于单一组分,混合物胶束粒子的负Zeta电势减弱,而少量鼠李糖脂的加入即可显著提高混合物的界面活性以及润湿性。     

发酵液中鼠李糖脂的活性炭吸附-酸沉淀分离

采用活性炭吸附-酸沉淀法从铜绿假单胞菌发酵液中提取鼠李糖脂。探讨了活性炭吸附鼠李糖脂的热、动力学规律,研究了p H值对活性炭吸附鼠李糖脂的影响及洗脱剂与洗脱时间的选择。结果表明:p H 7.0、吸附温度40—80℃时果壳活性炭的吸附平衡时间为60—140 min,80℃得到最大吸附量40.2 mg/g;酸沉淀能显著提高吸附量,p H 2.0时,果壳活性炭对鼠李糖脂的平衡吸附量提高至120.6 mg/g,一次吸附回收率达76.1%。适宜的洗脱剂为体积分数95%乙醇,洗脱时间为2 h,鼠李糖脂一次洗脱回收率为30.2%。该方法避免了有毒挥发性有机溶剂的使用,是一种经济环保的鼠李糖脂分离提取工艺。     

餐厨废弃油脂生物合成鼠李糖脂研究进展

综述了餐厨废弃油脂生物合成鼠李糖脂的研究进展,此外,还总结了餐厨废弃油脂生物合成鼠李糖脂的增产策略,如碳源、氮源、微量元素、pH及培养方式等因素对其产量的限制及其影响,并对利用餐厨废弃油脂生产鼠李糖脂步入正轨化大规模生产的重点研究领域进行了展望。     

赢创携手联合利华,将工业化生产全球首款“绿色”生物表面活性剂

2019年夏天,联合利华在智利成功推出了以“Quix”为品牌的洗洁精产品,这是鼠李糖脂在全球范围内首次被用于家用清洁产品中。赢创的鼠李糖脂是一种通过发酵制得的生物表面活性剂,具有卓越的泡沫形成性和出色的清洁效果,满足了联合利华消费者的需求。同时,由于鼠李糖脂来源于天然糖,100%可生物降解,因此具有极好的环境效益。     

鼠李糖脂去除多环芳烃、石油烃及重金属的应用研究进展

鼠李糖脂是一类重要的生物表面活性剂,与传统化学表面活性剂相比,它具有更优异的表面活性和生物活性,在环境修复、石油开采等领域被广泛应用。它可通过溶解/乳化、促进微生物降解等方式去除多环芳烃、石油烃,通过络合、离子交换、静电和反离子结合作用去除重金属。本文就鼠李糖脂特性,其对多环芳烃、石油烃及重金属的污染修复、复合污染物修复及其他修复技术进行了概述;此外,对鼠李糖脂修复污染土壤未来研究方向进行了展望。     

左氧氟沙星对铜绿假单胞菌NY3产表面活性剂特性的影响作用

利用左氧氟沙星诱变铜绿假单胞菌NY3获得NY3-1和NY3-2诱变株,通过比较所产表面活性剂的理化性能可知,诱变株和野生株所产鼠李糖脂表面活性剂的产量、成分和结构特征有明显的差异。与野生菌株相比,NY3-1产量提高19.57%,NY3-2产量降低17.60%;NY3、NY3-1、NY3-2所产鼠李糖脂的双/单糖含量比例(即为斑点密度比)分别为0.969、0.677、1.316,红外光谱图显示,NY3所产鼠李糖脂中不含CC键,而经左氧氟沙星诱导后的NY3-1和NY3-2分泌的鼠李糖脂中均含有CC不饱和键。比较ESI-MS质谱发现,3种菌株所产鼠李糖脂中都含有Rh-C10,诱变菌株所产鼠李糖脂中含有不饱和键的Rha-Rha-C10:1,且含量较高。     

菌株Pseudomonas aeruginosa BC1发酵-渗透汽化耦合制备鼠李糖脂的研究

采用发酵-渗透汽化耦合(fermentation coupling with pervaporation,FCP)系统和分批补料式发酵系统培养Pseudomonas aeruginosa BC1制备生物表面活性剂鼠李糖脂,两轮发酵过程分别持续124 h和107 h。在FCP系统中,最大细胞吸光度OD600为1.06;生物表面活性剂OD600为0.61;鼠李糖脂最终产量为1.3 g/L,相比于分批补料式发酵系统提高38%;对比纯水的表面张力67.52 m N/m,发酵第29 h的发酵上清液表面张力为22.56 m N/m。同时,该菌的发酵上清液对液体石蜡、机油、柴油、正己烷、十六烷均有较好的乳化能力。经GC-MS结合SPME分析发现,FCP系统分离出的渗透蒸汽冷凝液中含有乙醇、戊醇等有机物。实验结果表明,相比分批补料式发酵系统,FCP系统能够分离发酵过程中产生的一部分挥发性代谢产物,减轻这些物质对细胞生长的抑制,使细胞浓度和鼠李糖脂产量都有明显提高。     

