表麵活性劑環境工程中使用生物表麵活性劑是微生物在一定條件下培養(yang) 時,在代謝過程中分泌的具有表麵活性的代謝產(chan) 物。與(yu) 化學合成表麵活性劑相比,生物表麵活性劑具有許多獨特的屬性,如:結構的多樣性、生物可降解...
環境工程中使用
生物表麵活性劑是微生物在一定條件下培養(yang) 時,在代謝過程中分泌的具有表麵活性的代謝產(chan) 物。與(yu) 化學合成表麵活性劑相比,生物表麵活性劑具有許多獨特的屬性,如:結構的多樣性、生物可降解性、廣泛的生物活性及對環境的溫和性等[1]。由於(yu) 化學合成表麵活性劑受原材料、價(jia) 格和產(chan) 品性能等因素的影響,且在生產(chan) 和使用過程中常會(hui) 嚴(yan) 重汙染環境及危害人類健康。 因此,隨著人類環保和健康意識的增強,近二十多年來,對生物表麵活性劑的研究日益增多,發展很快,國外已就多種生物表麵活性劑及其生產(chan) 工藝申請了專(zhuan) 利[2],如鈣不動杆菌生產(chan) 的一種胞外生物乳化劑已經有了成品出售。國內(nei) 對生物表麵活性劑的研製和開發應用起步較晚,但近年來也給予了高度重視,其中研究多的就是生物表麵活性劑在提高石油采收率以及生物修複中的應用。
生物表麵活性劑的種類及其生產(chan) 菌
生物表麵活性劑的種類 化學合成表麵活性劑通常是根據它們(men) 的極性基團來分類,而生物表麵活性劑則通過它們(men) 的生化性質和生產(chan) 菌的不同來區分。一般可分為(wei) 五種類型:糖脂、磷脂和脂肪酸、脂肽和脂蛋白、聚合物和特殊表麵活性劑。
生物表麵活性劑的生產(chan) 菌 大多數生物表麵活性劑是細菌、酵母菌和真菌的代謝產(chan) 物。這些生產(chan) 菌大多是從(cong) 油類汙染的湖泊、土壤或海洋中篩選得到的。如Banat等[3]從(cong) 油泥汙染的土壤中分離得到兩(liang) 株生物表麵活性劑的菌株:芽孢杆菌AB-2和Y12-B。表1列出了一些主要的生物表麵活性劑的種類及其生產(chan) 菌。
生物表麵活性劑的生產(chan) 目前,可以通過兩(liang) 種途徑生產(chan) 生物表麵活性劑:微生物發酵法和酶法。 采用發酵法生產(chan) 時,生物表麵活性劑的種類、產(chan) 量主要取決(jue) 於(yu) 生產(chan) 菌的種類、生長階段,碳基質的性質,培養(yang) 基中N、P和金屬離子Mg2+、Fe2+的濃度以及培養(yang) 條件(pH、溫度、攪拌速度等)。如Davis等[5]在成批培養(yang) 枯草芽孢杆菌時發現,在溶解氧耗盡和限氮條件下可得大濃度(439.0mg/L)的莎梵婷。Kitamoto等[6]利用南極假絲(si) 酵母的休止細胞生產(chan) 甘露糖赤蘚糖醇脂,對培養(yang) 條件進行優(you) 化後,高產(chan) 量可達140g/L。發酵法生產(chan) 生物表麵活性劑的優(you) 點在於(yu) 生產(chan) 費用低、種類多樣和工藝簡便等,便於(yu) 大規模工業(ye) 化生產(chan) ,但產(chan) 物的分離純化成本較高。 與(yu) 微生物發酵法相比,酶法合成的表麵活性劑分子多是一些結構相對簡單的分子,但同樣具有優(you) 良的表麵活性。其優(you) 點在於(yu) 產(chan) 物的提取費用低、次級結構改良方便、容易提純以及固定化酶可重複使用等,且酶法合成的表麵活性劑可用於(yu) 生產(chan) 高附加值產(chan) 品,如藥品組分。盡管現階段酶製劑成本較高,但通過基因工程技術增強酶的穩定性與(yu) 活性,有望降低其生產(chan) 成本。
