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利用微生物产生物表面活性剂驱油,是微生物采油(microbial enhanced oilrecovery, MEOR)的重要技术之一。但目前采用的生物表面活性剂驱油技术大都是在地上发酵获得表面活性剂后注入地下,存在能耗、运输等高成本的问题,而利用油藏原位发酵产生物表面活性剂,虽然降低了成本,但目前所获得表面活性剂产生菌大多都是好氧微生物,油藏是一个缺氧的环境,需要同时注入氧气以保证好氧表活剂产生菌的代谢活性。因此,获得厌氧产表面活性剂的功能菌株,提高微生物在油藏原位条件下代谢产表面活性剂的能力,是提高MEOR技术的关键。 本论文通过原生质体融合技术,将两株好氧产脂肽的芽孢杆菌分别与厌氧生长迅速的假单胞菌融合,构建了两株厌氧条件下合成脂肽表面活性剂的工程菌株,并对其厌氧代谢活性、培养条件、功能评价及应用潜力等开展了一系列的研究,主要研究结果如下。 1、通过原生质体融合技术将两株好氧产脂肽表面活性剂的B.amyloliquefaciens BQ-2和B.mojavensis JF-2分别与兼性厌氧的反硝化细菌P.stutzeri DQ-1融合,选育了两株能够在厌氧条件下产脂肽的工程菌,分别命名为JD-3和FA-2,以斜面-平板-厌氧管为一个世代,将该两株工程菌连续传代培养12次后,其性状依然保持稳定,厌氧条件下培养,其发酵液表面张力仍可分别降至33.0 mN/m和30.9 mN/m。 2、利用正交试验方法获得了亲本菌株B.mojavensis JF-2和B.amyloliquefaciens BQ-2的原生质体制备及再生的最优条件:菌龄7h、溶菌酶浓度2.5 mg/ml、酶解时间30 min、酶解温度42℃,在该条件下,B.mojavensis JF-2原生质体制备率为99.02%,再生率为29.65%,B.amyloliquefaciens BQ-6原生质体制备率为98.13%,再生率为30.15%。 3、评价了两株工程菌在厌氧条件对碳源和氮源的利用情况,工程菌FA-2厌氧发酵的最佳碳源为蔗糖,最佳氮源为硝酸盐;工程菌JD-3在厌氧条件下更易利用蔗糖和葡萄糖作为碳源,有机氮源酵母粉是其厌氧发酵的最佳氮源。 4、获得了两株工程菌的最适生长条件。FA-2的厌氧代谢的最适温度为40℃,且在pH3.5~10.5范围和0~10 g/L NaCl浓度范围内生长良好;JD-3厌氧代谢的最适温度为35℃,能够适应pH3.5~9.5和0~5% NaCl浓度范围的环境。 5、利用酸沉降-有机萃取的方法提取了两株工程菌的厌氧发酵的产物,并对其进行了薄层色谱(TLC)和红外光谱(FT-IR)分析,证实该两株工程菌在厌氧条件下产生了脂肽类表面活性剂,JD-3所产脂肽的临界胶束浓度(CMC)为90 mg/L,FA-2所产脂肽的临界胶束浓度为60 mg/L。 6、研究了两株工程菌代谢产物的环境适应性。FA-2厌氧发酵液能够耐受25~121℃、0~9%NaCl浓度和pH5~10的环境条件;JD-3厌氧发酵液在25~121℃、0~9%NaCl浓度和pH5~9的环境条件下具有相对稳定的表面活性。 7、物理模拟驱油评价结果显示,工程菌FA-2在一次水驱基础上,提高原油采收率5.22%,驱油效果良好,显示了较好的应用潜力。 本研究首次采用原生质体融合技术构建了厌氧产脂肽表面活性剂的工程菌,能够适应油藏原位的缺氧及高温、高盐高压等环境,同时合成脂肽表面活性剂提高原油采收率,为微生物提高采收率技术提供了新的菌种资源。