第6I 期顾信娜，陈辉，李珊珊，等.生物表面活性剂的产生及其在环境污染治理中的应用[J].环境科学与技术，2012，35（6I ）：155-162.Gu Xin-na,Chen Hui,Li Shan-shan,et al.Biosurfactant production and its application in the environmental pollution control[J].Environmental Science &Technology ，2012，35（6I ）：155-162.
生物表面活性剂的产生及其在环境污染治理中的应用
顾信娜1，陈辉2，李珊珊1，成卓韦1*，陈建孟1，蒋轶锋1
（1.浙江工业大学生物与环境工程学院,浙江杭州310032; 2.浙江华海药业股份有限公司,浙江台州317024）
摘
要：生物表面活性剂是由微生物在一定培养条件下分泌的次级代谢产物，属于绿色环保的新型表面活性剂。文章在综述了生物表面
活性剂的类型、主要产生菌、生产方法及其化学特性等基础上，重点介绍了生物表面活性剂在环境污染治理方面的应用，并探讨了今后生物表面活性剂的研究方向及应用前景。
关键词：生物表面活性剂；微生物；分离鉴定；化学特性；环境污染治理中图分类号：X172
文献标志码：A
doi ：10.3969/j.issn.1003-6504.2012.06I.036
文章编号：1003-6504(2012)06I-0155-08
Biosurfactant Production and its Application in the Environmental
Pollution Control
GU Xin-na 1,CHEN Hui 2,LI Shan-shan 1,CHENG Zhuo-wei 1*,CHEN Jian-meng 1,
JIANG Yi-feng 1
（(1.College of Biological and Environmental Engineering,Zhejiang University of Technology,Hangzhou 310032,China;
2.Zhejiang Huahai Pharmaceuticals Co.,Ltd.,Taizhou 317024,China ）
Abstract ：Biosurfactant,which is an environmental -friendly surfactants,is the secondary metabolites by microorganisms under certain conditions.In this article,the producers,the types and the chemical characteristics of biosurfactants were reviewed.The applications of biosurfactants in environmental pollution treatment were introduced,and its potential applications were briefly discussed.
Key words ：biosurfactant;microorganism;isolation and identification;chemical characteristics;environmental pollution control
《环境科学与技术》编辑部：（网址）ｈｔｔｐ：／／ｆｊｋｓ．ｃｈｉｎａｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ．ｃｎ（电话）０２７－８７６４３５０２（电子信箱）ｈｊｋｘｙｊｓ＠１２６．ｃｏｍ收稿日期：2011-10-24；修回2011-12-09
基金项目：国家自然科学基金(51178431);浙江省科技厅重大专项(2011C13023)；浙江省自然科学基金(Y5100307)
作者简介：顾信娜(1986-)，女，硕士研究生，主要方向为废气生物处理技术，(手机)151********(电子信箱)gxn0818@https://www.doczj.com/doc/be10055935.html, ；*通讯作者，(手机)139********(电子信箱)zwcheng@https://www.doczj.com/doc/be10055935.html, 。
表面活性剂（Surfactant ）是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，使溶液表面张力显著下降的物质。根据来源不同，表面活性剂通常可
分为天然表面活性剂、
化学合成表面活性剂和生物表面活性剂三大类。其中，化学合成类在表面活性剂的生产和使用中占有较大的比重。据统计，目前全球表面活性剂年用量已达到1270万t ，我国的年消费量
