生物表面活性剂及其应用

Biosurfactants and its applications
Z HAO G uo- w en, ZHANG L i- ping , BA I L i- tao ( D epartm ent ofM ate rial and Che m ica l Eng ineer ing , Sichuan Institu te of Science and T echno logy , Z igong , S ichuan 643000, Ch ina)
子生物表面活性剂 Em ulsan 因具有牢固附着在油 /水 界面的特性 , 用相对少量的 Emu lsan就能使 O /W 型乳 状液稳定, 可用于稠油的运输、 油罐的清洗、 原油的回 收和稠油乳状液的直接燃烧等方面 294
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。Leabharlann 第 4期赵国文 , 等 : 生物表面活性 剂及其应用
专论与综述
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应用生物表面活性剂强化环境中有机物的降解和 重金属的修复已引起广泛重视。生物表面活性剂能促 进土壤颗粒上污染物的分散和增溶、 有选择性地降解 土壤中的烷烃污染物 , 还能富集土壤中有毒物质、 清除 及降 解 含 Pb , Cd 等 重 金 属 污 染 物。 Scheib enbogen 等
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用铜绿假单细孢菌产生的鼠李糖脂来处理受烃
类污染的砂土, 可分别使脂肪族烃类和芳香族烃类的 [ 17] 回收率达到 56% 和 73 % 。 M an 等 利用铜绿假单细 孢菌产生的一种表面活性剂能溶解有毒的有机化学物 质 , 对污染物中的六氯联苯进行回收 , 其回收率提高了 [ 18] 31% 。 Asha 等 用鼠 李糖脂 去除污 染土壤 中的 Pb 和 Cd 取得了很好的效果, 在淋滤 36 h 后 , Pb 和 Cd 的 去除率分别为 88 % 和 92 % , 并且鼠李糖脂对土壤中的 微生物没有毒性影响 , 也未改变土壤的结构。
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2 1 在石油工业和环境工程中的应用
生物表面活性剂易溶于水, 在油水界面上具有良 好的表面活性, 可增加含油岩石的润湿性 , 使岩孔中的 残油易于脱附, 对原油具有较强的乳化降黏效果 , [ 11] 其驱油效率比化学合成表面活性剂高 3 5 ~ 8 倍 。 前西德 的 F W agner 试验 室 研 制的 海 藻 糖 脂, 用 于 W in tershall 公司在北海油田提高原油采收率实验表明, 加入 50 mg /L 海藻糖脂, 驱油效率提高 30 % , 与一般 [ 12] 化学合成表面活性剂相比 , 驱油效果增大了 5 倍 。 有些原油含有较多的石蜡和沥青质 , 在油井和输油管 道中的沉积会给原油的开采造成很大的影响。采用加 热或添加化学除蜡剂则成本较高且后续处理困难, 使 用生物表面活性剂能很好地解决这一难题
摘要 : 简要介绍了生物表面活性剂相对于化学合成表面活性 剂的特性、 分类和 制备方法 ; 重点综 述了生物 表面活 性剂在 石油、 医药、 化妆品、 农业、 食品和环境工程 等领域的应用 , 展现了生物表面活性剂有望取代化学 合成表面活性剂 , 成为绿 色表面活性剂发展的重 要方向 , 提出了生物表面活性剂目前存在的主要问题 和发展前景。 关键词 : 生物表面活性剂 ; 特性 ; 应用 中图分类号 : TQ423 文献标识码 : A 文章编号 : 1001- 1803( 2010) 04- 0293- 03
第 40 卷第 4 期 2010 年 8 月
日用化学工业
Ch in a Surfactant D etergent& Cosm etics
V o.l 40 N o . 4 A ug . 2010
生物表面活性剂及其应用
赵国文 , 张丽萍 , 白利涛
( 四川理工学院 材料与化学 工程学院 , 四川 自贡 643000)
性调节方面起着重要作用, 用于化妆品中不仅提高化 妆品的分散性 , 而且起到活化皮肤 呼吸, 保持 皮肤湿 润 , 调整皮肤氢离子浓度等作用 。槐糖苷酯除了起 到乳化剂作用外 , 还具有抗菌作用 , 用于去痤疮、 头屑 等护肤品的基料
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。用拟球酵母菌制备的槐糖脂已
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被日本花王有限公司用于口红、 皮肤和头发等高级化 妆品的皮肤保湿剂 。蔗糖酯可以改善化妆品的水 [ 31] 洗性能 , 增加皮肤的光润和滑嫩性 。 生物表面活性剂具有分散、 增溶、 润湿和渗透等性 能 , 这是它在食品工业可广泛应用的物质基础
2 生物表面活性剂的应用
生物表面活性剂的特性决定其具有广泛的应用范 围 , 其应用已渗透到几乎所有的工业领域。
研究发现红串红球菌合成的琥珀酰 - 海藻糖脂
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能够抑制单纯疱疹病毒和流感病毒。 Inoh 等 发现 甘露糖赤藓糖醇脂 MEL - A 能够显著 提高由某种胆 固醇衍生物构成的阳离子脂质体的基因转染效率, 此 研究推动了人们开发安全有效的非病毒质粒载体用于 基因转染和基因治疗。卵磷脂是一种天然无毒的生物 表面活性剂 , 在医药中的应用除直接作为药物或药物 添加剂外 , 还作 为合成其 他药物 的原料
