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题目：
兰州交通大学化学与生物工程学院 综合能力训练Ⅰ——文献综述
表面活性剂作为发酵促进剂研究进展
作者：王振宇
学号：201207744 指导教师：谢放
完成日期：2014-7-16
表面活性剂作为发酵促进剂研究进展
摘要 表面活性剂作为发酵促进剂在谷氨酸发酵、糖蜜发酵谷氨酸、黄原胶
发酵、玉米秸秆青贮饲料发酵及酒精发酵等方面有重要的应用，本文在总结前人研究成果的基础上重点介绍表面活性剂作为发酵促进剂加入发酵体系提高生产效率的概况、应用研究进展和未来展望及此过程存在的一些亟待解决的问题。 关键词：表面活性剂 发酵促进剂 生化因子 酶
1. 引言
表面活性剂 是一种两亲分子(amphiphilic molecule)，一般由一个长链(多为碳氢链)的亲油基团和一个亲水基团构成[13]。是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质，通过分子中不同部分分别对于两相的亲和，使两相均将其看作本相的成分，分子排列在两相之间，使两相的表面相当于转入分子内部，从而降低表面张力。由于两相都将其看作本相的一个组分，就相当于两个相与表面活性剂分子都没有形成界面，就相当于通过这种方式部分的消灭了两个相的界面，就降低了表面张力和表面自由能。由于它们是一类分子中含有亲水基和亲油基，即双亲结构的有机化合物，这两种特殊结构使表面活性剂表现出多种多样的实用功能，如乳化、增溶、润湿、吸附、渗透、分散、消泡、增稠、润滑等优良的表面特性，表面活性剂是一种用造广泛的糖细化工产品，应用灵活而多样，应用于相应的各种实际化工行业中，表面活性荆的主要应用领域，是洗涤和纺织等行业，在造纸工业中，也有广泛的应用，所有的精细化工领域。几乎都力不开表面活性剂。在医药行业，表面活性剂也有广泛应用，在药剂中，利用表面活性剂的增溶作用，可以使一些挥发油脂溶性纤雉素和甾体激素等，很多这些难溶性药物形成透明溶液，并可以增加溶液的浓度，在医药行业中，表面活性剂还可作为杀菌剂和消毒剂，表面活性剂通过与细菌生物膜蛋白质强烈的相互作用，可以使细菌生物膜蛋白质变性，或者失去功能。在药剂制备过程中，表面活性剂被用作各试剂，发挥着不可或缺的重要作用。为工业纺织、采矿业、食品业、发酵工程等领域广泛应用于工业实际生产当中，并且取得了令人满意的效果。
发酵促进剂 是一种复合型制剂，由酵母浸出物、酶制剂和无机盐组成。其中，酵母浸出物含有丰富的不饱和脂肪酸、磷脂、甾醇、氨基氮、矿物质和维生素等，营养成分比例适当，充分满足酵母生长代谢需求，使酵母自始至终都能保持旺盛的生理活性，利于提高酵母菌体的生长量和酒精代谢水平；酶制剂能够降解原料中的大分子物质，使之变成能被酵母快速利用的可发酵性物质，增加有效成份，强化发酵过程，提高酒精产率和原料利用率；无机盐提供了酵母生长所必需的磷、硫、钾、钙、镁、锌等无机盐类，调节渗透压、PH、氧化还原电位，有效提高酵母菌耐高渗透压、耐高酒份以及耐受恶劣环境的能力。
发酵促进剂可以分为两大类，其中发酵促进剂A适用于玉米、木薯、小麦、糖蜜等为原料的酒精发酵过程。发酵促进剂B适用于淀粉糖、制药、氨基酸、有机酸、维生素、胞外多糖等生物工程产业。
发酵促进剂的一般特点：（1）高效营养助推器，促进酵母繁殖、代谢； （2）提升酵母发酵性能及环境耐受力；（3）缩短酒精发酵时间；（4）降低残糖、优化发酵指标；（5）促进原料分解，提高原料利用率；
