一種提高胞壁結合型生物破乳劑破乳性能的方法
【專利摘要】本發明涉及一種提高胞壁結合型生物破乳劑破乳性能的方法，該方法包括以下步驟：將胞壁結合型生物破乳劑進行冷凍干燥，得到生物破乳劑干粉，然后將生物破乳劑干粉與一定比例的甲醇和鹽酸混合溶液混合攪拌進行甲酯化反應，最后經過旋轉蒸發、烘干后，得到破乳性能提高的胞壁結合型生物破乳劑。與現有技術相比，本發明方法工藝簡單，成本較低，胞壁結合型生物破乳劑的破乳性能提高明顯，易于大規模應用。
【專利說明】一種提高胞壁結合型生物破乳劑破乳性能的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于環境微生物【技術領域】，尤其是涉及一種提高胞壁結合型生物破乳劑破乳性能的方法。
【背景技術】
[0002]生物破乳劑是生物表面活性劑的一種，是一類能夠使乳狀液油水分離的新型破乳齊U。與傳統化學破乳劑相比，生物破乳劑具有高效低毒、可生物降解、在極端條件下發揮活性等優點，在原油開采、含油土壤修復等領域具有較大的應用前景。
[0003]生物破乳劑是由菌體產生的，在提取生物破乳劑時需要將生物破乳劑從菌體上分離下來。
[0004]目前制約生物破乳劑應用的瓶頸主要是生產成本過高。解決這一問題可以有兩種途徑:第一，在培養階段通過優化培養基組分和培養條件等提高生物破乳劑的產量；第二，在后處理階段，通過生物破乳劑結構的優化，提高生物破乳劑的性能。目前國內外的研究主要集中在上游培養階段提高破乳劑的產量，幾乎沒有涉及到下游生物破乳劑性能優化的研究。因此迫切需要一種提高成品生物破乳劑的破乳性能的方法。胞壁結合型生物破乳劑表面含有豐富的物質，有效物質位于細胞表面，通過對細胞表面物質或基團進行修飾，可以改變細胞表面的性質，從而對生物破乳劑的破乳性能產生影響。
[0005]中國專利CN102286536A公布了一種胞壁結合型生物破乳劑的提取方法，該方法包括以下步驟:將產胞壁結合型生物破乳劑的破乳菌菌體干粉經過預處理，然后與堿液混合攪拌，經離心、中和、濃縮和冷凍干燥，得到胞壁結合型生物破乳劑。
[0006]中國專利CN102350261A公布了一種胞壁結合型生物破乳劑的提取方法，該方法包括以下步驟:將產胞壁結合型生物破乳劑的破乳菌菌體干粉與堿液混合攪拌，經離心、中和、濃縮、透析除鹽和冷凍干燥，得到胞壁結合型生物破乳劑。
[0007]上面兩篇專利均是集中在胞壁結合型生物破乳劑的提取，既沒有涉及到上游培養階段提高其產量，也沒有涉及到下游生物破乳劑性能優化。
【發明內容】
[0008]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種提高胞壁結合型生物破乳劑破乳性能的方法，該方法工藝簡單、成本較低、破乳性能提高明顯，易于大規模應用。
[0009]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0010]一種提高胞壁結合型生物破乳劑破乳性能的方法，該方法包括以下步驟:將胞壁結合型生物破乳劑冷凍干燥，得到生物破乳劑干粉，然后將生物破乳劑干粉與一定比例的甲醇和鹽酸混合溶液混合攪拌進行甲酯化反應，最后經過旋轉蒸發、烘干后，得到破乳性能提高的胞壁結合型生物破乳劑。
[0011]產胞壁結合型生物破乳劑的破乳菌選自產堿桿菌。[0012]所述的產堿桿菌為產堿桿菌Alcaligenes sp.S-XJ-1。
[0013]所述的甲酯化反應具體工藝為:將生物破乳劑干粉加入到甲醇和鹽酸體積比為50:1~150:1的混合溶液中，生物破乳劑干粉與混合溶液的料液比控制在0.005~0.02g干粉/mL混合溶液，生物破乳劑表面的羧基官能團在酸性條件下與甲醇發生酯化反應。
[0014]進行甲酯化反應的溫度為20~25°C，在進行甲酯化反應過程中持續攪拌，攪拌的轉速為250~500rpm，攪拌的時間為12~24h。
[0015]所述的旋轉蒸發為在40~45°C下，減壓旋轉蒸發至有機溶劑揮發完全。
[0016]所述的烘干的溫度為60~80°C，烘干的時間為12~24h。
[0017]與現有技術相比，本發明具有以下優點及有益效果:
[0018]1.本發明使用材料簡單，僅用到甲醇和鹽酸，成本低廉。
[0019]2.本發明采用的技術方案能夠將胞壁結合型生物破乳劑表面的羧基經甲酯化反應后轉變為酯類物質，使得生物破乳劑的疏水性增強，利于生物破乳劑在W/0乳狀液中的分散，從而顯著提高生物破乳劑的破乳性能。
[0020]3.本發明方法操作簡便，易于大規模的產業應用。
[0021]4.本發明對于今后揭示胞壁結合型生物破乳劑的破乳機理提供了一條新的思路，為探究生物破乳劑的破乳機制找到了一個突破口。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為實施例1中，以菜籽油為碳源培養的初始生物破乳劑和經甲酯化處理的生物破乳劑的紅外圖譜；
[0023]圖2為實施例1中，以菜籽油為碳源培養的初始生物破乳劑和經甲酯化處理的生物破乳劑24h的破乳曲線；
[0024]圖2中《+，，代表初始生物破乳劑破乳率隨時間的變化，《+?代表經甲酯化處理后生物破乳劑破乳率隨時間的變化；
