本发明专利技术涉及一种微生物产生的生物表面活性剂及其在生活垃圾堆肥化中的应用。鼠李糖脂生物表面活性剂的产生菌为铜绿假单胞菌，以植物油为碳源，在最佳条件下培养出鼠李糖脂发酵液，使产量达到３０～４０ｇ／Ｌ，离心除去菌体，以一定的比例稀释后，直接用于生活垃圾堆肥处理过程。在堆肥过程中，通过加入鼠李糖脂溶液，可以提高堆肥中垃圾颗粒表面的润湿性、改善堆肥中微生物活动的微环境，提高堆肥的效率和品质。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种表面活性剂，具体涉及微生物产生的生物表面活性剂及应用。
技术介绍
堆肥过程中介质物化条件的改善可通过控制堆肥系统的C/N值、湿度、氧气、温度、孔隙度等。这些手段在堆肥过程中的应用是必要的，但这些方法的主旨均在于改善物质传输或有利微生物生长，而在改良微生物与介质的相互作用以及直接促进微生物对难降解有机物的分解过程方面却难有作为。目前国内对堆肥过程中生物大环境改良方面有一定的研究，专利技术涉及较多的为新型设备设计和改良等方面。而在微环境改良技术方面的研究则仅在于介质的物理法改良(如使用粉煤灰)，而用于堆肥的生物表面活性剂的研发方面则尚未见报道。传统的化学表面活性剂存在很大的缺点由于它不可以被微生物降解，因此，可能对环境带来新的污染，同时有可能抑制堆肥中微生物的活性。而生物表面活性剂是由微生物的生命活动形成的，其对微生物没有毒害作用，同时也没有作为优先降解对象被微生物过早降解的危险，因此，可以用于堆肥过程中微环境的改良。生物表面活性剂是由微生物产生的一种生物分子，能显著降低表面和接口张力，对生态系统的毒性较低，最终会被微生物降解，使生物表面活性剂在一些方面可以逐渐代替化学合成的表面活性剂，而且应用也越来越广泛。如微生物产生的生物表面活性剂可以增强油类提取，大庆石油管理局研制了一种鼠李糖脂生物表面活性剂，和其它表面活性剂复配，用于三次采油，平均采收率比水提高20％(专利申请号99107581.1)。对于被油污染的海面或土壤，可加快油类的降解；对重金属污染的土壤和地下水的修复等。李祖义等研究了鼠李糖脂对土壤中多环芳烃的增溶及脱附作用。然而，由于鼠李糖脂存在于微生物的发酵液中，而且含量很低，如CN1275429A公开的鼠李糖脂的最大产量仅为25g/L，而且发酵液中成分复杂，分离提取较纯的鼠李糖脂的工艺较为复杂，它的生产成本中有约为70～90％都要用在中下游提取及分离工艺上，因而，鼠李糖脂大规模的应用就受到限制。
技术实现思路
本专利技术旨在研究一种鼠李糖脂生物表面活性剂，提高鼠李糖脂的含量，更好地应用于生活垃圾堆肥处理中。本专利技术是通过以下技术方案实现上述专利技术目的。鼠李糖脂生物表面活性剂是由铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginose)经发酵培养产生，含量为30～40g/L。生产鼠李糖脂的铜绿假单胞菌的培养基为植物油60～80g/L，NaNO33.5～4.5g/L，KH2PO41.5～2.2g/L，Na2HPO4·2H2O 1.5～2.2g/L，MgSO4·7H2O 0.6～1.1g/L，FeSO4·7H2O 0.005～0.012g/L，pH 6.0～6.8，发酵罐的培养条件为温度36～38℃，搅拌转速450～550转/分，通气量为1.1～1.3vvm。鼠李糖脂生物表面活性剂用作生活垃圾的堆肥处理，发酵培养的发酵液经离心除去菌体后，配制成0.1～0.6％的鼠李糖脂溶液，用垃圾重量的1～5％均匀混合到经分类的生活垃圾中。附图说明图1堆肥堆制过程中垃圾间隙液表面张力变化；图2堆肥堆制过程中CO2产生速率变化。下面进一步详述本专利技术。铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginose)购自中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，保藏号为AB93066。菌种转接保藏在牛肉膏蛋白胨斜面培养基上，培养基成分为牛肉膏2.0g/L，蛋白胨5.0g/L，NaCl 5.0g/L，琼脂20.0g/L，pH7.0。