本發明屬于生物活性分子制備技術領域，具體涉及一種生物乳化劑及其應用。

背景技術：

生物乳化劑是一種具有乳化活性的雙親生物大分子化合物，一般由糖、脂、蛋白質聚合而成，分子中均含有親水基團和疏水基團，且其種類較多，功能特殊、結構復雜，是一種在生命過程中表現出重要生理和代謝活性的生物大分子化合物，有研究表明，乳化活性與乳化劑的分子結構有密切聯系特別是蛋白質結構變化對乳化活性都有極大的影響，親水基團和疏水基團是乳化活性的基礎，其中的親水基團一般都是多糖結構，含有極性羥基、羧基和酰胺基，表現出良好的親水性；而疏水基團一般都是蛋白/脂質化合物，結構中含有非極性的烷基鏈(碳氫)，表現出良好的疏水性。蛋白質通過酯鍵、酰胺鍵或糖苷鍵一端連接糖結構，另一端連接脂質，從而形成穩定的大分子化合物，并且可以降低界面張力，將液體以液滴形式分散在另一不相混溶的液體中形成均勻穩定的分散體系，蛋白質在這過程中發揮了重要的作用。

油泥也叫含油污泥，是在石油生產、運輸、加工過程中產生的最嚴重的環境污染源之一，包括多種有毒有害、難生物降解的物質；固體物中含有多種金屬、催化劑粉末、土和泥沙等；另外，石油行業年產污泥1500萬噸，這對生態環境造成了嚴重的危害。所以，1998年原國家環保總局將含油污泥列入《國家危險廢物名錄》，2011年國家環保部提出的“關于進一步加強危險廢物和醫療廢物監管工作的意見”又明確要求到2015年，危險廢物產生單位的規范化管理抽查合格率達到90％；同時，2015年新修訂的《環境保護法》對其做出了最嚴厲的要求，這給尚未完善相關治理技術和措施的石油開采和加工企業的發展帶來前所未有的壓力。

在現有的修復技術和石油回收工藝中，物理、化學修復存在著一定的局限性，很難達完全達到修復要求，而回收工藝又具有效率慢，二次污染嚴重等問題。與化學、物理修復相比，生物方法綠色環保，投入產出比高，對人和環境造成的影響很小，且具有成本低廉、不會造成二次污染和操作簡便等優勢。因此，利用生物乳化劑能形成均勻穩定的分散體系的特性，特別是乳化劑中蛋白質組分的純化及其結構研究，對在油水分離、含油污泥脫油等領域的應用具有巨大的指導意義。因此，獲得乳化效果突出的乳化劑一直是本領域的研究熱點。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種生物乳化劑及其應用，以彌補現有技術的不足。

本發明所提供的生物乳化劑，是從地衣芽孢桿菌屬XS2-450菌株(Geobacillus pallidus)，該菌株的保藏號為CGMCC No.9430，于2014年07月09日保藏位于北京市朝陽區北辰西路1號院3號中國科學院微生物研究所的中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心。本發明所提供的生物乳化劑，其制備方法如下：

1)粗提物的制備

將菌株接到發酵培養基中進行培養，培養溫度為60℃，180rpm振蕩培養；接種量10％(v/v)；然后添加棕櫚油至終濃度為0.1％作為誘導劑進行發酵，發酵液除去菌體得到的上清液為乳化劑的粗提物；

2)鹽析處理

將步驟1)制備的乳化劑粗提物用40％濃度的(NH₄)₂SO₄進行鹽析，鹽析結束后除去沉淀得到上清液；

3)熱處理

將步驟2)獲得的上清液在80℃處理30min，在4℃，10000rpm的條件下離心30min除去沉淀，獲得的上清液為含有生物乳化劑的溶液。

作為實施例的優選，所述的發酵培養基的配比如下：葡萄糖2％，硝酸鈉0.3％，磷酸二氫鉀0.042％，磷酸氫二鉀0.12％，硫酸亞鐵0.005％，硫酸鎂0.05％，氯化鈣0.005％，pH為7.5。

本發明獲得的生物乳化劑用于處理高粘度、重質烴類污染的油泥。

本發明獲得的乳化劑的乳化活性可以達到83.2％，對液體石蠟的乳化穩定性在30d后仍保持72.8％。同時該生物乳化劑應用于處置高粘度、重質烴類污染的油泥具有很好的脫油效果，能使油泥中的含油量由原來的26.2％降低到了現在的1.5％，含油量降低94％以上，與物理、化學方法相比可節約成本30％，在節約成本、保護環境的同時展現出了重大的經濟效益和規模化應用的潛力。

