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表面活性素（surfactin）作为一种绿色表面活性剂,在农业、食品、制药、日用化工、石油开采和生物修复等各个领域都具有广阔的应用前景。目前表面活性素主要采用发酵的方式生产,但是发酵产量较低、发酵过程泡沫多而难以控制、分离纯化单元操作多且成本较高等问题成为了表面活性素商业化的主要障碍。因此,本研究对Bacillus amyloliquefaciens发酵表面活性素进行了过程优化及分离纯化,有利于推动表面活性素的工业化进程。本研究以野生菌株B.amyloliquefaciens MT45为研究对象,在摇瓶发酵中,通过添加纳米材料来提高表面活性素的产量,结合电子显微镜和转录组解析纳米材料提高表面活性素产量的机制;在7 L发酵罐中,探究了基于泡沫分离的发酵优化,解决了泡沫多且难以控制的问题,并提高了产量;最后,建立了一套操作简单、适合工业化的分离纯化工艺,将得到的表面活性素产品进行了定性分析。本研究的主要研究结果如下:（1）表面活性素的分泌是影响产量的重要因素,研究了添加纳米材料对提高表面活性素分泌及产量的影响。比较了七种纳米材料的作用,发现纳米Fe对B.amyloliquefaciens MT45的表面活性素产量有显著提高作用,且最佳添加量为5 g?L-1,表面活性素的产量从4.93 g?L-1显著提高至7.15 g?L-1。进一步采用电子显微镜和转录组分析揭示纳米材料提高表面活性素产量的作用机制,包括三个方面:（a）添加纳米Fe后,细胞膜受到损伤,电子传递链相关基因的转录下调,氧化还原酶活性相关基因的转录上调,蔗糖转运和表面活性素分泌基因的转录均上调,表明纳米Fe通过物理损伤和氧化应激导致了B.amyloliquefaciens MT45细胞膜泄漏,但同时细胞也触发了抗氧化防御系统,使得细胞膜的通透性增强,有利于细胞更有效地摄取蔗糖和分泌表面活性素;（b）编码甘油脂合酶和脂肪酸合成基因的转录上调,表明细胞为了修复受损的细胞膜增强了脂肪酸合成途径,有助于为表面活性素的合成提供更多前体物质;（c）参与糖酵解和TCA循环、氨基酸代谢和表面活性素模块酶促合成的基因均上调,有助于为表面活性素的合成提供更多的能量和底物。（2）针对发酵罐中表面活性素发酵产泡沫多而难以控制的问题,在7 L发酵罐中对泡沫控制开展研究。添加有机硅和大豆油消泡剂发现,有机硅消泡剂消泡效果较好,但表面活性素产量较低,为1.42 g?L-1;大豆油消泡剂可将产量提高至1.96 g?L-1,但消泡效果差。而采用泡沫分离式发酵策略,不仅解决了泡沫多而难以控制的问题,而且表面活性素产量提高至2.39 g?L-1。基于泡沫分离式发酵,进一步对发酵条件进行优化:控制pH为7,DO不低于20%,以1.39 m L?min-1的流加速度恒速补料30 h,维持培养基体积为3.5 L,经60 h发酵结束后表面活性素产量提高至6.04 g?L-1;进一步添加纳米Fe,表面活性素产量提高至9.18 g?L-1,与初始添加有机硅消泡剂发酵相比,产量提高了6.46倍,是目前野生菌株的最高产量。本研究为表面活性素的工业化发酵生产提供了依据。（3）针对目前已有的分离纯化工艺单元操作多、操作复杂、不适合工业化的问题,本研究对除蛋白和小分子杂质的关键工艺进行了优化,并建立了一套操作简单、适合工业化的分离纯化工艺:向发酵上清液中加入有机溶剂去除蛋白质,通过旋蒸回收有机溶剂,利用酸沉淀和酸洗去除小分子杂质得到高纯度的表面活性素产品;其中,去除蛋白质的最佳工艺条件为:向发酵液中添加乙醇(V发酵液:V乙醇=1:1)并调节pH至6～7,蛋白去除率为85.08%,表面活性素回收率为99.71%,纯度为6.18%。去除小分子杂质的最佳工艺条件为:调节p H为2后收集表面活性素沉淀,用H2SO4水溶液（pH=2）洗涤两次。对分离所得的表面活性素进行分析,所得表面活性素包含C13～C17的表面活性素,其中C15-surfactin丰度最高,占比达34%。综上所述,本研究建立了一套操作简单,适合工业化应用的分离纯化工艺,最终表面活性素回收率为96.28%,纯度为94.22%