鼠李糖脂作为织物洗涤剂的应用研究

主要研究了生物表面活性剂鼠李糖脂作为织物洗涤剂的应用效果。结果表明鼠李糖脂具有较好的表面活性(临界胶束浓度(cmc)为40 mg·L-1,最小表面张力为30 mN·m-1左右),其作为洗涤剂(质量浓度1 000 mg·L-1)对于油脂类污渍具有良好的去除效果,抗硬水能力优于化学合成表面活性剂;鼠李糖脂与市售洗衣粉复配(鼠李糖脂质量分数10%)后,能够有效提高油脂类和蛋白质类污渍的去除效果(提升率为10%以上);此外,鼠李糖脂还具有良好的生物可降解性,活性污泥处理5 d降解率达92.2%。     

利用油田废水电渗析脱盐液发酵制备鼠李糖脂的研究

采用回转式流道隔板型式的电渗析装置对高盐度油田废水进行处理。研究了电渗析两室浓差、浓淡比、油脂在膜表面吸附和清除方式等因素对含油废水脱盐效果的影响,给出了提高脱盐过程电流效率的方法,并比较了与常规处理过程的成本差异。然后采用含油脱盐水作为发酵用水,在500毫升摇瓶规模上进行铜绿假单孢杆菌的鼠李糖脂发酵实验,发酵5天后溶液中鼠李糖脂浓度可达0.2g.L-1,且发酵前后微生物对废水中油类物质的降解量达一半以上。     

鼠李糖脂对餐厨垃圾厌氧发酵过程中水解酶活性的影响

水解酶的活性直接影响有机物厌氧分解的效率,为了研究生物表面活性剂对有机废弃物厌氧发酵过程的影响,以餐厨垃圾为发酵原料,添加生物表面活性剂鼠李糖脂,添加量分别为发酵物总量的0,0.01%,0.02%,0.03%,0.04%和0.05%,35℃下发酵25 d,测定发酵过程中淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶和纤维素酶的活性变化情况。结果表明,鼠李糖脂添加量为0.01%~0.03%时,餐厨垃圾发酵累积产气量随添加量的增加有较大幅度提高,添加量超过0.03%后,产气量与对照相比增加到40%以上,但增加幅度放缓甚至略有降低。鼠李糖脂添加量达到0.03%以上时,COD去除率接近70%,TS(总固体含量)降解率增加到30%以上,VS(挥发性固体含量)降解率增加到50%左右。鼠李糖脂添加量在0.01%~0.03%范围内时,4种水解酶的活性与添加量的增加成正比,添加量达到0.03%时,纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶的活性峰值分别比对照提高60.23%,30.47%,38.51%和36.16%,此后酶活增幅不明显。综上结果表明,添加鼠李糖脂可以提高餐厨垃圾厌氧发酵过程中的水解酶活性,适宜的添加量应为0.03%左右。     

鼠李糖脂生物表面活性剂及其纯化方法研究进展

鼠李糖脂生物表面活性剂是由微生物在一定的培养条件下分泌的次级代谢产物,具有良好的环境相容性,生产成本是制约其工业化应用的主要因素。综述了鼠李糖脂的常用纯化方法,并对其研究方向进行了展望。     

生物表面活性剂对城市污泥中铜和锌的去除研究

采用振荡淋洗的方法研究了生物表面活性剂鼠李糖脂浓度、p H、淋洗时间对城市污泥中Cu和Zn去除效果的影响。结果表明:随着鼠李糖脂浓度的增加,Cu和Zn的去除率增加,效果明显优于去离子水的去除,而鼠李糖脂对污泥中Cu的去除明显优于对Zn的去除,且鼠李糖脂在较高p H值下对Cu和Zn的去除效果较好;随着振荡时间的增加,Cu和Zn的去除率随之增加,最高去除率可高达63.9%、5.1%。本研究可为城市污泥的再利用所需要解决的问题提供参考方案。