霍氏肠杆菌B4表面活性剂纯化鉴定及其应用

• 作者: 刘东阳 左金玉 朱瀚 沈其荣 王佳音 王权
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 霍氏肠杆菌 生物表面活性剂 优化 叶面肥
• 年，卷（期）: 2017,（22）
• 所属期刊栏目: 土壤肥料·节水灌溉·农业生态环境
• 页码范围: 4350-4361
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.22.011

摘要

[目的]优化霍氏肠杆菌B4产表面活性剂的液体发酵条件,结合有机试剂萃取、高效液相色谱技术分离纯化所产表面活性剂,并利用质谱分析技术鉴定其结构,进一步研究其促进黄瓜吸收叶面肥的效果,为新型肥料的研制提供理论依据.[方法]利用正交试验优化霍氏肠杆菌B4产表面活性剂的发酵条件,主要包括碳源、氮源、初始pH、发酵温度、接种量、转数和发酵时间,不同处理的评价指标为发酵液的表面张力值,具有最低表面张力的处理为最佳的发酵条件;利用有机试剂萃取后旋转蒸发获得表面活性剂的粗提物;利用高效液相色谱技术,在柱温5 0℃、进样量为20μL、流速0.5 mL·min-1、检测波长为210 nm条件下分离纯化表面活性剂,并结合傅里叶红外光谱技术分析其所含的不同官能团;在流速10 μL·min-1、毛细管电压3.88 kV、锥孔电压为53 V、离子源温度1 00℃、脱溶温度1 5 0℃条件下,利用质心模式进行全扫描,根据已有的质谱数据鉴定所产表面活性剂的结构;通过水培和盆栽试验,验证该表面活性剂提高黄瓜吸收叶面肥的效率.[结果]正交试验结果表明,在添加4％(v/v)甘油、3 g·L-1硝酸钠、初始pH 6.0、6％接种量、35℃、200 r/min、发酵96 h的条件下,发酵液的表面张力下降到44.10 mN·m-1,为最优的发酵优化条件.在该优化条件下,生物表面活性剂的粗产物产量高达12.14 g·L-1,粗产物可使纯水的表面张力值最低降到34.14 mN·m-1.液相分离结果表明,经有机试剂萃取粗提的生物表面活性剂在1.62-2.33 min处有典型的特征峰,说明该组分为生物表面活性剂粗提物中的主要成分.傅里叶红外光谱分析结果表明,纯化的生物表面活性剂中含有-CH2、-CO和C-O等官能团,判断其为含碳链的生物表面活性剂.液质联用分析结果表明,m/z 701.54处为[M+Na]+,m/z 723.74处为[M-H+2Na]+,将该生物表面活性剂鉴定为鼠李糖脂,其结构式为Rha-Rha-C10-C12.黄瓜水培结果表明,与只喷清水(CK)和只喷氨基酸(AA)的处理相比,添加生物表面活性剂的氨基酸叶面肥处理(AAB)的株高分别增加了79.59％和32.90％,鲜重分别增加了43.03％和23.98％.盆栽试验结果表明,与CK和AA处理相比,AAB处理的植株叶绿素含量分别提高了11.72％和10.69％.[结论]利用正交试验获得了霍氏肠杆菌B4产生物表面活性剂最佳液体发酵条件,在该条件下生物表面活性剂产量达到2.07g·L-1,并将其主要成分鉴定为鼠李糖脂(Rha-Rha-C10-C12),该物质可显著提高黄瓜对叶面肥的吸收效率,具有很好的应用前景.