Surfactin工业化分离工艺的研究及毒理学试验

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Surfactin因其较强的抗菌活性和极强的表面活性,有广泛应用于环境保护、医药、农业生防、食品加工和保藏等领域的前景。由于Surfactin发酵产量较低、后期分离纯化成本过高使得Surfactin价格昂贵,目前Surfactin及其应用产品种类较少。基于本研究室前期优化出的高产Surfactin的工业化培养基,以及原始培养基的提取研究基础上,本文采用絮凝预处理、活性炭吸附等方法对上述培养基及其工业化分离工艺进行研究,旨在降低Surfactin的生产成本。同时对Surfactin产品的杂质残留、理化指标及毒理学试验进行测定,为开发用于食品、精细化工领域的产品提供依据,主要研究结果分述如下:1.对发酵培养基及消泡剂进行优化。首先优化碳源种类及氮源添加量,10 L发酵罐中Surfactin发酵产量为13.52±0.17g/L。其次对发酵液絮凝预处理工艺进行研究,首先向发酵液稀释2倍,然后将pH调节为5.0,之后加入壳聚糖0.5 g/L,海藻酸钠0.3 g/L,40℃保温30 min以上,过滤时混入2%硅藻土助滤,进行板框压滤。随后待过滤结束后对滤饼进行清洗,用乙醇溶解滤饼,同时将pH调为8.0,重复三次。经过预处理,Surfactin 回收率为 93.79±0.16%、Surfactin 纯度为 84.75±0.42%。2.对活性炭脱色条件进行优化。首先测定色素在可见光下的吸收波长,并使用颗粒活性炭对Surfactin溶液进行吸附。其次,确定在最佳静态吸附条件下Surfactin回收率为97.98%,脱色率为83.75%。并对活性炭的脱色热力学、动力学进行研究,确定活性炭对色素的吸附符合Langmuir吸附模型,说明脱色过程为熵增的吸热过程,且该过程可以自发进行;确定活性炭对色素的吸附符合准二级吸附模型,说明吸附受外部扩散、表面吸附与内部扩散等吸附过程的影响。最后确定在最佳动态吸附条件下Surfactin回收率为98.05%,脱色率为92.93%。整个分离过程Surfactin纯度达到 93.15±0.21%,Surfactin 回收率为 90.69±0.18%。3.对Surfactin制剂工艺进行研究。首先测定真空度与物料沸点的关系,并通过冷冻干燥得到Surfactin样品。其次,测定干燥样品中含Surfactin 92.51%、蛋白质2.03%、总糖2.20%、壳聚糖1.82%、尿素0.22%、甘油三酯0.01%、其他杂质3.03%。随后测定Surfactin含量与溶液粘度的关系,通过加入保护剂β-环糊精及玉米淀粉,进行喷雾干燥得到含水量为3.5%,含量为28.9%的Surfactin产品。制订产品的质量标准并对产品的理化及微生物指标进行测定,同时与乳酸链球菌素和纳他霉素国标相比较。4.Surfactin的安全性评价。通过急性经口毒性试验表明Surfactin属实际无毒级,体外哺乳类细胞(V79/HGPRT)基因突变试验表明Surfactin对哺乳动物细胞无基因突变作用,骨髓微核试验表明Surfactin对骨髓嗜多染红细胞无致微核作用,睾丸精母细胞染色体畸变试验表明Surfactin对睾丸初级精母细胞染色体无诱变活性。90天喂养试验表明,雌雄大鼠实际摄入Surfactin的最大未观察到有害作用剂量(NOAEL)分别为537.2、445.8 mg/kg(分别相当于推荐剂量的32]和267倍),且雌雄大鼠实际摄入样品的NOAEL大于乳酸链球菌素纯品的NOAEL。
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