也已达到211.9万t ，
成为全球第二大表面活性剂消费和生产大国[1]。含合成类表面活性剂废水排放至环境中，不仅会影响曝气、沉淀等污水处理过程的效率，还会毒害大量微生物，抑制微生物在污染物表面的吸附，延缓污染物降解，带来的环境压力不容忽视[2]。生物表面活性剂（Biosurfactants ）是微生物在代谢过程中分泌的集亲水基和憎水基于一体的两性化合物，亲水
基主要是氨基酸、单、双或寡聚糖，疏水基则由饱和或不饱和脂肪酸构成。根据组成基团的不同，生物表面活性剂可分为六类：（1）糖脂；（2）中性脂/脂肪酸；（3）含氨基酸类脂；（4）磷脂；（5）聚合物；（6）全细胞表面本身。和传统的化学合成表面活性剂相比，生物表面活性剂除了具有增溶、发泡、稳定乳化液、降低表面张力等一般特性外，还具有无毒、可生物降解、稳定性好等优点，在医药、食品、化工等领域发挥了重要的作用，特别是近年来在环境污染生物治理方面逐渐显示出了其巨大的应用潜力[3]。1
国内外生物表面活性剂研究现状
生物表面活性剂是一些微生物（细菌、真菌、酵母等）的次级代谢产物，大量聚集在培养液中，使培养液
Environmental Science &Technology
第35卷第6I 期2012
年6月Vol.35No.6I
June 2012
第35
卷
1.2
生物表面活性剂的产生
由于生物表面活性剂是微生物次级代谢产物，因此这类物质的有效积累及提取是制约生物表面活性剂工业化生产和应用的技术难题之一。提高微生物发酵过程次级代谢产物的积累率，发展高效的提取工艺将使大规模生产生物表面活性剂在经济上更可行，也
是其成功推广应用的先决条件。目前，
生物表面活性剂的生产方法主要有全细胞合成法和生物酶催化合
成法。
1.2.1全细胞合成法
全细胞合成法（发酵法）生产生物表面活性剂的研究始于20世纪70年代后期。经过近30年的发展，
美、日、英、德等国家已有部分产品进入了工业化生产阶段，但仍有许多问题需要解决。由于大多数生物表
表面张力、临界胶束浓度等物理化学性质发生显著的
变化。
研究者通常采用高密度发酵法使培养液中生物表面活性剂含量达到最大，然后通过分离纯化得到表面活性剂成品，并应用在环境污染治理等方面，取得了不错的效果。
1.1生物表面活性剂的分类及典型产生菌
20世纪60年代后期研究者在以“碳氢化合物”为原料的“石油发酵”中发现微生物可以合成并分泌出具有一定表面活性的代谢产物，从而揭开了生物表面
活性剂的研究序幕。近年来，研究者相继从油类污染
的湖泊、
土壤或海洋中分离得到许多能产生生物表面活性剂的菌株；一些研究也表明，不同种类的微生物能产生具有特定结构的生物表面活性剂。例如，假单
胞菌（Pseudomonas sp.
）主要产生糖脂类生物表面活性剂（如鼠李糖脂），革兰氏阳性芽孢杆菌（Bacillus sp.）
主要产生脂肽类生物表面活性剂（如环脂肽）[4-5]
等。表1归纳了生物表面活性剂的分类、部分理化性质及典型的产生菌。
生物表面活性剂分类
典型代表
典型生产菌生物表面活性剂理化性质
表面张力/mN ·m -1
CMC/mg ·L -1
界面张力/mN ·m -1
海藻糖脂
Arthrobacter sp.
[6]
35 4.0 1.0Rhodococcus sp.[7]32~3616514~17Mycobacteria sp.[8]
380.315Nocardia sp.[9]3020 3.5鼠李糖脂Pseudomonas sp.[4]
25~300.1~100.25~1Bacillus sp.[10]32~364
16槐糖脂Candida sp.[11]30~330.9~1.8蔗糖脂及果糖脂
Arthrobacter sp.[12]32.514
霉菌酸酯Arthrobacter sp.[8]
33~405~10Ustilago sp.[11]3328.2 1.55脂肪酸
Nocardia sp.
[4]Corynebacteria sp.[14]
301502脂肪醇Candida sp.[15]30150
2脂蛋白
Corynebacteria sp.[12]
脂肽Serratia sp.[17]28~33磷脂酰乙醇胺等Corynebacteria sp.[17]
Thiobacillus sp.[11]脂多糖复合物
Acinetobacter sp.蛋白质-多糖复合物
Candida sp.[9]脂杂多糖
Arthrobacter sp.
[18]
生物破乳剂
Rhodococcus sp.[20]细胞膜组分Nocardia sp.[20]29204
全细胞
Arthrobacter sp.
[6]
磷脂全细胞本身Bacillus sp.[5]糖脂
甘露糖赤藓糖醇酯
Candida sp.[13]28
16.4
1.39
中性脂/脂肪酸
甘油酯Clostridia sp.
