一株采油细菌的培养条件优化

马添翼

摘要：本篇文章所涉及的菌株因为能够在实验室条件下能够较好的释放代谢产物和表面活性剂，并具有较强的产酸产气潜力，因此可以在微生物驱油上可以有发挥的空间，因此本文对菌株的最适培养条件进行了研究和探讨。确定了该菌株的最适发酵条件，从而确定了该微生物在石油工业上应用的潜质。

关键词：微生物采油；表面活性剂；培养基优化

微生物采油技术（Microbial Enhanced Oil Recovery简称MEOR）是提升油井采收率的三次采油手段，它通过利用微生物的代谢产物以及代谢活动作用于岩石和液体使残余原油产出，从而达到提高原油采收率的目的。[1]MEOR技术因其低能耗、环保、可持续的优势在国内外得到长期的发展。[2]比起传统的驱采油法，微生物采油更能够降低原油的附着力同时达到原油增产的目的。[3]一般意义上的微生物代谢产生聚合物、有机溶剂、二氧化碳以及生物表面活性剂伴随着水驱法通过注水井注入油层内进行有效驱油。[4]其中生物表面活性剂是一类由微生物代谢产生的具有亲水基团和疏水基团的两亲化合物。[5～6]生物表面活性剂具有高表面活性与环境稳定性、可降解、低毒等优点。[7]有研究表明，能够产生表面活性剂的微生物种类丰富，所产生的表面活性物质结构和性质多样。[8]因此在石油的降解、提高原油采收率、重油污染土壤的生物修复等领域得到广泛应用。[9～10]菌株B1是从油田矿水中分离提取出的具备MEOR潜力的高性能菌株，初步鉴定B1为一株芽孢菌，因为不确定其最适产表面活性剂的条件，故对它的培养基和培养条件进行优化。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1菌株

芽孢菌B1：分离自长庆油田某区块的油水样品，肉汤斜面保藏于4℃。

1.1.2培养基

初始种子培养基为肉汤培养基，初始产表活培养基为芽孢产表活培养基。

1.2 实验方法

1.2.1菌株种子培养基的优化

采用正交试验方法找出B1相对较优异的种子培养基，将菌株由保藏斜面转接至活化24h后接入种子培养基，然后以5%的接种量接入正交试验中所涉及的各实验组的培养基，在35℃，150rpm的条件下摇床24h后，测定OD600值，最后通过极差排列的顺序和方差分析各组分对菌体浓度的影响是否达到显著水平，最后确定出培养基的最佳配比。

1.2.2芽孢菌的产表活培养基优化

1.2.2.1单因素实验确定最佳培养基配比

按照表2配制培养基16组后，按5%的比例接入种子液，摇床培养28h后测定发酵液的OD600值和表面张力变化值。

2.1 菌株种子培养基优化结果

最后确定出培养基的最佳配比为：葡萄糖 4g/L、NaCl 5g/L、酵母膏1.0g/L、蛋白胨 7g/L、牛肉膏 3g/L。

2.2 芽孢菌的产表活培养基优化结果

2.2.1单因素实验确定最佳培养基配比

通过实验结果和数据对比，发现去除Mg2+和Ca2+后OD600值有所下降（但不明显），但是并没有对菌株产表面活性剂能力有多少影响，因主要是衡量菌株产表面活性剂的指标，因此可从培养基成分中去除；简并N、P源实验中，简并后的培养基培养出的发酵液虽然OD600值下降了16.1%，表面张力值γ下降了8%，排油圈直径减小了0.3cm。但是极大的降低了培养成本，同时表面张力值虽然下降但未过10%。因此得出简并N、P源后的方案经济可行；在生长因子优化实验中，如下图所示，“酵母膏加玉米漿”的组合得到的表活产量最高，γ的变化值可以达到2.42×102N/m，同时测量排油圈直径为6.6cm。可溶性淀粉+玉米浆的组合能使菌体量达到最大，测量OD600值为0899，虽然表活指标相对实验一有所劣势，但是综合考虑成本因素故选取第四组配方（淀粉20g/L、（NH4） 2HPO4 10g/L、玉米浆4g/L）作为B1菌的最佳发酵液配方。

不同实验组中的B1菌株生长情况和表活对比图

2.2.2正交法优化B1菌的培养基结果

正交试验的结果为表面张力检测结果的极差大小排序为：A（淀粉（玉米桨）>B （（NH4） 2HPO4）；理论最佳组合为“25g/L 淀粉+10g/L （NH4） 2HP04+2g/L玉米桨”。方差分析表明，淀粉对表活的产量影响达到显著水平。OD600结果的极差排列顺序为：A（淀粉）>B （（NH4） 2HPO4） >C （玉米桨），且只有淀粉对各组OD600的影响达到显著性，理论最佳组合为“25g/L淀粉+18g/L （NH4） 2HP04+2g/L玉米桨”。因此，最佳配方“25g/L”淀粉+10g/L （NH4） 2HP04+4g/L玉米桨”，能使表活产量达到最高的同时菌体数量也接近最高值。

参考文献：

[1]李羡春，崔吉，洪承燮.吉林扶余油田微生物提高采收率技术研究及应用效果[C].北京：石油工业出版社，2005，279286.

[2]郝桂玉，徐亚同，黄民生.微生物采油技术应用及发展动态[J].能源环境保护，2004，18（2）：913.

[3] Bryant R S，et al..Review of microbial technology forimprovingoil recovery [J]. Soc Petrol Engrs Reservoir Engng，1989（May）：151.

[4]王君，马挺，李蔚，等.一株高温解烃产黏菌的特性及解剖驱油效果[J].化工学报，2008，59（3）：694700.

[5]Sheehy AJ. Microbial physiology and enhanced oil recovery[A].Microbial Enhanced Oil RecoveryRecent Advances[C]. Ch R1，1990.

[6]包木太，牟伯中，王修林，等.微生物提高石油采收率技术[J].应用基础与工程科学学报，2000，8（3）：236245.

[7]严希康.生化分离技术[M].上海：华东理工大学出版社，1998：1118.

[8]俞俊棠，唐孝宣.生物工艺学[M].上海；华东理工大学出版社，1999：253262.

[9]赖枫鹏，岑芳，黄志文，许进进.微生物采油技术发展概述[J].资源与产业，2006，8（2）.

[10]李凤华.浅谈微生物采油[J].济宁师专学报，1999， 20（ 6）：4142.DOI：10.19392/j.