[发明专利]产生物乳化剂的嗜热地芽孢杆菌及其在高凝油开采中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物化工和能源开采技术领域，具体来说，涉及到一种高产生物乳化剂的基因工程菌及其在高凝油开采中的应用。

背景技术

生物表面活性剂是一类由动物、植物、微生物产生，具有疏水基团和亲水基团的两亲性物质。生物表面活性剂按照分子量的大小可以分为两类：一类是低分子量的表面活性剂，如糖脂、磷脂、脂肪酸、短链肽等，它们的活性作用主要是降低油-水的界面张力；另一类多为生物大分子，又称为乳化剂，它们一般不会使油水界面张力降的很低，但对油-水界面具有很强的亲和力，能吸附在分散的油滴表面，防止油滴聚集，从而使这种乳状液稳定。目前研究较多的乳化剂主要有Emulsan、Liposan、Alasan。

随着人们环保和可持续发展意识的增强，相对于化学合成的表面活性剂，由活细胞产生的自然表面活性剂受到了越来越多的关注。在自然表面活性剂中，这些由微生物产生的表活剂表面活性高，具有很好的亲水亲油性能，较为适合工业化大规模生产。由各类微生物产生的生物表活剂具有结构多样性、可降解性、低毒、耐高温等优良特性，使其在工业、农业、纺织行业、医疗各领域都有广泛的应用。

近年来，常温菌株生产表活剂的研究越来越多，例如关于生产鼠李糖脂的菌株生产温度均在30-37℃，而对于嗜热菌产表活剂的探索却相对匮乏，但是嗜热菌株产表活剂的优势不容忽视。由于他们的生长环境需要高温条件，使得生产乳化剂的过程有着更快的反应速度，可以降低发酵液的粘度便于菌种呼吸，降低污染杂菌的危险等。

南开大学的专利200710056753.4公开了一株嗜热地芽孢杆菌DM-2及其对重质烷烃的降解效果和乳化原油效果；专利200710061323.1公开了菌株DM-2生产生物乳化剂的方法及其应用，相比这两个专利公开的菌株DM-2，其乳化剂产量低，仅为0.4-0.6g/L，从一定意义上制约了其使用效果和成本，所以利用基因工程改造的方法提高生物乳化剂的产量和菌株的乳化效果具有重要的意义。此外，利用廉价碳源进行生物乳化剂的发酵以进一步降低生物乳化剂的成本也具有很高的应用价值。

高凝油是一种特种油资源，具有凝固点高(>40℃)、含蜡高(>36％)的特点，且胶质和沥青质的含量也比较高(最高可达13％)。凝固点和含蜡量呈一定的相关性，T＝30.879+0.508f(T＝凝固点，℃；f＝含蜡量，％)。高凝油的这些特性使得它具有独特的流变性表征：1、当所处环境的温度在析蜡点以上时，高凝油处于溶解状态，其流动性与一般原油一致；2、当所处温度降到析蜡点温度以下反常点温度以上时，就会有分子聚集现象的发生，并伴有蜡晶析出，高凝油呈悬浮状，近似流体；3、当所处温度继续下降到反常点温度以下时，蜡晶析出量会增多，此时高凝油为假塑性流体；4、当所处温度下降到凝固点以下时，此时液态烃就会失去流动性，成为塑性流体。

高凝油油藏在世界分布较广，中国是高凝油资源最为丰富的国家之一，已知中国高凝油资源量可达50×10⁸吨以上，占世界高凝油资源的30～40％，其中辽河盆地的资源最为丰富。从目前高凝油油藏开发效果看，存在着诸多的问题：含水上升较快，析蜡温度较高(接近地层温度)，采出程度不高，原油地层粘度低，水驱效率较低，热采成本较高等。针对高凝原油油藏地质特点和油藏流体特性，传统的采油方式主要原理是动力加热开采，使高凝油不能达到它的凝固点，从而以液体形式开采，以期降低开采难度。但这种技术也存在一定缺陷或制约，有些开采技术的成本相对较高，经济效益从而受损，如水利活塞泵采油技术，它的井管复杂，成本高，密封度很难达标，限制了发展。目前，除了热采技术外，微生物采油技术是高凝油开采经济上可行的三采技术之一，但是开采效果不稳定，急需进一步深入研究，找出稳定的菌种体系和开采方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种高产生物乳化剂的嗜热脂肪地芽孢杆菌基因工程菌和该菌株的发酵液在高凝油开采中的应用。

本发明提供的嗜热地芽孢杆菌A-2，该菌种已于2014年12月10日保藏在“中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心”(北京市朝阳区北辰西路1号院3号)，保藏号为CGMCC No.10151，建议分类命名：嗜热脂肪土芽孢杆菌(Geobacillus sp.)。

本发明提供的嗜热地芽孢杆菌A-2，是利用芽孢杆菌表达载体pUCG18，将嗜热地芽孢杆菌DM-2(见2007100567534号专利)的糖基转移酶orf05703在自身多拷贝表达而制成的基因工程菌。