[16]
32
3
脂氨基酸
含氨基酸类脂
Bacillus sp.[5]27
20~160
0.1~0.3
聚合物
多糖-蛋白质-脂复合物
Pseudomonas sp.[19]2710
表1生物表面活性剂的基本分类及其主要生产菌
156
第6I期
沉淀法和有机溶剂萃取法是最常见的提取方法，它们利用表面活性剂在不同条件下（pH、萃取剂）溶解度的差异达到提取的目的。程永刚等[30]利用酸化、丙酮沉淀分离得到了假丝酵母生产的脂肽类生物表面活性剂；马满英等[31]利用酸沉、氯仿/甲醇（V/V,2/1）混合液萃取假单胞菌生产的鼠李糖脂，在粗提液中该物
方法原理优点缺点
沉淀法酸化（添加酸、丙酮、硫酸铵等）后在
水中溶解度减小
应用范围广泛选择性差，仅适用于初级纯化
有机溶剂萃取法利用有机溶剂中溶解度的差异调节混合液比例改变萃取剂极性，从而
提高萃取率，操作灵活
产生大量有机废液
吸附法洗脱剂的吸附性应用范围广泛产生大量有机废液，样品损失大离子交换树脂法吸附剂的疏水性吸附剂可循环再生使用样品损失大
膜滤法胶束作用产品损失小，收率高；选择性强设备要求高，积累杂质易形成过滤层延长分离周期
泡沫分离法胶束作用
选择性强；特别适用于发酵液中低浓度
物质，并可在分离柱中停留较长时间
纯化不完全，提取物中混有少量菌体细胞表2不同提纯方法的优缺点比较[27-29]
面活性剂是处于对数生长期的菌株释放到周围环境中的，因此可以通过控制菌株的生长阶段从而使表面活性剂达到最大积累量；一些研究者也通过加入表面活性剂的前体来刺激微生物产生表面活性剂，提高相应的积累量。Thavasi等[21]以废电动机润滑油和花生饼为碳源，使棒状杆菌产生了6.4g/L的缩氨酸糖脂类表面活性剂，该类物质含有糖类（40%）、酯类（27%）和蛋白质（29%）。同时，一些研究者也指出，培养基中N、P成分、金属离子（Mg2+、Fe2+）、培养条件（pH、温度）等均能影响微生物的生长及表面活性剂的产量。Davis 等在序批式培养枯草杆菌（Bacillus subtilis）时发现，在溶解氧耗尽和氮素限制的条件下，生物表面活性剂产量可达到最大值（439mg/L）。Soberon等[22]考察了不同氮源对铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）产鼠李糖脂的影响，得出硝酸盐氮比氨态氮等氮源更能促进细胞酶活，从而提高鼠李糖脂的产量。尽管全细胞发酵法生产费用低、生产工艺简便，便于大规模工业化应用，但由于微生物代谢产物较多，因此生物表面活性剂的分离纯化成本相对较高。近年来，代谢工程的迅速发展可以有效解决全细胞合成法存在的技术弊端。通过DNA重组技术对特定生化反应进行修饰或引入新的反应以定向改造产物的生成，使全细胞代谢过程定向停留在生物表面活性剂合成阶段，同时尽量减少或完全抑制其他代谢产物的产生，以便后续生物表面活性剂的提取与纯化。
1.2.2酶法合成
与传统全细胞发酵法相比，采用生物酶合成不存在分离纯化成本相对较高的缺点。这是因为生物酶具有定向催化的特性，能够把代谢过程定向控制在生物表面活性剂合成阶段，不仅能使其积累量达到最大，还能减少共存代谢物的产生，从而使分离纯化过程更为简便，实现降低生产成本的目的。酶促反应合成生物表面活性剂的研究在20世纪80年代初实现了较大的突破，研究者发现大多数酶在非极性溶剂或微水条件下仍然能很好地发挥催化功能，不仅有利于浓集反应物质，而且可使水解酶的催化转向，明显提高目标产物的产率[23]，其中以应用脂肪酶合成生物表面活性剂的糖脂酶法的研究最为常见。