2.表面活性剂作为发酵促发剂的应用
目前国内外对于表面活性剂作为发酵促发剂应用方面的研究报道也比较多，主要集中在发酵生产各种氨基酸、酶、胶质、新型材料、药物、生物表面活性剂等方面。
2.1在黄原胶中的应用，通过加入表面活性剂,提高黄原胶发酵产量.方法 初步筛选6种常用的表面活性剂,优选两种优势互补的表面活性剂进行加入量、加入时间、加入比例的优化,采用单因素和正交试验得到最佳工艺参数.结果 吐温20、曲拉通X-100协同使用效果最好,发酵0h加入0.06％曲拉通X-100,48 h加入0.09％吐温20,黄原胶产量提高42.0％.结论 表面活性剂能提高黄原胶发酵产量。
黄原胶，是由甘蓝黑腐病黄单胞菌或野油菜黄单胞菌，以糖类为主要原料，经有氧发酵产生的一种胞外多糖。因其独特的增稠性、触变性和稳定性而广泛应用于食品、医药、化妆品、陶瓷、石油等多种行业。黄原胶是目前世界上生产规模最大的微生物多糖，产量为每年10万吨左右，发酵水平达到50g/L。我国对黄原胶的开发研究始于20世纪60年代，目前的生产水平与国外相比还有较大差
距。国内黄原胶主要存在菌种改良、发酵工艺和后处理工艺优化等三个方面的问题。
表面活性剂能提高很多发酵产品的产量Ｈ刮，但其在黄原胶发酵中的应用研究则很少。为了研究表面活性剂对黄原胶发酵的影响，我们在摇瓶发酵的条件下，选用6种常用的表面活性剂，采用单因素法和正交试验设计等方法，先后优化了多个因素，为表面活性剂作为黄原胶发酵促进剂的应用提供数据支持。 2.2 在谷氨酸发酵中的应用，通过对预先选择的7种表面活性剂作为谷氨酸发酵促进剂效果的初步筛选,得知两性甜菜碱449和芹菜素硬脂酸酯对产酸率提高有较为明显的效果;进而从加入时间、加入剂量两个方面考察了筛选出的两种表面活性剂对谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum)T-613菌体生长和谷氨酸发酵产酸的影响,考察了两种表面活性剂同时加入的协同效果,得到了最佳发酵工艺参数。研究结果表明,菌种对数生长期(第3 h)加入质量分数为10%的两性甜菜碱449型表面活性剂2.5 mL,发酵中后期(第12 h)加入质量分数为0.5%的芹菜素硬脂酸酯0.8 mL,在不影响菌种生长的前提下,促使谷氨酸产酸率由3.05%提高到3.76%,较原产酸率提高了23.28%,发酵周期由44 h下降为36 h,缩短了8 h。
据中国发酵工业协会的资料显示，2006年我国味精总产量达到170多万ｔ。居世界首位，占世界味精总产量的一半。味精生产企业正向大型化、集约化发展，生产水平不断提高，但是与一些西方国家比较，我国的生产效率还有待进一步提高，生产成本也急需进一步降低，因此，提高谷氨酸发酵产酸率是一个亟待解决的问题。表面活性剂作为工业“味精”，随着科技的不断发展，产品种类与产量也与日俱增。国内外研究表明，将表面活性剂作为发酵促进剂的研究越来越多，主要应用在以发酵法生产酶制剂拉、氨基酸Ｌ、新型材料等工业领域。目前由于微生物物质代谢和表面活性剂性质的基础研究欠缺，对于表面活性剂作为发酵促进剂的机理还没有定论，近期国外从基因层面对该机理解释取得突破性进展但在上述研究中所使用的表面活性剂均属于传统表面活性剂，至今没有看到较为新型的表面活性剂应用于发酵领域。
2.3 在糖蜜发酵中的应用，通过对预先选择的5种表面活性剂作为谷氨酸发酵促进剂效果的初步筛选，得知五甲基三聚氧乙烯三胺和3-氯-2-羟丙基三乙基氯