破乳菌關鍵表面性質對其油水界面行為的影響機制

《破乳菌關鍵表面性質對其油水界面行為的影響機制》是依託同濟大學，由黃翔峰擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：破乳菌關鍵表面性質對其油水界面行為的影響機制
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：黃翔峰
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

高效、環境友好的破乳菌在破乳過程中以膠體顆粒態存在於乳狀液，其表面性質複雜，破乳機理尚未揭示。乳狀液破乳的關鍵是液滴油水界面膜的失穩，明確菌體表面性質對其油水界面行為及界面膜穩定性的影響機制是揭示破乳機理的關鍵。本項目以不同類型碳源培養破乳菌，識別影響破乳性能的關鍵表面性質，通過原位鑑定明確影響關鍵表面性質的物質特徵；基於自組裝單分子油膜構建菌體在油水界面粘附聚集的石英晶體微天平(QCM-D)試驗體系，研究不同表面性質破乳菌的界面行為特徵；進一步採用自建微吸液管測試平台，研究菌體的油水界面行為對界面膜的影響規律；最後構建基於原子力顯微鏡(AFM)的菌體在油水界面作用力的測定體系，結合XDLVO理論研究菌體在油水界面的力學特徵，並通過熱力學分析揭示破乳菌表面性質對其油水界面行為的影響機制。研究成果為最終揭示破乳菌的破乳機理奠定基礎，並為其他領域的菌體界面行為研究提供借鑑。

結題摘要

高效、環境友好的破乳菌在破乳過程中以膠體顆粒態存在於乳狀液，其表面性質複雜，破乳機理尚未揭示。乳狀液破乳的關鍵是液滴油水界面膜的失穩，明確菌體表面性質對其油水界面行為及界面膜穩定性的影響機制是揭示破乳機理的關鍵。本研究以不同碳源培養的破乳菌Alcaligenes sp.S-XJ-1為研究對象，分析了其表面特徵物質、表面性質及二者對W/O乳化液破乳效果影響；闡明了菌體細胞表面的疏水性是影響其破乳活性的關鍵表面性質，通過原位鑑定明確了菌表的蛋白質類及低聚谷氨酸類物質是破乳關鍵活性物質；從基因和蛋白組學層面證明了破乳菌代謝碳源的機制及合成破乳活性物質的機制。建立了基於動態光散射技術的乳化液破乳過程原位定量分析方法，準確地將破乳菌的破乳過程分為液滴絮凝聚並、分散液滴沉降、脫油脫水三個階段，並證明了絮凝聚並階段是菌體破乳的關鍵環節；構建了基於CLSM、cry-SEM及QCM-D的乳化液破乳過程中微觀結構演變的觀測平台，揭示了破乳菌在油水界面粘附、聚集成簇、不均勻分布等特徵是促進液滴聚並的關鍵，並證明了液滴-液滴、液滴-界面聚集的破乳菌對乳化液網狀結構的動態影響過程，菌體表面疏水性越強其對乳狀液微觀結構演變回響越快；基於微吸液管實驗平台搭建菌體與界面相互作用實驗測試平台，分析液滴與液面、液滴與液滴間的接觸、碰撞等過程，研究發現破乳菌的存在使界面膜形態發生明顯變化，界面膜各個位點的機械強度不再均一，易發生液滴聚並，且表面疏水性強的菌體對界面膜機械強度的降低作用更加明顯。最後結合XDLVO理論研究菌體在油水界面的力學特徵，通過熱力學分析揭示破乳菌表面性質對其油水界面行為的影響機制。研究成果為不同碳源培養生物破乳菌的性質及特徵物質分析提供了思路，為菌體界面行為研究提供了方法借鑑，為最終揭示破乳菌的破乳機理奠定理論基礎。