附圖說明

圖1：不同(NH₄)₂SO₄濃度梯度條件下制備的乳化劑的乳化活性(E24)。

圖2：不同溫度梯度條件下制備的乳化劑的乳化活性(E24)。

圖3：本發明中制備的乳化劑與乳化劑粗提物的乳化活性對比。

圖4：本發明中制備的乳化劑對液體石蠟的穩定性結果。

圖5：本發明中制備的乳化劑與乳化劑粗提物的乳化穩定性對比。

圖6：處理前后的油泥對比。

具體實施方式

申請人在使用保藏編號為CGMCC No.9430的地衣芽孢桿菌屬XS2-450菌株的發酵液作為乳化劑使用時發現，該乳化劑的乳化活性偏低，在一些物質的乳化活性不穩定，且脫油效果不佳。因此，對發酵液進行處理，從而獲得效果更好的乳化劑。下面結合實施例對本發明中活性菌株Geobacillus sp.XS2-450產生物乳化劑的制備方法、乳化活性及在含油污泥應用方面進行了詳細的描述。

實施例1：乳化劑的制備

1)粗提物的制備

將活性菌株Geobacillus sp.XS2-450搖床60℃，180rpm振蕩培養10h作為發酵用種子液，接種量10％(v/v)，接種到發酵培養基中，在發酵12h時添加終濃度為0.1％的棕櫚油作為產生高活性生物乳化劑的誘導劑，產乳化劑發酵液培養時間為24h，將得到的發酵液在4℃，5000rpm的條件下離心30min除去菌體，得到的上清液為乳化劑的粗提物。粗提物進行濃縮至原上清液至1/5體積，4℃條件下保存。

2)鹽析處理

取20ml步驟1)制備的乳化劑粗提物加入硫酸銨顆粒使其分別達到10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％的飽和度，在室溫下攪拌1h，之后在4℃條件下放置4h，將不同飽和度的硫酸銨溶液在4℃,10000rpm的條件下離心30min除去沉淀，測定含有乳化劑上清液的乳化活性。

結果如圖1所示，與其它濃度條件下的(NH₄)₂SO₄梯度鹽析獲得的上清液相比，在40％硫酸銨進行鹽析的條件下，其上清液的乳化活性達到最高，(E24＝79.8％)；所以，選用飽和度為40％的硫酸銨進行乳化劑的制備，將得到的樣品用于后續實驗過程中。

3)熱處理

活性菌株Geobacillus sp.XS2-450的最適生長溫度為60℃且其產生的生物乳化劑在100℃時還能保持在50％左右；據此設置不同的溫度梯度(60℃、70℃、80℃、90℃、100℃)處理30min，在4℃,10000rpm的條件下離心30min除去沉淀，獲得的上清液即為本發明制備的乳化劑。測定上清液中所含有乳化劑的乳化活性。

結果如圖2所示，溫度處理后乳化劑的活性在80℃,30min條件下其活性(E24＝83.2％)；所以，選用溫度為80℃，30min處理作為乳化劑的制備方法。

將此條件下的乳化劑的活性與XS2-450菌株的發酵液直接作為乳化劑的乳化活性相比較，活性得到了明顯的提高，結果如圖3(其中a為實施例1中制備的乳化劑，b為XS2-450菌株的發酵液)所示，其乳化活性E24＝83.2％，活性相對提高了10.2％。

實施例2實施例1制備的乳化劑的穩定性

將實施例1制備的乳化劑與等體積的液體石蠟混合，渦旋震蕩3min，分別靜置24h，15d，30d，檢測并記錄乳化活性變化過程。

結果如圖4所示，實施例1制備的乳化劑對液體石蠟的乳化穩定性24h后83.2％,30d后仍保持72.8％。

將實施例1制備的乳化劑的穩定性與XS2-450菌株的發酵液的乳化穩定性相比較，穩定性了也得到了明顯的提升；結果如圖5所示(其中a為實施例1中制備的乳化劑，b為XS2-450菌株的發酵液)，在第30d后實施例1制備的乳化劑對液體石蠟的乳化穩定性相比乳化劑粗提物的穩定性提高了7.9％。

實施例3：實施例1制備的乳化劑的效果

本發明主要利用實施例1中制備的生物乳化劑處理高粘度、重質烴類污染的油泥。

將油泥攪拌使其均質化，調配油泥、生物乳化劑的比例使其達到4:5，加入10倍于油泥的水，在60℃條件下充分攪拌，使其乳化油泥中的原油，靜置，沉降的油渣進行深度脫油，脫除殘余高黏成分，從而達到油泥中的油和殘渣分離的目的，最后將乳化的上層原油全部進行回收。在處理過程中對油泥含油量進行監測，油泥中的含油量由原來的26.2％降低到了現在的1.5％，含油量降低94％以上，處理前后油泥如圖6所示，符合油泥處置標準；與物理、化學處理方法相比可節約成本30％以上，由此可見其有很大的應用價值。