枯草芽孢杆菌AC7在稻壳基质上的发酵：一种可持续生产脂肽生物表面活性剂的方法

《Microorganisms》：Bacillus subtilis AC7 Fermentation on Rice Husk Substrate: A Sustainable Approach for Lipopeptide Biosurfactant Production

　　

摘要

如今，大约50%的化学表面活性剂来自石油化工领域，由于生物降解性差，对环境构成风险，影响微生物群落、水生生物和陆地生态系统。生物表面活性剂是一种环保的替代品，因为它们具有很强的表面张力降低作用、稳定性、低毒性和可生物降解性，但其大规模生产仍受到高成本和低产量的限制。在这项研究中，稻壳作为农业工业领域的可再生原料，被用于通过内生菌枯草芽孢杆菌 AC7生产脂肽。通过Plackett–Burman设计对培养基进行了优化，发现氮源和pH 6.5是提高生物表面活性剂产量的关键因素。在优化条件下，添加NaNO₃和NH₄NO₃后，表面活性素的产量从未处理的稻壳中的4.2 mg/L提高到了266–276 mg/L。结合漆酶和淀粉酶的预处理进一步提高了底物的利用率，增强了糖的可用性，并支持了更高的生物量和代谢活性。在实验室规模的发酵实验中，这一条件下的表面活性素浓度最高（237.5 mg/L）。LC-MS/MS分析确认表面活性素是主要产物，C15是其主要同系物，无论是在摇瓶发酵还是实验室规模发酵中都是如此。这些发现揭示了一种新型的、可持续的表面活性素生产方法，为合成表面活性剂提供了一种可再生的替代品，同时解决了环境和经济问题。