碳源预水解对NY3菌产鼠李糖脂特性的影响及Rha在油污泥处理中的应用研究

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鼠李糖脂(Rhamnolipid,Rha)是一种微生物表面活性剂,因无毒、高效、且不易产生二次污染等特点,备受关注,能广泛应用于疏水性污染物的处理过程及其他行业中。但由于产量低,生产和使用成本高,工艺条件不稳定等问题,使其大规模实际应用受到限制。目前,国内外的研究主要集中于通过筛选发酵碳源、优化发酵条件来提高Rha的产量,而对预水解发酵碳源,释放合成Rha的前体物质的相关研究甚少。本论文就此展开研究,旨在提高Rha的产量和稳定发酵工艺,为其规模生产和实际应用提供基础数据。以NY3菌为受试菌株,以废弃动物油为碳源,研究了碳源预水解对NY3菌产Rha特性的影响及预水解条件优化,并优化了NY3菌利用预水解碳源发酵产Rha的条件,在此基础上将所产Rha用于石化企业油污泥处理中。得到以下研究成果:(1)用预水解废弃动物油的酸值评价脂解率,获得碳源水解的优化条件:碱水解时,Na OH浓度0.1 mol/L、70℃水解12 h;酶水解时,脂肪酶浓度500 mg/L、50℃水解6 h。碱、酶水解后碳源最大酸值可分别达72.04 mg/g和73.75 mg/g,水解液中游离脂肪酸含量高低次序为油酸>十六酸>十八酸>亚油酸>9-十六碳烯酸>正十四酸>十七酸。研究发现碳源预水解与否,并不影响NY3菌所产Rha的主要组分种类。但经碱、酶水解后,所产Rha中含单糖脂比例相对较高,最高分别可达65.67%、87.32%。(2)废弃动物油经碱或酶预水解,可提高NY3菌发酵Rha产量和碳源转化率,所产Rha均有较好的乳化性能。NY3菌利用预水解碳源产Rha的培养基最佳条件为:培养液初始p H=8.3,氮源为NH4NO3且总氮量一定时,氮源分三次批量投加,Rha产量可达18.75 g/L,碳源转化率为46.88%。接种量、温度和摇床转速分别提高至15.64%、32.93℃、174.13 r/min时,Rha产量和碳源转化率可进一步分别提高至19.75 g/L和49.38%。(3)将上述所产Rha应用于放大规模的石化企业油污泥处理,Rha能明显提高油污泥中烷烃、芳香烃的去除率。且当双糖脂含量高时,促进作用更明显,最高可使油泥中污染物总去除率提高30.83%。
摘要第3-5页
abstract第5-6页
1 绪论第10-25页
    1.1 环境中石油烃类污染物的来源及危害第10-13页
        1.1.1 环境中石油烃类物质的污染现状第10页
        1.1.2 环境中石油烃类污染物质的来源第10-12页
        1.1.3 环境中石油烃类物质的危害第12-13页
    1.2 石油烃污染环境的修复技术研究现状第13-16页
        1.2.1 石油烃污染土壤的物理、化学修复技术第13页
        1.2.2 石油烃污染土壤的生物修复技术第13-14页
        1.2.3 微生物修复石油污染土壤效率的影响因素第14-16页
    1.3 生物表面活性剂及其应用研究现状第16-18页
        1.3.1 生物表面活性剂的合成方法研究现状第16页
        1.3.2 生物表面活性剂的分类及常见生物表面活性剂第16-17页
        1.3.3 生物表面活性剂的应用现状第17-18页
    1.4 鼠李糖脂在微生物净化烃类污染物中的作用研究现状第18-19页
        1.4.1 鼠李糖脂对石油烃的乳化、增溶作用第18页
        1.4.2 烃降解过程中鼠李糖脂对菌体特性的影响第18-19页
        1.4.3 鼠李糖脂的结构在烃降解中促进作用的差异性分析第19页
    1.5 铜绿假单胞菌产鼠李糖脂的研究现状第19-22页
        1.5.1 铜绿假单胞菌代谢产鼠李糖脂的特性第19-20页
        1.5.2 铜绿假单胞菌合成鼠李糖脂的机理第20-21页
        1.5.3 发酵条件对铜绿假单胞菌产鼠李糖脂的影响第21-22页
        1.5.4 鼠李糖脂发酵存在的问题及发展方向第22页
    1.6 油脂水解的研究现状第22-23页
        1.6.1 油脂水解方法的研究现状第22-23页
        1.6.2 水解对油脂酸值影响及油脂水解产物的研究现状第23页
    1.7 本论文研究目的、意义和内容第23-25页
        1.7.1 研究目的、意义第23-24页
        1.7.2 研究内容第24-25页
2 碳源预水解对NY3菌产Rha特性的影响及预水解条件优化第25-44页
    2.1 材料与方法第25-30页
        2.1.1 实验材料第25-26页
        2.1.2 实验方法第26-29页
        2.1.3 分析方法第29-30页
    2.2 结果与讨论第30-43页
        2.2.1 预水解对碳源外观形态及特性的影响第30页
        2.2.2 碳源预水解对NY3菌发酵Rha产量的影响第30-33页
        2.2.3 碳源预水解对NY3菌所产Rha性能的影响第33页
        2.2.4 碳源预水解对NY3菌所产Rha结构的影响第33-36页
        2.2.5 碳源预水解条件优化结果第36-43页
    2.3 小结第43-44页
3 NY3菌利用预水解碳源发酵产Rha的条件优化第44-52页
    3.1 材料与方法第44-46页
        3.1.1 实验材料第44页
        3.1.2 实验方法第44-45页
        3.1.3 分析方法第45-46页
    3.2 结果与讨论第46-51页
        3.2.1 发酵培养基初始pH对NY3菌产Rha的影响第46页
        3.2.2 限氮培养对NY3菌产Rha的影响第46-47页
        3.2.3 NY3菌利用预水解碳源发酵产Rha的培养条件优化结果第47-51页
    3.3 小结第51-52页
4 NY3菌所产Rha在石化企业油污泥处理中的应用研究第52-60页
    4.1 材料与方法第52-55页
        4.1.1 实验材料第52-53页
        4.1.2 实验方法第53-54页
        4.1.3 分析方法第54-55页
    4.2 结果与讨论第55-58页
        4.2.1 油污泥的含油率测定及分散预处理之后的外观形态第55页
        4.2.2 NY3菌所产Rha应用于石化企业油污泥处理的作用效能研究第55-56页
        4.2.3 处理周期内Rha促进NY3菌去除石化企业油污泥原油各组分效能分析第56-58页
    4.3 小结第58-60页
5 结论与建议第60-62页
    5.1 结论第60-61页
    5.2 建议第61-62页
致谢第62-63页
参考文献第63-71页
附录 硕士研究生学习阶段发表论文第71页
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