2结果与分析

2.1解烃菌BD-2产生的生物表面活性剂性能

通过驱油试验、表面张力和乳化指数的测定对菌株BD-2产生的生物表面活性剂性能进行分析，并与其他研究菌株比较，结果见表1。菌株BD-2产生的表面活性物质，能够形成直径约为9.0 cm的排油圈，可以将发酵液的表面张力由68.30 mN/m降到26.80 mN/m，乳化能力可达92.80%，与已发表的Shewanella sp.YY-1和Bacillus cereus GX7相比，菌株BD-2产生的生物表面活性剂具有较强的降低液面张力能力和乳化活性。

表1生物表面活性剂性能对比

2.2发酵时间对菌株BD-2产表面活性剂的影响

由图1可见，在对数生长期，菌株BD-2的菌落数迅速增加，产生的生物表面活性剂量也随之显著增加，有效地降低了液面表面张力（P<0.05）。菌株BD-2进入稳定期后，其菌落数、生物表面活性剂量和发酵液表面张力均趋于稳定，且差异不显著（P>0.05）。其中，24 h时菌株BD-2产生的生物表面活性剂量达到最高（1.64 g/L），发酵液表面张力降到最低（28.1 mN/m），而48 h菌株BD-2的菌落数达到最多，为1.1×108CFU/mL，此时，生物表面活性剂量略有降低，而发酵液表面张力略微上升，与24 h时差异不显著（P>0.05）。这可能是由于随着时间延长，发酵液中养分不足，而微生物仍处于稳定生长期，代谢过程中会消耗生物表面活性剂来维持菌体数量。研究结果表明，菌株BD-2在对数生长期开始产表面活性剂，表面活性剂量、表面张力与菌株BD-2的生长相关，菌株BD-2的最适发酵时间为24 h。

2.3培养基的优化

2.3.1碳源的筛选

碳源对微生物的生长和次生代谢产物的产生有重要的影响。由图2可知，不同碳源对菌株BD-2产表面活性剂量的影响不同，本实验将原油、矿物油作为一类复杂碳源，葡萄糖、麦芽糖、蔗糖作为简单碳源，进行对比分析发现，以简单碳源作为底物时，菌株BD-2产表面活性剂的量显著高于复杂碳源（P<0.05），其产表面活性剂量大小依次为葡萄糖>麦芽糖>蔗糖>原油>矿物油。同时以简单碳源为底物时，菌株BD-2能显著降低发酵液表面张力（P<0.05），其发酵液表面张力大小依次为原油>矿物油>蔗糖>麦芽糖>葡萄糖。在简单碳源中，以葡萄糖为碳源时，菌株BD-2产生的表面活性剂的量最高，为2.26 g/L，而表面张力最低，为32.7 mN/m。研究结果表明，简单碳源有利于菌株BD-2产表面活性剂。因此，选择葡萄糖为菌株BD-2的碳源。

2.3.2氮源的筛选

氮源在微生物生长和酶的合成中起着重要作用。由图3可得，氮源种类对菌株BD-2产表面活性剂的影响存在显著差异，以硝酸铵、硝酸钠和氯化铵为氮源时，菌株BD-2产表面活性剂的量显著高于尿素和硫酸铵（P<0.05），其产表面活性剂量大小依次为硝酸铵>硝酸钠>氯化铵>硫酸铵>尿素；以硝酸铵、硝酸钠和氯化铵为氮源时，菌株BD-2能显著降低发酵液表面张力（P<0.05），表面张力大小依次为尿素>硫酸铵>氯化铵>硝酸钠>硝酸铵。以硝酸铵为氮源时，表面活性剂量最高，为2.40 g/L，而表面张力最低，为29 mN/m。研究结果表明，硝酸铵有利于菌株BD-2产表面活性剂，而硝酸钠和氯化铵效果不明显，因此，选择硝酸铵为菌株BD-2的最适氮源。

2.3.3金属离子的影响

不同Mn2+、Fe2+浓度对菌株BD-2产表面活性剂的影响不同。由图4可见，随着Mn2+浓度的增加，表面活性剂量呈现先升高后降低的趋势，而表面张力先下降后升高。Mn2+浓度0.5~1 g/L，表面活性剂量明显升高，在1 g/L时，表面活性剂量最大，为2 g/L，而表面张力从30.9 mN/m下降到26.2 mN/m。在1%以后，表面活性剂量显著下降（P<0.05），由2g/L下降到1.36 g/L，而表面张力显著上升（P<0.05），由26.2 mN/m上升到39.2 mN/m。结果研究表明，菌株BD-2在Mn2+浓度为1 g/L的表面活性剂量最多，表面张力最小。因此，菌株BD-2的最适Mn2+浓度为1%。