种子培养基成分为葡萄糖18.0～25.0g/L，NaNO31.5～2.5g/L，KH2PO40.5～1.2g/L，Na2HPO4·2 H2O 0.5～1.2g/L，MgSO4·7H2O 0.6～1.1g/L，FeSO4·7H2O 0.005～0.012g/L，pH6.0～6.8。三角瓶装液量为20％，培养温度36～37℃，摇床转速180～220rpm，经培养24～36小时后，以6～10％的接种量接种至发酵培养基中。发酵培养基成分植物油60～80％，NaNO33.5～4.5g/L，KH2PO41.5～2.2g/L，Na2HPO4·2H2O 1.5～2.2g/L，MgSO4·7H2O 0.6～1.1g/L，FeSO4·7H2O 0.005～0.012g/L，pH6.0～6.8。发酵罐的培养条件为温度为36～38℃，搅拌转速450～550转/分，通气量为1.1～1.3vvm。该菌株具有较强的生物表面活性剂生产能力，同时在憎水性碳源植物油的诱导作用下，使得在对数生长后期和停滞期产生鼠李糖脂的量最大，达到30～40g/L。铜绿假单胞菌经过2～4天的培养，发酵液经离心(7000-10000rpm)除去菌体，得到鼠李糖脂产品，该产品的主要活性成分为单鼠李糖脂和二鼠李糖脂，其分子结构为 单鼠李糖脂分子 二鼠李糖脂分子其余为中性脂、多糖，表面张力为33～35mN/m。将得到的鼠李糖脂产品，配制成0.1～0.6％鼠李糖脂溶液，可以通过以下两种方式施用，根据垃圾的含水率不同，鼠李糖脂溶液的施用量为垃圾重量的1～5％1.鼠李糖脂可在混合搅拌装置中加入，从而在垃圾混合搅拌的过程中与垃圾充分混匀，使垃圾处理的微环境在初始阶段即得到改善；2.运行过程中如需补加生物表面活性剂，则需配合湿度调节装置。在喷淋系统的水源中加入上述浓度的鼠李糖脂溶液。随着水分的补充，生物表面活性剂便可进入反应器，从而改善微生物的生存微环境。由于堆肥过程是多种微生物共同作用的一个复杂过程，垃圾的成分也很复杂，鼠李糖脂发酵液中的微生物代谢产物以及盐类都可以被微生物利用，不会对堆肥产品的质量产生负面影响。一旦鼠李糖脂被引入垃圾颗粒的间隙，鼠李糖脂分子的疏水端将与有机垃圾亲合，使分子固定在垃圾颗粒表面；亲水端溶于颗粒孔隙内的水中。这种两亲性基团的不同作用使水在垃圾颗粒表面形成稳定的液膜，最大可能的为微生物的反应提供表面环境。同时，鼠李糖脂分子的疏水端会提高有机物在水膜中的溶解度，从而加速微生物对有机物的分解；另外，鼠李糖脂的加入还有利于提高难降解有机物的生物可利用性。通过实验测定可以发现，加入鼠李糖脂的堆肥反应器中，由于微生物的活动旺盛，使得CO2的产生速率大于普通的堆肥反应器。经腐熟后，堆肥成品性质较好，质量稳定。具体实施例方式1、鼠李糖脂生物表面活性剂的制备1)将铜绿假单胞菌从斜面培养基接种至种子培养基中，进行摇瓶培养，500ml的三角瓶装培养液100ml，37℃、200rpm振荡培养24小时；2)在5L的全自动发酵罐中装入4L以植物油为碳源的发酵培养基；接种铜绿假单胞菌种子培养液100mL，温度37℃，搅拌转速500转/分，通气量为1.2vvm，用HCl和NaOH控制pH值6.5，发酵时间为76小时，得到含表面活性剂的培养液3.6L，经测定发酵液的表面张力为34.8mN/m；3)将发酵液离心(8000rpm)除去菌体，得到鼠李糖脂溶液，通过检测，鼠李糖脂含量为37.5g/L；4)将鼠李糖脂溶液稀释15倍，得到0.25％的鼠李糖脂溶液，备用。种子培养基与发酵培养基成分如下 2、在堆肥中的应用采集长沙市某生活区的生活垃圾20kg，经过破碎、筛分得到可堆肥垃圾8kg，经测定，垃圾的含水率为55％，C/N＝25，有机物含量60％。将垃圾装入本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种鼠李糖脂生物表面活性剂，其特征在于该生物表面活性剂是由铜绿假单胞菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎｏｓｅ）经发酵培养产生，鼠李糖脂含量为３０～４０ｇ／Ｌ。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：时进钢，袁兴中，曾光明，黄国和，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]
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