[发明专利]生产生物表面活性剂的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种生产生物表面活性剂(如，枯草菌表面活素)的方法，其包括在包含酒糟(vinasse)作为碳源的液体培养基中培养至少一种生物表面活性剂产生微生物。还描述了在三次采油中使用含有粗制生物表面活性剂的培养液和作为三次采油中的抗细菌组合物的方法。还描述了分离该生物表面活性剂后使用所述培养液残余物作为肥料的方法以及用于该用途的组合物。

发明背景

已经对生物表面活性剂(如，枯草菌表面活素)的生产产生了浓厚的兴趣，因为它们是非常有力的表面活性剂，能够在非常低的浓度下改变液体的界面张力。此外，许多表面活性剂具有抗微生物活性。

环状脂肽，如枯草菌表面活素，具有环状肽部分和源自脂肪酸的部分。枯草菌表面活素具有包括D-和L-氨基酸的七个氨基酸的环状肽，Glu-Leu-D-Leu-Val-Asp-D-Leu-Leu，通过C₁₂-C₁₇β羟基脂肪酸，从N端连接至C端，以形成环状部分，如以下所示。

地衣素(lichenysin)具有相似的结构，氨基酸序列不同于枯草菌表面活素，Gln-Leu-D-Leu-Val-Asp-D-Leu-Ile，通过C₁₂-C₁₇β羟基脂肪酸，从N端连接至C端，以形成环状部分。

芬芥素(fengycin)是具有序列Glu-D-Orn-Tyr-D-Allo-Thr-Glu-D-Ala-Pro-Glu-D-Tyr-Ile的环状脂肽，其中该肽在位置3的酪氨酸苯氧基和位置10的Ile的C-端之间环化，脂肪酸连接该肽，与N-端形成酰胺。

枯草菌表面活素

伊枯草菌素是指一组具有序列Asn-D-Tyr-D-Asn-Gln-Pro-D-Asn-Ser的环状肽，其中N-端和C-端通过不同长度的β-氨基脂肪酸连接。

生产这些生物表面活性剂的方法集中于鉴定枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的高产菌株[US 3030789，Mulligan等，1989，Applied Microbiology and Biotechnology 31:486-489]，或通过调节培养条件，如在磁场中培养[JP-A-6-121668]、高铁浓度[Wei等，Enz.Microbial.Technol.1989，22:724-728]、在泥炭[Sheppard等，1989，Appl.Microbial.Biotechnol.27:486-489]或降低的氧[Kim等，J.Ferment.Bioeng.1997情况下，84:41-46]的存在下。

在多数情况下，培养基含有食品或商品作为可异化的碳源，例如，葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、水解淀粉、糖蜜、马铃薯提取物、麦芽、泥炭、植物油、玉米浆、果糖、糖浆、糖、液体糖、转化糖、醇、有机酸及其盐或链烷[US 7011959]。然而，这些碳源中的许多是其他商业领域中有价值的商品或者是食品。

酒糟是糖工业的副产物。将甘蔗或甜菜加工以生产结晶糖、浆状物和糖蜜。然后通过发酵来加工糖蜜，以生产乙醇、抗坏血酸和其他产品。所需产品发酵和分离后，剩余的残余物就是酒糟。酒糟是废产物，常常通过燃烧[Cortez&Perez，Brazilian Journal of Chemical Engineering，1997，14]或倒入河中来处置。

酒糟是粘性的、黑红色液体，当直接从甘蔗汁获得时，具有2-4％的总固体，或当从糖蜜获得时，具有5-10％固体。其具有高生物需氧量(BOD)(30000-40000)和高酸度(pH4-5)。

由于其高BOD，将酒糟倒入河中对水生生物造成损害。燃烧是昂贵的处置方式。

酒糟有时候被用作肥料。然而，其高酸度将其实用性限于特定类型的土壤。

它们产生的微生物和生物表面活性剂已经被用于三次采油(微生物增强的采油，MEOR)中。为了在接近生产结束时增强从井中的采油，已经使用了：

i)刺激内源性细菌产生生物表面活性剂、将重质油分解成轻质油、降低油粘度、提高储油(井)压力和控制扫油过程中油移动性的营养素组合物；

ii)或可以在高压、高温和高盐度的油井条件下执行这些功能的外源性微生物的组合物。

然而，MEOR的缺陷是硫化氢的生物产生(也称为酸化)，这可能导致采油过程中使用的管道和机械的腐蚀。