生物表面活性剂 生命科学与技术学院 生工0301 轮倩
生命科学与技术学院 生工0301 张倩
1、定义：生物表面活性剂是一类由细菌，酵母菌，真菌等微 生物产生的具有表面活性的物质.这些微生物在以碳氢化合物 为底物的培养基上生长时，可合成一系列范围很广的具有表面 活性作用的物质，如：糖脂、脂蛋白、多糖-蛋白质复合物、 磷脂、脂肪酸和中性脂等
１、定义：生物表面活性剂是一类由细菌，酵母菌，真菌等微 生物产生的具有表面活性的物质．这些微生物在以碳氢化合物 为底物的培养基上生长时，可合成一系列范围很广的具有表面 活性作用的物质，如：糖脂、脂蛋白、多糖-蛋白质复合物、 磷脂、脂肪酸和中性脂等
微生物发酵法生产生物表面活性剂的生产菌种大致可 分为三类，一类是严格以烷烃作为碳源的微生物，如棒状 杆菌Corynebacterium sp;一类是以水溶性底物为碳源的微 生物，如杆菌Bacillus sp:另一类可以以烷烃和水溶性底 物两者作为碳源，如假单胞菌Pseudomonas sp
微生物发酵法生产生物表面活性剂的生产菌种大致可 分为三类，一类是严格以烷烃作为碳源的微生物，如棒状 杆菌Corynebacterium s p；一类是以水溶性底物为碳源的微 生物，如杆菌Bacillus sp；另一类可以以烷烃和水溶性底 物两者作为碳源，如假单胞菌Pseudomonas sp
2、结构特点： 多数生物表面活性剂分子中含有亲水基团和疏水基因两部 分，亲水基团可以是离子或非离子形式的单糖、双糖、多糖、 羧基、胺基或肽链，疏水部分则由饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸 或带羟基的脂肪酸组成。对于像蛋白质-多糖复合物等一些分子 量较大的生物表面活性剂分子，其亲水及疏水部分可以由不同 的分子组成
２、结构特点： 多数生物表面活性剂分子中含有亲水基团和疏水基因两部 分，亲水基团可以是离子或非离子形式的单糖、双糖、多糖、 羧基、胺基或肽链，疏水部分则由饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸 或带羟基的脂肪酸组成。对于像蛋白质-多糖复合物等一些分子 量较大的生物表面活性剂分子，其亲水及疏水部分可以由不同 的分子组成
表面活性剂的种类很多，按其化学结构特点可以分为以下 5大类：(1)以糖为亲水基的脂肪， 如鼠李糖脂、槐糖脂；(2) 低缩氨酸为亲水基的含氨基酸类脂，如脂蛋白；(3)以磷酸基 为亲水基的磷脂，如磷脂酰乙醇胺；(4)以羧酸基为亲水基的 脂肪酸，如甘油脂、脂肪酸；(5)结合多糖、蛋白质及脂的聚 合物。如脂多糖复合物 表面活性剂分了
表面活性剂的种类很多，按其化学结构特点可以分为以下 5大类：（ 1）以糖为亲水基的脂肪，如鼠李糖脂、槐糖脂；（ 2 ） 低缩氨酸为亲水基的含氨基酸类脂，如脂蛋白；（ 3）以磷酸基 为亲水基的磷脂，如磷脂酰乙醇胺；（ 4）以羧酸基为亲水基的 脂肪酸，如甘油脂、脂肪酸；（ 5）结合多糖、蛋白质及脂的聚 合物。如脂多糖复合物 表面活性剂的种类很多，按其化学结构特点可以分为以下 5大类：（ 1）以糖为亲水基的脂肪，如鼠李糖脂、槐糖脂；（ 2 ） 低缩氨酸为亲水基的含氨基酸类脂，如脂蛋白；（ 3）以磷酸基 为亲水基的磷脂，如磷脂酰乙醇胺；（ 4）以羧酸基为亲水基的 脂肪酸，如甘油脂、脂肪酸；（ 5）结合多糖、蛋白质及脂的聚 合物。如脂多糖复合物
3、 生物表面活性剂的性能 生物表面活性剂结构的多样性决定了它功能的多样性。 生物表面活性剂的分子结构中既具有极性基团，又具有非极 性基团，是一类中极两性分子。因此，它们能在两相界面定 向排列形成分子层，从而降低界面的能量，即表面张力，多 数生物表面活性剂可将表面张力减小至30mN/m。它们在两 相间的物质传递方面起着十分重要的作用。 生物表面活性剂具有良好的热及化学稳定性，如由地衣 芽孢杆菌(B.licheniformis JF-2)生产菌产生的脂肽在75℃时， 至少可耐热140h。生物表面活性剂在pH5.5~12之间保持稳 定，当pH小于5.5时，会逐渐失活
３、 生物表面活性剂的性能 生物表面活性剂结构的多样性决定了它功能的多样性。 生物表面活性剂的分子结构中既具有极性基团，又具有非极 性基团，是一类中极两性分子。因此，它们能在两相界面定 向排列形成分子层，从而降低界面的能量，即表面张力，多 数生物表面活性剂可将表面张力减小至30mN/m。它们在两 相间的物质传递方面起着十分重要的作用。 生物表面活性剂具有良好的热及化学稳定性，如由地衣 芽孢杆菌(B.licheniformis JF-2)生产菌产生的脂肽在75℃时， 至少可耐热140h。生物表面活性剂在pH5.5～12之间保持稳 定，当pH小于5.5时，会逐渐失活
