微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)采油（microbial enhanced oil recovery，MEOR）是通過向油藏注入微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)及(ji)營(ying)養(yang)源，或單獨(du)注入營(ying)養(yang)物(wu)(wu)(wu)(wu)質激活內源微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)，使(shi)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)快速生(sheng)長繁(fan)殖(zhi)和(he)合成代(dai)謝(xie)產物(wu)(wu)(wu)(wu)來提高石油采收(shou)率(lv)[1]。期間，微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)及(ji)其代(dai)謝(xie)產物(wu)(wu)(wu)(wu)能(neng)改(gai)變原油組成及(ji)其黏度和(he)流(liu)動(dong)性(xing)，增(zeng)大油層壓力和(he)掃(sao)油面(mian)積[2]。

碳源對MEOR有重要影(ying)響[3]。研究表明，補加(jia)糖類碳源可(ke)以促(cu)進(jin)采(cai)油(you)微生(sheng)物生(sheng)長繁殖，降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)原(yuan)(yuan)油(you)利(li)用(yong)率[4]。李清心等(deng)[5]以芽(ya)孢桿菌(jun)L-32利(li)用(yong)原(yuan)(yuan)油(you)產(chan)生(sheng)的酸性(xing)代謝(xie)產(chan)物，降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)原(yuan)(yuan)油(you)黏度，補加(jia)葡(pu)萄(tao)糖會加(jia)快菌(jun)體生(sheng)長，提高(gao)(gao)原(yuan)(yuan)油(you)采(cai)收(shou)(shou)率。包(bao)木太等(deng)[6]利(li)用(yong)5%淀粉水(shui)解液可(ke)以對油(you)藏內(nei)源有益采(cai)油(you)菌(jun)烴類氧(yang)化菌(jun)（hydrocarbon-oxidizing bacteria，HOB）有較好的激活(huo)效果，菌(jun)體能(neng)維持(chi)較長的平穩期并同時產(chan)酸和產(chan)表面(mian)活(huo)性(xing)物質(zhi)，從(cong)而增加(jia)油(you)層壓(ya)力，降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)原(yuan)(yuan)油(you)黏度以及(ji)原(yuan)(yuan)油(you)/巖石(shi)體系界面(mian)張力，提高(gao)(gao)殘油(you)采(cai)收(shou)(shou)率。于海威(wei)等(deng)[7]在45℃厭氧(yang)篩選的驅油(you)菌(jun)株SF67可(ke)以利(li)用(yong)原(yuan)(yuan)油(you)快速(su)生(sheng)長，降(jiang)(jiang)(jiang)解飽(bao)和烷烴，降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)含(han)蠟量及(ji)界面(mian)張力，促(cu)進(jin)原(yuan)(yuan)油(you)采(cai)收(shou)(shou)。

深層油藏(zang)溫度較(jiao)高(gao)(gao)(gao)，篩選(xuan)耐高(gao)(gao)(gao)溫菌(jun)種(zhong)及(ji)適(shi)宜(yi)營養(yang)尤為重要(yao)[8]。利(li)用(yong)(yong)微生(sheng)物產(chan)(chan)生(sheng)的(de)表面(mian)活(huo)性劑提高(gao)(gao)(gao)原油采(cai)收率(lv)有很好的(de)應用(yong)(yong)前景[9]。前期研(yan)究(jiu)發(fa)現芽孢桿(gan)菌(jun)屬耐高(gao)(gao)(gao)溫采(cai)油菌(jun)株ZY-1能產(chan)(chan)糖脂(zhi)類陰離子表面(mian)活(huo)性劑[10]。本實驗主要(yao)研(yan)究(jiu)該(gai)菌(jun)株利(li)用(yong)(yong)不(bu)同碳源生(sheng)長、產(chan)(chan)表面(mian)活(huo)性物質以及(ji)對不(bu)同碳源的(de)利(li)用(yong)(yong)進行比(bi)較(jiao)分析，為深入(ru)研(yan)究(jiu)和應用(yong)(yong)提供(gong)參考。

實驗菌株

節(jie)桿菌(jun)(jun)屬（Arthrobacter sp.）菌(jun)(jun)株(zhu)ZY-1：分離自遼河油(you)田原(yuan)油(you)，在200 g/L甘油(you)中(zhong)于-80℃冰箱中(zhong)保存。

化學試劑

木(mu)糖、葡萄(tao)糖、石油醚、環己(ji)烷（均為(wei)分析純(chun)）：天(tian)(tian)津科密(mi)歐化學試(shi)劑(ji)有限公(gong)司；液體石蠟、淀粉(fen)（化學純(chun)）：天(tian)(tian)津市(shi)博迪(di)化工有限公(gong)司。

儀器與設備

CR21G高速冰凍離心機：日本日立公司；WFJ 7200型可見光分光光度計：上海尤尼柯儀器有限公司；表面張力儀：芬蘭Kibron；GC-8900氣相色譜儀：山東滕(teng)州(zhou)經緯分析儀器有限責任公司。

方法

菌(jun)種(zhong)活化(hua)及種(zhong)子液的制備

將-80℃儲存的菌種接于(yu)斜面培(pei)養(yang)基，于(yu)60℃活化24 h，得活化菌種。在種子培(pei)養(yang)基中接入2環/100 mL活化菌種，在60℃培(pei)養(yang)24 h，得液體種子。

菌株(zhu)對不同碳源的利用效(xiao)果(guo)

