2.3生物表面活性劑的耐受性

生物表面活性劑在實(shí)際應(yīng)用中的環(huán)境比較復(fù)雜，因而必須具有較好的溫度、pH值和鹽度的耐受性和穩(wěn)定性。菌株XH-2產(chǎn)生物表面活性劑在不同溫度、pH值和鹽度條件下的穩(wěn)定性變化情況見(jiàn)表1。

表1溫度、pH值和鹽度對(duì)生物表面活性劑穩(wěn)定性的影響

由表1可知，菌株XH-2所產(chǎn)生物表面活性劑在4℃、室溫、60℃、100℃條件下，處理30 min后的表面張力變化不大，均在31.72~33.12 mN·m-1范圍內(nèi)，表明其具有良好的溫度穩(wěn)定性，且對(duì)高溫具有一定的耐受性。菌株XH-2所產(chǎn)生物表面活性劑在不同pH值條件下處理12 h后，其表面張力的變化很小，均在31.37~32.07 mN·m-1范圍內(nèi)，表明該生物表面活性劑對(duì)pH值的耐受范圍較寬。在鹽度低于9%時(shí)，菌株XH-2所產(chǎn)生物表面活性劑都有表面活性，且表面張力維持在相對(duì)穩(wěn)定的范圍(30.39~33.57 mN·m-1)內(nèi)，表明該生物表面活性劑對(duì)鹽度有一定的耐受能力，可應(yīng)用于高礦化度環(huán)境中。

2.4生物表面活性劑臨界膠束濃度的確定

臨界膠束濃度(CMC)是表面活性劑分子在溶劑中締合形成膠束的最低濃度，當(dāng)溶液達(dá)到CMC時(shí)，溶液的表面張力降至最低，此時(shí)再提高表面活性劑濃度，溶液的表面張力也不再降低，而是形成大量膠團(tuán)。CMC是表面活性劑的一種量度，其值越低，表明該表面活性劑形成膠團(tuán)所需的濃度越低，表面活性越高。通過(guò)測(cè)定不同濃度生物表面活性劑溶液的表面張力來(lái)確定CMC，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3菌株XH-2所產(chǎn)生物表面活性劑臨界膠束濃度的測(cè)定

由圖3可知，生物表面活性劑濃度從0 mg·L-1升至50 mg·L-1時(shí)，表面張力從75 mN·m-1快速降至38.58 mN·m-1；隨著生物表面活性劑濃度的增加，表面張力略有降低；當(dāng)生物表面活性劑濃度達(dá)到200 mg·L-1時(shí)，表面張力降至33.12 mN·m-1；當(dāng)生物表面活性劑濃度高于200 mg·L-1后，表面張力幾乎不再下降；因此，該生物表面活性劑的CMC值為200 mg·L-1。常用的化學(xué)表面活性劑如十二烷基磺酸鈉(SDS)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)的CMC值分別為2 120 mg·L-1、1 300 mg·L-1。相比較而言，該生物表面活性劑的CMC值明顯低于常用化學(xué)表面活性劑，表明其具有良好的表面活性，更利于實(shí)際應(yīng)用。

2.5生物表面活性劑的鑒定

將生物表面活性劑溶液與亞甲基藍(lán)-氯仿試劑混合均勻，靜置幾分鐘后進(jìn)行觀察。發(fā)現(xiàn)水層顏色變深，表明發(fā)酵液中的生物表面活性劑為陽(yáng)離子型表面活性劑。將生物表面活性劑溶液用鹽酸溶液調(diào)pH值至2靜置過(guò)夜，結(jié)果無(wú)白色沉淀產(chǎn)生，表明XH-2菌株所產(chǎn)生物表面活性劑可能為糖脂類。

菌株XH-2所產(chǎn)生物表面活性劑的紅外光譜如圖4所示。

圖4菌株XH-2所產(chǎn)生物表面活性劑的紅外光譜

由圖4可看出，3 389.6 cm-1附近出現(xiàn)了強(qiáng)而寬的吸收峰，表明該分子中存在大量-OH；2 924.1 cm-1和2 853.8 cm-1處為脂肪族C-H的振動(dòng)吸收峰，而1 459.9 cm-1附近的吸收峰由碳鏈分子上連續(xù)的C-H振動(dòng)引起；1 671.1 cm-1處的吸收峰來(lái)自羰基的伸縮振動(dòng)；1 727.8 cm-1附近有較強(qiáng)且尖的吸收峰，表明有酯基存在；1 074.3 cm-1與1 025.3 cm-1處的吸收峰來(lái)自C-O-C鍵的伸縮振動(dòng)，表明該分子中存在羧酸酯基團(tuán)。由紅外光譜分析結(jié)果和相關(guān)文獻(xiàn)可初步推斷該生物表面活性劑為糖脂類化合物，但由于其分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具體結(jié)構(gòu)還有待進(jìn)一步研究。

3結(jié)論

以低成本的泔水油和豆粕為碳、氮源，發(fā)酵培養(yǎng)不動(dòng)桿菌菌株XH-2(Acinetobactersp.XH-2)生產(chǎn)生物表面活性劑。菌株XH-2產(chǎn)生物表面活性劑的最佳碳、氮源分別為3%泔水油和5%豆粕；最佳接種量、鹽度和初始pH值分別為4%、2%和6.0。菌株XH-2在優(yōu)化后的培養(yǎng)基中發(fā)酵培養(yǎng)，發(fā)酵液的表面張力由73.01 mN·m-1降至25.25 mN·m-1。

菌株XH-2所產(chǎn)生物表面活性劑具有溫度、pH值和鹽度穩(wěn)定性，其臨界膠束濃度為200 mg·L-1，明顯低于常用的化學(xué)表面活性劑，具有良好的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。