【摘要】：生物表面活性劑是由微生物產(chǎn)生的同時(shí)具有親水基和疏水基的兩性化合物。與傳統(tǒng)的化學(xué)合成表面活性劑相比，除同樣具有降低表面張力、穩(wěn)定乳化液和增加泡沫等功能外，還具有結(jié)構(gòu)多樣化、選擇性廣、專(zhuān)一性強(qiáng)、生物相容性好、無(wú)毒或低毒、綠色環(huán)保、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，成為研究熱點(diǎn)。

本研究以課題組保藏的69株乳酸菌為篩選源，利用排油圈法和環(huán)法測(cè)表面張力，篩選產(chǎn)表面活性劑強(qiáng)的菌株并進(jìn)行菌種鑒定；采用單因素及響應(yīng)面法優(yōu)化其轉(zhuǎn)化工藝條件，獲得該菌株發(fā)酵產(chǎn)生物表面活性物質(zhì)的最佳條件；將表面活性劑經(jīng)高效液相分離純化，采用質(zhì)譜(MS)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、X射線光電子能譜(XPS)對(duì)其結(jié)構(gòu)表征，并對(duì)乳化性和病原菌(白色念珠菌、大腸桿菌、糞腸球菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌)的抗菌性進(jìn)行測(cè)定，比較了提取表面活性劑后的菌泥與未提取的菌泥的發(fā)酵性能。

得到如下結(jié)論:

1、69株乳酸菌產(chǎn)表面活性物質(zhì)的能力因菌而異，細(xì)胞外表面活性劑產(chǎn)量集中在0～300 mg/L，細(xì)胞表面活性劑產(chǎn)量集中在100～400 mg/L，根據(jù)兩種活性物質(zhì)產(chǎn)量、生長(zhǎng)情況及產(chǎn)氣現(xiàn)象篩選出菌株69、B25、B82、S73、S75和S79，經(jīng)環(huán)法測(cè)定表面張力復(fù)篩得到菌株S73(細(xì)胞外表面張力:48.23 mN/m，細(xì)胞表面張力:46.93 mN/m)。16S rDNA菌種鑒定為嗜熱鏈球菌。

2、單因素、Plackett-Burman、響應(yīng)面及中心組合試驗(yàn)優(yōu)化得到嗜熱鏈球菌S73產(chǎn)表面活性物質(zhì)的最佳培養(yǎng)基為:酵母浸粉0.50 g/L，葡萄糖10.20 g/L，牛肉浸粉8.00 g/L，磷酸氫二鈉2.20 g/L，蘇氨酸0.04 g/L，天冬氨酸0.04 g/L，絲氨酸0.02 g/L。基于最佳培養(yǎng)基驗(yàn)證結(jié)果為:細(xì)胞外表面張力為45.74 mN/m，細(xì)胞表面張力43.05 mN/m，較優(yōu)化前分別降低了13.98%、32.62%。

3、單因素、Plackett-Burman及響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化得到嗜熱鏈球菌S73產(chǎn)表面活性物質(zhì)的最佳發(fā)酵條件為:培養(yǎng)基pH7.7，接種量4.00%，于37℃下培養(yǎng)39 h。此條件下測(cè)得細(xì)胞外表面張力43.48 mN/m，細(xì)胞表面張力40.72 mN/m。較基礎(chǔ)培養(yǎng)基(葡萄糖、蛋白胨)細(xì)胞外表面張力降低了18.24%，細(xì)胞表面張力降低了36.27%。

4、通過(guò)薄層層析、顯色反應(yīng)、高效液相色譜質(zhì)譜、傅里葉紅外光譜和X射線光電子能譜圖(XPS)判斷細(xì)胞外表面活性劑中含有42%雙鼠李糖脂和脂肽，細(xì)胞表面活性劑主要由脂肽類(lèi)表面活性劑組成。乳化試驗(yàn)結(jié)果表明，兩種表面活性劑對(duì)食用油有較強(qiáng)的乳化作用，其CMC值均為600 mg/L。

5、抑菌試驗(yàn)表明，濃度為2.5 g/L的細(xì)胞外和細(xì)胞表面活性劑對(duì)白色念珠菌、大腸桿菌、糞腸球菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌等革蘭氏陽(yáng)性菌和陰性菌均有抑菌作用，隨著濃度增加，抑菌能力增強(qiáng)，抑菌效果各異。在10 g/L濃度作用下細(xì)胞外表面活性劑對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng)抑制率達(dá)到94%、95%，細(xì)胞表面活性劑對(duì)金黃色葡萄球菌生長(zhǎng)抑制率達(dá)到84%。

6、嗜熱鏈球菌S73菌體提取細(xì)胞表面活性劑后，其菌體表面結(jié)構(gòu)無(wú)明顯差異，發(fā)酵性能也無(wú)明顯變化，可回收制備凍干菌粉用于制備酸奶直投式發(fā)酵劑。本研究獲得了表面活性劑的生產(chǎn)菌株—嗜熱鏈球菌S73，優(yōu)化了產(chǎn)表面活性物質(zhì)的培養(yǎng)基及發(fā)酵條件，有效提高了表面活性劑的產(chǎn)量，并對(duì)細(xì)胞外及細(xì)胞表面獲得的不同表面活性劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，為其開(kāi)發(fā)乳化性和抗菌性生物表面活性劑及在食品中的應(yīng)用提供參考。