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1、中国生物工程杂志第23卷第5期CHINABIOTECHNOLOGY2003年5月*生物表面活性剂及其应用1**122马歌丽彭新榜马翠卿许平(1郑州轻工业学院食品与生物工程系郑州4500022山东大学微生物技术国家重点实验室济南250100)摘要生物表面活性剂是由微生物产生的一类具有表面活性的生物化合物,除具有化学合成表面活性剂的理化特性外,还具有无毒、能生物降解等优点,其应用前景非常广阔,并有可能成为化学合成表面活性剂的替代品或升级换代品。简述了生物表面活性剂的历史、特性、种类及应用研究进展。关键词生物表面活性剂表面活性剂(Surfactants)是
2、一类重要的化工原产生表面活性剂是细菌驱油的主要机制之一。料,素有/工业味精0之称,它在石油工业、环境工1957年,捷克的Dostalek和Spumy把脱硫弧菌程、食品工业、精细化工等许多领域中占有特殊和(Desulfovibrio)和假单胞菌同糖蜜一起注入油层,原[1]重要的地位。目前,几乎所有的表面活性剂都是油产量提高。他们认为,可能是细菌产生的表面活以石油为原料化学合成而来,化学合成的表面活性性物质,改变了岩石-油-水三相系统的界面张力所剂在生产和使用过程中常常会带来严重的环境污致。染问题。生物表面活性剂(Biosurfactants)是表面活6
3、0年代后,石油工业开始发展,微生物对烃类性剂家族中的后起之秀,它是由微生物所产生的一物质的乳化机制引起关注。对提取的微生物表面[2]类具有表面活性的生物大分子物质。与化学合活性剂集中于结构、性能、生物合成及调控的研究。成的表面活性剂相比,生物表面活性剂除具有降低1976年,Zajie和Panchal综述了微生物乳化剂的来表面张力、稳定乳化液和增加泡沫等相同作用外,源及特性,预测了其应用潜力。1980年,Cooper和还具有一般化学合成表面活性剂所不具备的无毒、Zajie评述了微生物表面活性剂的化学特性。1984能生物降解等优点。生物表面活性剂的这些特
4、性年,Zajie和Seffens阐述了微生物表面活性剂的理尤其适合于石油工业和环境工程,如石油的生物降化性能。1991年,Vander等进行的轴对称液滴分析粘、提高原油采收率、重油污染土壤的生物修复(ADSA)非常有效,其他比较简单的方法有快速液[3]等。另外,生物表面活性剂作为天然添加剂,在滴破裂实验、产表面活性剂菌落的薄层层析及比色食品工业、精细化工、医药和农业等工业方面也愈法检测解烃细菌与产鼠李糖脂的细菌。近年来的来愈受到人们的青睐。随着人们崇尚自然和环保研究热点是发展快速检测表面活性剂高产菌株并意识的增强,生物表面活性剂将有更加广阔的应用评价
5、其潜力的方法。前景,并有可能成为化学合成表面活性剂的替代品用微生物发酵法生产表面活性剂是70年代后或升级换代品。期发展起来的。加拿大、英国、德国、前苏联等主要研究并开发各类新型生物表面活性剂、寻找最适生[4]1生物表面活性剂的研究历史产条件,表面活性剂结构剖析与改性,物化性能测早在20世纪40年代,Zobell在研究硫酸盐还试,室内驱油物理模拟等。Zajie实验室几个产品原细菌从沙粒中释放原油的机制时就指出,微生物已商业化。Singer实验室选育的一种细菌,以正构烷烃为唯一碳源,产生一种胞外和胞内糖脂型表面收稿日期:2002-07-10活性剂,使重油
6、粘度降低95%以上,形成稳定的水*河南省教育厅自然科学研究项目资助(20011800006)[4]包油乳状液。**电子信箱:mageli123@yahoo.com.cn第5期马歌丽等:生物表面活性剂及其应用43决定界面的流变学特性以及在两相间物质传递方2生物表面活性剂的种类及其微生物来源面起着十分重要的作用。211生物表面活性剂的种类生物表面活性剂具有良好的热及化学稳定性,微生物产生的生物表面活性剂包括许多不同如由地衣芽孢杆菌产生的脂肽在75e时至少可耐的种类。依据他们的化学组成和微生物来源可分热140h。生物表面活性剂在pH515~12之间保持[7
7、]为糖脂、脂肽和脂蛋白、脂肪酸和磷脂、聚合物和全稳定,当pH小于515时,会逐渐失活。[5]胞表面本身等五大类。与化学合成的表面活性剂相比,生物表面活性212产生生物表面活性剂的微生物来源剂更具优越性,表现在其反应产物均一,可引进新生物表面活性剂多数由细菌、酵母菌、真菌(霉类型的化学基团,其中有些基团是化学方法难以合菌)等产生。微生物发酵法生产生物表面活性剂的成的;生物表面活性剂安全、无毒、生产工艺简单,生产菌种大致可分为三类:一类是严格以烷烃作为常温常压下即可发生反应。碳源的微生物,如棒状杆菌Corynebacteriumsp.;一4生物表面活性剂
8、的应用类是以水溶性底物为碳源的微生物,如杆菌Bacillussp.;另一类可以烷烃和水溶性底物两者作生物表面