4、生物表面活性剂的应用 (1)应用于石油开采业(MEOR技术)这是生物表面活性剂的 一个重要的应用领域。在油田开采中，运用一次及二次采油 技术开采后，仍有大约70%的原油滞留于储油层中，为进一 步采集这些极为可观的残留原油，通常采用向油井中注入化 学合成的表面活性剂，以降低原油与水的界面张力，使地层 毛细管孔隙中所夹持的原油大量释放出来，从而提高石油采 集率。但化学合成的表面活性剂通常难以生物降解，会造成 严重的环境污染
４、生物表面活性剂的应用 （1）应用于石油开采业(MEOR技术) 这是生物表面活性剂的 一个重要的应用领域。在油田开采中，运用一次及二次采油 技术开采后，仍有大约70％的原油滞留于储油层中，为进一 步采集这些极为可观的残留原油，通常采用向油井中注入化 学合成的表面活性剂，以降低原油与水的界面张力，使地层 毛细管孔隙中所夹持的原油大量释放出来，从而提高石油采 集率。但化学合成的表面活性剂通常难以生物降解，会造成 严重的环境污染
MEOR技术是指往石油层中注入某些微生物，同时注入 些微生物生长所必需的营养物，这些微生物在生长的同时，能 产生生物表面活性剂。这些生物表面活性剂可降低原油与水两 相的界面张力，从而可提高油田的开采量。由于生物表面活性 剂可被生物降解，不会对环境造成污染，因此，生物表面活性 剂为石油开采业所看好。由于石油工业对生物表面活性剂的纯 度和专一性要求不高，可直接使用含完整细胞的发酵液。与化 学合成表面活性剂相比，生物表面活性剂在大面积油面和地下 贮藏条件下使用更为有效。通过筛选合适微生物和改变生长条 件可以生产出各种生物表面活性剂以满足不同原油和不同地质 条件的需要 (2)应用于石油运输方面：使开采出的原油粘稠度大大降低， 从200000cp降到100cp,从而可使用普通运输 管道运输，大大减少了运输费用
MEOR技术是指往石油层中注入某些微生物，同时注入一 些微生物生长所必需的营养物，这些微生物在生长的同时，能 产生生物表面活性剂。这些生物表面活性剂可降低原油与水两 相的界面张力，从而可提高油田的开采量。由于生物表面活性 剂可被生物降解，不会对环境造成污染，因此，生物表面活性 剂为石油开采业所看好。由于石油工业对生物表面活性剂的纯 度和专一性要求不高，可直接使用含完整细胞的发酵液。与化 学合成表面活性剂相比，生物表面活性剂在大面积油面和地下 贮藏条件下使用更为有效。通过筛选合适微生物和改变生长条 件可以生产出各种生物表面活性剂以满足不同原油和不同地质 条件的需要 . （2）应用于石油运输方面：使开采出的原油粘稠度大大降低， 从２０００００ｃｐ降到１００ｃｐ，从而可 使用普通运输 管道运输，大大减少了运输费用．
(3)生物表面活性剂在环境工程领域也有极大的应用潜力。 受烷烃和原油污染的土壤原位生物修复是一门新兴的技术。 为了提高土壤中烷烃降解速度，加入生物表面活性剂，能够 增强憎水性化合物的亲水性和生物的可利用性，提高土壤微 生物的数量，继而提高烷烃的降解速度，因而已被认为是现 代生物修复技术的一部分。如铜绿假单胞菌合成的海藻糖脂 的使用，大大提高了Exxon Valdez原油泄漏所造成的阿拉斯 加原油污染的降解速度。 (4)在农业方面的应用生物表面活性剂在农业中的用途也 很广， 可用于土壤的改良、用作肥料、清洁、植物保护以及 用作杀虫剂等方面
（3） 生物表面活性剂在环境工程领域也有极大的应用潜力。 受烷烃和原油污染的土壤原位生物修复是一门新兴的技术。 为了提高土壤中烷烃降解速度，加入生物表面活性剂，能够 增强憎水性化合物的亲水性和生物的可利用性，提高土壤微 生物的数量，继而提高烷烃的降解速度，因而已被认为是现 代生物修复技术的一部分。如铜绿假单胞菌合成的海藻糖脂 的使用，大大提高了 Exxon Valdez原油泄漏所造成的阿拉斯 加原油污染的降解速度。 （４）在农业方面的应用 生物表面活性剂在农业中的用途也 很广，可用于土壤的改良、用作肥料、清洁、植物保护以及 用作杀虫剂等方面
(5)在其它工业领域中的应用生物表面活性剂在许多工业领 域中有着广泛的应用。食品加工的许多过程都必须借助于表面 活性剂的作用而进行，因此，1.生物表面活性剂可用作食品加 工业中的乳化剂、保湿剂、防腐剂、润湿剂、起泡剂、增稠剂 润滑剂等：2.生物表面活性剂还可安全地用作化妆品生产中不 可缺少的添加剂：此外，3.生物表面活性剂还可用于洗涤剂造、 增加感光乳剂的稳定性等。4.生物表面活性剂对V、疱疹病 毒和流感病毒、烟草花叶病毒和马铃薯X病毒都具有抑制作用
（5） 在其它工业领域中的应用 生物表面活性剂在许多工业领 域中有着广泛的应用。食品加工的许多过程都必须借助于表面 活性剂的作用而进行，因此，1.生物表面活性剂可用作食品加 工业中的乳化剂、保湿剂、防腐剂、润湿剂、起泡剂、增稠剂、 润滑剂等；2.生物表面活性剂还可安全地用作化妆品生产中不 可缺少的添加剂；此外，3.生物表面活性剂还可用于洗涤剂造、 增加感光乳剂的稳定性等。4. 生物表面活性剂对HIV、疱疹病 毒和流感病毒、烟草花叶病毒和马铃薯X病毒都具有抑制作用