分別在不同碳源（石蠟(la)(la)2 g/L、木糖2 g/L＋石蠟(la)(la)2 g/L、葡萄糖2 g/L＋石蠟(la)(la)2 g/L、淀粉2 g/L＋石蠟(la)(la)2 g/L）的(de)(de)發(fa)酵(jiao)培養(yang)基接(jie)入5%液體(ti)種子，60℃靜置培養(yang)7 d。每天定(ding)時取樣測定(ding)發(fa)酵(jiao)液的(de)(de)菌體(ti)密度(du)（OD600nm值），上清液的(de)(de)表面張力(li)、乳(ru)化活性及(ji)石蠟(la)(la)的(de)(de)含量。

測定方法

表面張力：以表面張力儀測定。將棄油相發酵液3 000×g離心20 min，用表面張力儀測上清液表面張力。

不同碳源對發酵液表面張力的影響

由圖1可知，以石(shi)(shi)蠟為(wei)(wei)碳源時(shi)(shi)，發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)液(ye)表面張(zhang)力(li)(li)在(zai)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)2 d時(shi)(shi)降(jiang)(jiang)55.45 mN/m，發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)2～3 d時(shi)(shi)上(shang)升至62.6 mN/m，發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)7 d時(shi)(shi)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)液(ye)表面張(zhang)力(li)(li)降(jiang)(jiang)至52.3 mN/m；以木糖＋石(shi)(shi)蠟為(wei)(wei)培養基(ji)碳源時(shi)(shi)，發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)液(ye)在(zai)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)2 d時(shi)(shi)表面張(zhang)力(li)(li)快速下降(jiang)(jiang)，且整個發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)過程表面張(zhang)力(li)(li)較低，在(zai)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)7 d時(shi)(shi)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)液(ye)表面張(zhang)力(li)(li)降(jiang)(jiang)至50.45 mN/m；以葡萄糖＋石(shi)(shi)蠟、淀粉＋石(shi)(shi)蠟為(wei)(wei)碳源時(shi)(shi)，發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)液(ye)表面張(zhang)力(li)(li)均在(zai)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)3 d時(shi)(shi)降(jiang)(jiang)至最(zui)低，分別為(wei)(wei)45.9 mN/m、43.8 mN/m，發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)7 d時(shi)(shi)，表面張(zhang)力(li)(li)分別降(jiang)(jiang)至49.5 mN/m、47.9 mN/m。因此，淀粉＋石(shi)(shi)蠟為(wei)(wei)碳源時(shi)(shi)最(zui)利于發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)酵(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)液(ye)表面張(zhang)力(li)(li)的降(jiang)(jiang)低，效果(guo)最(zui)好。

圖1碳源對(dui)發酵液(ye)表(biao)面(mian)張力的影響

討論

耐高溫采(cai)油(you)菌株(zhu)(zhu)ZY-1以石蠟(la)為(wei)唯一碳源(yuan)進行生(sheng)(sheng)長繁殖，產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面活性劑很少，加入糖類碳源(yuan)可(ke)以促進產(chan)物生(sheng)(sheng)成(cheng)，表(biao)(biao)(biao)(biao)現在發酵液(ye)表(biao)(biao)(biao)(biao)面張力(li)更(geng)低(di)，乳化活性更(geng)高。同菌屬菌株(zhu)(zhu)23-1產(chan)脂肽類陰離子表(biao)(biao)(biao)(biao)面活性劑，也(ye)有(you)(you)相同的(de)(de)實驗(yan)結果(guo)[17]。本研(yan)(yan)究(jiu)石蠟(la)分別與木糖、葡萄糖以及(ji)淀粉(fen)的(de)(de)混合(he)碳源(yuan)可(ke)不同程度的(de)(de)減慢菌株(zhu)(zhu)對(dui)石蠟(la)的(de)(de)利(li)用率，促進生(sheng)(sheng)物表(biao)(biao)(biao)(biao)面活性劑合(he)成(cheng)效果(guo)明顯，使(shi)發酵上清液(ye)表(biao)(biao)(biao)(biao)面張力(li)降(jiang)至更(geng)低(di)，乳化活性更(geng)高。在菌株(zhu)(zhu)Geobacillus toebii R-32639的(de)(de)采(cai)油(you)模型中添加淀粉(fen)等營養(yang)源(yuan)，可(ke)使(shi)原(yuan)油(you)表(biao)(biao)(biao)(biao)面張力(li)降(jiang)低(di)25.3%，改(gai)善原(yuan)油(you)的(de)(de)流(liu)動能力(li)，提高采(cai)收率[20]。本研(yan)(yan)究(jiu)混合(he)碳源(yuan)發酵液(ye)的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面張力(li)較(jiao)之降(jiang)低(di)幅度更(geng)大，減慢發酵過程對(dui)原(yuan)油(you)的(de)(de)消(xiao)耗，故有(you)(you)利(li)于石油(you)采(cai)收。

結論

補加碳(tan)源與單一石(shi)(shi)蠟(la)作為(wei)培養基碳(tan)源相(xiang)比更有(you)利于促進菌(jun)株代謝環境的(de)表(biao)面張力(li)降低以及乳化活性(xing)升(sheng)高(gao)，其中木糖-石(shi)(shi)蠟(la)碳(tan)源有(you)利于促進細(xi)胞(bao)生長OD600nm值為(wei)0.77，減(jian)少了11%的(de)石(shi)(shi)蠟(la)消耗，并且(qie)表(biao)面張力(li)降至最低49.5 mN/m，乳化活性(xing)高(gao)達61.3%。葡萄(tao)糖-石(shi)(shi)蠟(la)以及淀粉-石(shi)(shi)蠟(la)碳(tan)源不能明(ming)顯促進細(xi)胞(bao)生長，但在發酵前期能減(jian)慢對石(shi)(shi)蠟(la)的(de)利用，明(ming)顯促進生物(wu)表(biao)面活性(xing)劑的(de)合(he)成。