Abstract : T he propert ie s , c lassif ications and prepara tio n m ethods of b iosurfactants w ere in troduced brief ly T he app lications o f b iosurfactants in various fie ld s such as petro leum exp lo i, t preparation o f m ed icals, cosm etics , food products as w ell as in agriculture and env ironm en tal pro tection w ere rev ie w ed B io surfactan ts w ou ld becom e an i m portant trend of the deve lo p m ent of green surfactants to substitute the conventional chem ica l surfactants The prospect and current m ain problem in the deve lo p m ent of biosurfactants w ere put forward K ey w ord s : b io surfactan; t property; applicat io n 表面活性剂广泛应用于日常生活、 工农业及高新 技术领域, 是当今最重要的工业助剂。大多数表面活 性剂都是以石油化工产品为原料合成 , 在生产和使用 过程中常常会带来严重的环境污染问题。随着人们环 保意识的增强, 许多不降解、 难降解或降解周期长的表 [ 1- 2] 面活性剂陆续受到限制 。于是生物表面活性剂在 20 世纪 70 年代后期应运而生 , 成为国际生物工程领 域中发展起来的一个新课题。 生物表面活性剂不仅具有优良的化学性质, 而且 还对人体、 牲畜无毒无害, 对人类赖以生存的环境无污 染 , 能很快被生物降解等, 同时其生产过程是一个环境 净化、 废物利用、 变废为宝的过程 , 这引起了人们对 生物表面活性剂的强烈兴趣, 使得开发生物表面活性 剂成为绿色表面活性剂发展的重要方向。
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专论与综述
日
用
化
学
工
业
第 40 卷
生物表面活性剂的过程是一种在细胞内进行代谢活动 的多酶联合催化的生物转化过程。生产方法包括培养 发酵、 分离提取和粗产品纯化 3 步。此法合成生物表 面活性剂在技术和经济上可行 , 适合大量生产。 酶催化法: 与全微生物细胞代谢法相比, 酶催化法 合成的大多是一些结构相对简单, 但同样具有优越的 表面活性的分子。该法还具有生产条件相对粗放, 原 料价廉 , 反应专一性强、 副反应少、 产物易分离纯化及 固化酶可以重复利用等优点。目前研究的外源多酶联 合催化技术 , 在体外将多酶串联或共同作用, 模拟内源 多酶联合催化过程并使其处于可控状态 , 再将全微生 物代谢法的优点嫁接到外源酶催化法上来 , 使得酶催 化法合成生物表面活性剂具有更大的发展潜力。 天然生物提取法 : 从天然生物原料中获取有效的 生物表面活性剂 , 分离提取相对较易, 含量丰富, 制备 简单, 成本低廉, 但受到原料的限制难以大量生产
。
2 2 在医药和农业中的应用
生物表面活性剂在医药行业中的应用潜力最大, 具有抗菌、 抗病毒、 抗肿瘤等性能, 改善脂肪代谢和免 [ 19] 疫功能 , 使其 成为 新药开 发的 重要 对象。 U chida 等
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古代就用皂角提取液洗涤衣物, 现代用于医疗、 食品、 化妆品等行业中的磷脂、 卵磷脂类生物表面活性剂就 是从蛋黄或大豆等天然生物原料中提取出来的。
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。 戴芳等
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研究发现以稻草
秸秆和麸皮为堆肥原料 , 添加鼠李糖脂后, 能够改善堆 肥处理的微环境, 增强聚合物的水合程度, 促进有机质 降解 , 加快堆肥进程 , 提高堆肥产品品质。 高学文等
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。属于
低黏高凝原油渤断块的东营市仙河镇以南地区, 井筒 结蜡严重, 影响了油井的正常生产, 需频繁地热洗或加 清防蜡剂来改善油井结蜡现象, 胜利油田孤岛采油厂 利用生物表面活性剂达到了清防蜡的目的
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化和生物合成等生物技术从微生物、 植物和动物上得 到的集亲水和憎水基结构于一体的具有高表面活性的 [ 4] 天然表面活性剂 。生物表面活性剂是表面 活性剂 家族中的后起之秀, 同一般化学表面活性剂相比, 除具 有显著降低表面张力、 稳定乳状液、 较低临界胶束浓度 等特点外 , 还无毒或低毒; 良好的选择性、 专一性及 生物相容性 ; 结构多样性; 具有抗菌、 抗病毒及抗肿瘤 等药理作用和免疫功能 ; 可生物降解, 对环境友好; 可 由工业废料生产 , 利于环境治理等特性 。 生物表面活性剂有多种来源、 多种生产方法、 多种 [ 8] 化学结构和多种用途, 因而可作多种分类 。按来源 可分为全微生物细胞代谢法生物表面活性剂、 酶催化 法生物表面活性剂和天然生物表面活性剂 ; 按其离子 类型可分为非离子型、 阴离子型和阳离子型表面活性 剂 ; 按化学结构可分为糖脂类、 脂肽和脂蛋白、 脂肪酸 和磷脂类、 高分子聚合生物表面活性剂和微粒生物表 面活性剂; 按用途分为生物表面活性剂和生物乳化剂。