[发明专利]嗜热地芽孢杆菌DM－2产生的生物乳化剂及制备方法和应用

说明书

【技术领域】本发明属于能源生物技术和环境生物技术领域，具体地说，它涉及一株嗜热地芽孢杆菌(Geobacillus.sp)DM-2菌株产生的生物乳化剂，及其在提高石油采收率中的应用。

【背景技术】当前，随着石油资源的日益短缺和勘探费用的不断增加，单纯注水的二次采油技术由于效率较低(水驱后几乎有60～70％的原油仍残留在油藏中)，已逐渐不能满足人们对石油资源有增无减的需求。近年来，以微生物提高原油采油率(MicrobialEnhanced Oil Recovery，MEOR)技术为代表的三次采油方法正逐渐受到广泛重视。该技术利用微生物的有益活动及代谢产物来提高原油采收率，是继热力驱、化学驱、聚合物驱等传统“三采”方法之后的一项综合性技术。

在微生物降解原油的实验中经常会遇到一种现象，就是乳化效果特别好的实验组其油水界面张力并不显著降低。基于此类现象，我们有两个概念必须加以澄清，就是生物表面活性剂和生物乳化剂的区别。在广义上生物乳化剂属于生物表面活性剂，但在狭义上它们是按照各自的功能区分的。生物表面活性剂(如糖脂、磷脂、脂肽、脂肪酸、短肽等)是一些低分子量的小分子，它们能显著降低空气一水或油一水界面的张力，从而有助于油水乳化，但形成的乳状液往往不能稳定存在。生物乳化剂是一些生物大分子，如多糖蛋白、脂多糖、或这些聚合物的混合物等，它们虽不能显著降低表面张力，但对油水界面表现出很强的亲和力，能够吸附在分散的油滴表面，防止油滴凝聚，从而使这种乳状液得以稳定，这种效应使得烷烃呈胶状分散，增加了烷烃与细胞的接触。因此生物乳化剂的主要作用是乳化原油，降低原油粘度，更重要的是提高微生物对烃的降解效率。

生物乳化剂具可降解、对环境无污染、安全无毒、价格低廉、高乳化活性等优点，可广泛应用于食品、药品、工业和农业等领域。目前最常见的生物乳化剂是两亲脂多糖类聚合物或蛋白因子，分子量较大(从5kD～100kD)，它们一般不会使油水界面张力降得很低，但很适合于作乳状液的稳定剂，特别是对原油的乳化和粘度降低的性能要比生物表面活性剂好的多。生物乳化剂的研究开始于本世纪六十年代，目前所知多种微生物可产乳化剂，乳化剂种类很多，但对乳化剂的结构和理化性质知之甚少，尤其是兼性厌氧嗜热菌产生的乳化剂还未见报道；生物乳化剂具有对烃良好的乳化性能和促进烃降解的特性，但是直到现在生物乳化剂的合成机制尚不清楚，因此有必要进一步研究，这对于充实微生物采油和生物修复技术的机理具有重要的理论价值。加快国内微生物采油技术的发展，符合我国石油工业发展的需要，有利于实现“稳定东部、发展西部”的战略决策。对能以烷烃为碳源的嗜热菌的烷烃降解特性及其产生的生物乳化剂进行研究，使其适用于高温油田而提高石油采收率具有很好的发展前景。

【发明内容】本发明的目的在于针对石油资源的日益短缺和勘探费用不断增加的问题，提供一种地芽孢杆菌(Geobacillus.sp)DM-2产生的新型糖蛋白类生物乳化剂，以便提高烷烃和原油在水中的溶解度，促进活性菌株对烷烃和原油的作用。

本发明涉及的地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)DM-2菌株，于2005年12月14日保藏于“中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心”(北京市海淀区中关村北一条13号，中科院微生物研究所)，其保藏号为CGMCC No.1565。

上述地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)DM-2菌株，是经紫外照射诱变，挑选乳化原油最快的转化子，并以液蜡为唯一碳源的情况下在70℃反复驯化培养十代而获得。

地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)DM-2 CGMCC No.1565可以在营养培养基，如：普通牛肉汁、LB、营养琼脂中生长，也可以在添加葡萄糖或蔗糖的无机盐培养基中生长，也可以以烷烃或原油为碳源生长。菌株在50～70℃之间的一适宜温度下兼性厌氧生长。

地芽孢杆菌(Geobacillus sp.)DM-2 CGMCC No.1565产生的生物乳化剂含有蛋白质和多糖，不含脂类；多糖组分仅有一种葡萄糖组成，蛋白组分由赖氨酸，丙氨酸，缬氨酸，甲硫氨酸和甘氨酸五种氨基酸组成。该生物乳化剂能很好的乳化柴油、煤油、正烷烃、原油和芳香族化合物。