[0025]圖3為實施例2中，以石蠟為碳源培養的初始生物破乳劑和經甲酯化處理的生物破乳劑的紅外圖譜；
[0026]圖4為實施例2中，以石蠟為碳源培養的初始生物破乳劑和經甲酯化處理的生物破乳劑24h的破乳曲線。
[0027]圖4中”代表初始生物破乳劑破乳率隨時間的變化，“ -，，代表經甲酯化處理后生物破乳劑破乳率隨時間的變化。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0029]本發明的方法特別適用于專利號為ZL200710046963.5的中國專利中的破乳菌:生物破乳劑產堿桿菌Alcaligenes sp.S-XJ-1,以下將以此菌株為實施對象進行描述。
[0030]高效生物破乳劑產堿桿菌Alcaligenes sp.S-XJ-1取自克拉瑪依油田某站采油井井口 Im處長期受石油污染的土壤，于-4°C保存在斜面培養基上。生物破乳劑產堿桿菌Alcaligenes sp.S-XJ-1保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心,保藏日期為2007年8月24日，保藏編號為2142。將保藏菌種活化后接種至IOOmL肉湯培養基富集培養72h，再將IOmL培養液接入IOOmL發酵培養基中培養7d。培養后將菌株的全培養液在1000Orpm高速離心lOmin，獲得濕菌，使用正己烷洗提離心三次，_50°C冷凍干燥24h得到胞壁結合型生物破乳劑干粉，為以下實施例所用原料。
[0031]高效生物破乳劑產堿桿菌Alcaligenessp.S-XJ-1所用的肉湯培養基(IL)組成為:牛肉膏5.0g，蛋白胨10.0g，NaC125g，pH = 7.0。發酵培養基(IL)組成為:NH4N034.0g,K2HP044.0g, KH2P046.0g, MgSO4.7H200.2g，微量元素溶液 lmL，NaC125g。碳源為菜籽油或液體石蠟 4% (V/V)。其中微量元素溶液(IL)包含 CaCl2.2H201000mg, FeSO4.7H201000mg,EDTA1400mg。用6mol/L HCl和6mol/LNa0H調節發酵培養基初始pH = 9.0。培養基使用前，使用高壓蒸氣滅菌，滅菌條件為=IXlO5Pa滅菌20min。培養條件為:35°C，130rpm。
[0032]本發明中模型乳狀液配制方法如下:用煤油和水配制油包水型(W/0)模型乳狀液，在250mL高腳燒杯中，加入80mL溶有1.526g Span80和0.074g TweenSO的煤油溶液，然后加入120mL蒸懼水,用高速攪拌乳化機攪拌3.5min,轉速lOOOOrpm。
[0033]全培養液的破乳試驗采用瓶試法進行，并在此基礎上進行改進。具體操作過程為:在20mL具塞刻度試管內，加入18mL乳狀液，再加入2mL配置的10g/L的菌懸液，手搖120下使其均勻混和，置于35°C水浴鍋內，以一定時間間隔記錄上層油、中層乳狀液和下層水的體積變化，破乳監測時間為24h。乳狀液脫除率按下式計算:
[0034]
【權利要求】
1.一種提高胞壁結合型生物破乳劑破乳性能的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:將胞壁結合型生物破乳劑冷凍干燥，得到生物破乳劑干粉，然后將生物破乳劑干粉與一定比例的甲醇和鹽酸混合溶液混合攪拌進行甲酯化反應，最后經過旋轉蒸發、烘干后，得到破乳性能提高的胞壁結合型生物破乳劑。
2.根據權利要求1所述的一種提高胞壁結合型生物破乳劑破乳性能的方法，其特征在于，產胞壁結合型生物破乳劑的破乳菌選自產堿桿菌。
3.根據權利要求2所述的一種提高胞壁結合型生物破乳劑破乳性能的方法，其特征在于，所述的產堿桿菌為產堿桿菌Alcaligenes sp.S-XJ-10
4.根據權利要求1所述的一種提高胞壁結合型生物破乳劑破乳性能的方法，其特征在于，所述的甲酯化反應具體工藝為: 將生物破乳劑干粉加入到甲醇和鹽酸體積比為50:1?150:1的混合溶液中，生物破乳劑干粉與混合溶液的料液比控制在0.005?0.02g干粉/mL混合溶液，生物破乳劑表面的羧基官能團在酸性條件下與甲醇發生酯化反應。
5.根據權利要求1所述的一種提高胞壁結合型生物破乳劑破乳性能的方法，其特征在于，進行甲酯化反應的溫度為20?25°C，在進行甲酯化反應過程中持續攪拌，攪拌的轉速為250?500rpm，攪拌的時間為12?24h。
6.根據權利要求1所述的一種提高胞壁結合型生物破乳劑破乳性能的方法，其特征在于，所述的旋轉蒸發為在40?45°C下，減壓旋轉蒸發至有機溶劑揮發完仝。
7.根據權利要求1所述的一種提高胞壁結合型生物破乳劑破乳性能的方法，其特征在于，所述的烘干的溫度為60?80°C，烘干的時間為12?24h。
【文檔編號】B01D17/05GK103785196SQ201410040387
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月27日 優先權日:2014年1月27日
【發明者】黃翔峰, 陸麗君, 劉佳, 王凱, 彭開銘 申請人:同濟大學