由图5可知，当Fe2+浓度为0.2 g/L时，表面张力最大，可达66.4 mN/m，而表面活性剂量为1.22 g/L，当Fe2+浓度是CK时，表面张力最小，为30.9 mN/m，此时的表面活性剂量为1.27 g/L，而当Fe2+浓度为2 g/L时，表面活性剂量最大，为1.37 g/L，此时的表面张力为56.6 mN/m。分析可得，增加Fe2+后，菌株的表面张力明显增加，表面活性剂量无显著变化（P>0.05），Fe2+对菌株BD-2产表面活性剂无促进作用。

2.4环境因素对菌株产表面活性剂的影响

对菌株BD-2在不同的环境条件下进行了发酵实验。如图6(a)所示，pH在5~7之间，生物表面活性剂量明显增加，在pH为7时，表面活性剂量最高，为1.64 g/L，而发酵液表面张力由34.3 N/m下降到28.2 mN/m。pH大于7后生物表面活性剂量显著下降（P<0.05），表面活性剂量由2.01 g/L下降到1.57 g/L。pH为7后表面张力显著上升（P<0.05），表面张力由28.2 mN/m升高到31.1 mN/m。研究结果表明，菌株BD-2在pH为7时生物表面活性剂量最多、表面张力最低，因此，菌株BD-2的最适发酵pH为7。

由图6(b)可得，在10~30℃表面活性剂量明显增加，在30℃时表面活性剂量达到最大，为2.18 g/L，表面张力明显降低，从38.2 mN/m降低到23.2 mN/m；而温度超过30℃后表面活性剂量显著下降（P<0.05），表面活性剂量由2.18 g/L降低到0.85 g/L。表面张力显著增加（P<0.05），表面张力由23.2 mN/m增加到35.1 mN/m。

研究结果表明，菌株BD-2在30℃时表面活性剂量最多，表面张力最低，因此，石油降解菌BD-2的最适发酵温度为30℃。

如图6(c)所示，在盐浓度0.5%~1%之间，表面活性剂量明显增加，在1%时，表面活性剂量最大，为2.6 g/L，表面张力明显下降，降低到26.8 mN/m。随着盐浓度继续增加，菌株BD-2表面活性剂量下降到1.5 g/L。盐浓度在3%以后，表面张力显著上升（P<0.05），表面张力由26.8 mN/m升高到53.8 mN/m。研究结果发现，菌株BD-2在盐浓度1%时表面活性剂量最多，表面张力最低。因此，石油降解菌BD-2的最适盐浓度为1%。

2.5环境因素对生物表面活性剂稳定性的影响

研究了石油降解菌BD-2产生的生物表面活性剂在不同pH、温度和NaCl浓度下的稳定性。如图7(a)所示，在pH小于4时，萘浓度显著下降（P<0.05），发酵液的表面张力显著上升（P<0.05）。当pH为4~10时，表面张力和萘浓度没有显著变化（P>0.05），当pH为10~12时，随着pH的增加，发酵液中萘浓度下降，而表面张力此时上升，并且差异都显著（P<0.05）。结果表明该菌产生的生物表面活性剂具有较好的耐酸碱能力。

如图7(b)所示,当环境温度低于20℃或大于70℃时，萘浓度均低于21 mg/L，液体表面张力也略微上升，说明低温和高温会影响生物表面活性剂对萘的增溶能力，但对液体表面张力影响不大。在20~70℃时，萘浓度和液体表面张力呈现出相反的变化趋势，但差异不显著（P>0.05）。结果表明，解烃菌BD-2产生物表面活性剂在20~70℃时具有良好的萘的增溶能力和降低液面张力的作用。

如图7(c)所示,随着NaCl浓度增加，萘浓度显著下降（P<0.05），但NaCl浓度在8%以内，萘浓度均高于21 mg/L，表明生物表面活性剂对萘的增溶稳定；而液体表面张力总体呈现上升的趋势，其中，NaCl浓度12%以内，液体表面张力变化不显著（P>0.05），说明菌株BD-2产的生物表面活性剂能够在一定盐度范围内，较好地降低液面张力。