生物表面活性剂与环境

生物表面活性剂与环境资料来源：陈坚，华兆哲，伦世仪.生物表面活性剂在环境生物工程中的应用.环境科学，1996，17（4）什么是生物表面活性剂？由微生物、植物或动物产生的天然表面活性剂称为生物表面活性剂（Biosurfactants，简称BS）生物表面活性剂简介微生物产生的生物表面活性剂种类很多，包括一般的脂肪酸和羟基脂肪酸、糖脂类、环脂肽、N-酰基氨基酸、脂肽、单甘脂、甘油二脂及磷脂。这些生物表面活性剂由于在气-水、油-水和固-液界面可具有一定浓度并进行物理作用，因此可降低这些界面的物理力。由生物表面活性剂分子的物理性质产生的作用包括：增溶、乳化、分散、浸润、发泡和洗涤容量以及某些场合的抗微生物活性。生物补救生物补救是目前研究非常热门的一种现场处理各种环境污染的技术，具有处理费用低和效率高的优点。多环芳烃原油精炼油产物杀虫剂工业废物酸性矿废弃物生物补救技术所处理的污染物无机重金属军用化合物表面活性剂和生物补救表面活性剂（生物的和合成的表面活性剂）由于能增强憎水性化合物的亲水性和生物可利用性，因而已被认为是现代生物补救技术的一部分。不足：至今大多数生物表面活性剂的研究工作还停留在实验阶段，大范围的现场处理研究很少。环境工程师们通常不熟悉表面活性剂技术，特别是生物表面活性剂。例子：在对1989年阿拉斯加原油泄漏事件的广泛的生物补救研究中未能确定由营养物诱导现场土生的微生物群落生成的生物表面活性剂，在增强污染海岸原油生物利用及生物降解过程中所起的可能作用。生物表面活性剂能够促进石油污染海岸的生物补救原因：这是由于由Pscndomonasacruginosa生成的一种生物表面活性剂由于能有效地将石油分散成水液滴。最近，日本大阪大学的森川正章博士提出了生物表面活性剂在石油烃类物质降解过程中的作用模式：他认为烃类化合物的憎水性是微生物进行代谢、降解存在的主要问题。由于烃降解酶位于细胞质膜中，因此，烃基质必须通过外层亲水细胞壁（膜）才能进入细胞内而被酶代谢。某些细菌通过产生生物表面活性剂，具有有利于烃基质被动扩散进入细胞内从而被降解的效应。近来，用汽油或葡萄糖加植物油进行培养生产生物表面活性剂在工业上已获得了成功不同培养生产的生物表面活性剂在pH7.0的水中能被提取和分离。这为生物表面活性剂在生物补救技术中的应用创造了条件。有报道，用生物表面活性剂对汽油浸泡的砂进行静态分批或动态柱法洗脱，测定洗出液中汽油的组分，结果发现汽油组分在洗脱液中的溶解度增加，而且这种含汽油和生物表面活性剂的洗出液已被确定可被工业微生物降解。但要注意的是，葡萄糖/植物油培养生成的生物表面活性剂虽能增加汽油的溶解度，但抑制后面的生物降解。另一典型的研究是，采用不同培养条件得到的生物表面活性剂，考察其对从土壤和沙粒中去除原油的差异。结果发现，最有效的去除系统是那些在同类原油中培养生长产生的生物表面活性剂，可从土壤和沙粒中去除90%以上的原油。所有在其他碳源中培养产生的生物表面活性剂只能去除20%以下的原油。由此说明，在特定油类污染区域使用的最有效的生物表面活性剂，应该用对应的油类进行微生物培养生产。生物表面活性剂的其它应用有报道认为，Pseudomonasaeruginosa在土壤中产生的表面活性剂，对有毒的有机物具有增溶作用Mulligan和Cooper认为生物表面活性剂能用于泥煤脱水生物表面活性剂能用于泥煤脱水的例子日本专利文献报道生物表面活性剂已发展到应用于诸如煤浆的稳定以便于管道输送，化妆品与化肥的组成成分，食品以及皮肤移植的药品转移系统。在我国，有报道采用表面活性剂可回收炼油厂废白土中的蜡和油，回收率达到了93%和95%。展望：为了使生物表面活性剂生产能与合成表面活性剂生产在经济上竞争，今后工作的重点包括3个方面：通过菌种改良大大提高产量；确定可生产高质量生物表面活性剂的廉价底物;改进生物反应器的设计。为了研究和发展生物表面活性剂在生物补救技术中的现场应用，应加强生物表面活性剂对污染物的增溶和增流作用研究。结论在环境治理方面，生物表面活性剂是具有潜力的有效物质，现还处于试验性阶段。在生物补救中，目前主要的问题是如何将具有特定代谢性能的微生物接种于污染现场，并保证其能产生有效增强生物表面活性剂。此外，初步研究说明生物表面活性剂的特性较大地取决于培养产生表面活性剂的微生物的方法，包括碳源和能源的化学性质等。总之，为使生物表面活性剂技术迅速、成功应用于生物补救中，必须建立一个更全面的数据库以更精确地确定各种生物表面活性剂物理和化学性质。制作班底：陈娟娟、梁佩环、郑梦阳、何小花、李雅镰032424331—032424335