郑穗平等[24]利用表面展示南极假丝酵母脂肪酶B（Candida antarctica li－pase B，CALB）的毕赤酵母细胞为全细胞催化剂，在非水相体系中催化合成表面活性剂葡萄糖月桂酸酯。以叔戊醇/二甲基亚砜（DMSO30%，V/V）为反应介质，添加初始水活度为0.11的全细胞催化剂，60℃下反应72h，葡萄糖月桂酸单酯的转化率高达48.7%。Sabeder等[25]以正丁醇、丙酮、甲基乙基酮等为反应介质，考察了不同有机溶剂对脂肪酶催化合成表面活性剂果糖棕榈酸酯的影响。研究表明，在甲基乙基酮反应溶剂中酶催化反应转化率最高，40℃下反应72h，转化率为82％，而在相同条件下，丙酮溶剂中为69％，正丁醇溶剂中为64％。由于生物酶易流失，Freitas等[26]采用固定化酶催化合成甘油酯类（Monoglycerides）表面活性剂，不仅提高了产率，而且实现了生物酶的循环使用，简化了产物的分离过程，从而为工业化应用奠定了基础。
尽管现阶段生物酶法成本较高，但基因工程、蛋
白质工程等生物技术的快速发展，为提高酶的活性和稳定性提供了有效地解决途径，从而为降低生物酶合成费用提供了可能。
1.3生物表面活性剂提取纯化与鉴定
1.3.1表面活性剂的提取纯化
由于生物表面活性剂是微生物的次级代谢产物，从培养液中有效地提取纯化是其商品化和市场化的前提。目前，常见的提取纯化方法主要有：初级纯化/物理化学法（沉淀法、有机溶剂萃取法、吸附法）和随程提取/连续提取法（离子交换树脂法、膜滤法、泡沫分离法），表2概括了这些方法的优缺点。
顾信娜，等生物表面活性剂的产生及其在环境污染治理中的应用157
第35
卷
高效液相色谱等精密仪器来进一步分析生物表面活
性剂的功能基团和分子结构。
Kishore 等[36]利用红外吸收光谱（FT-IR ）分析生物表面活性剂冻干物，通过分
析波长范围400~4000cm -1内的特征吸收峰，
确定了分离得到的表面活性剂含有多肽、脂肪链、内酯羰基等基团，属于脂肽类物质。Heyd 等[37]利用反相C 18柱分析从发酵液中提取的生物表面活性剂，同时借助高效液相色谱-质谱（HPLC/MS ）联用技术，确定了分离所得的表面活性剂为鼠李糖脂的同分异构体混合物（Rha -C 10-C 12和Rha -C 12-C 10）。Bordoloi 等[38]利用气相
色谱-质谱联用
（GC/MS ）技术快速准确地确定了分离得到的生物表面活性剂种类，它由分子量为147、221、355、475等物质组成，属于鼠李糖脂类混合物。1.4生物表面活性剂的化学特性
生物表面活性剂除了具有一般化学表面活性剂所具有的特性外（增溶、乳化、降低溶液表面张力等），还具有一些特殊的化学性能，如酸碱稳定性、热稳定性、抗菌性能等。
生物表面活性剂
显色剂配置方法
显色结果3g 苯酚+5mL 浓硫酸溶于95mL 乙醇中
显棕色0.2%（W /V ）蒽酮-硫酸溶液
显灰蓝色1mL 茴香醛和1mL 硫酸溶于18mL 乙醇中各种糖类显各种颜色海藻糖1%苯胺-磷酸-乙醇溶液
海藻糖不显色，其它糖显色脂肪酸类、极性类脂0.2%2,7-二氯荧光素的乙醇（96%）溶液
在紫色背景下显绿色斑点脂肽、氨基酸类0.5%的茚三酮无水丙酮溶液
显红色、黄、紫色或紫红色羧酸和碱0.04%溴甲酚绿的乙醇水溶液，滴加0.1mol/L NaOH 溶液至出现蓝色
酸：在蓝色背景下显黄色
碱：在绿色背景下显蓝色
磷脂
钼酸铵-高氯酸
显蓝黑色斑点
糖脂
0.93g 苯胺+1.66g 酞酸+100mL 饱和正丁醇水溶液
还原糖显各种颜色，低聚糖显蓝色表3生物表面活性剂分析和分离的TCL 显色剂[34-35]
质浓度高达56g/L 。由于这两种方法在提取过程中需要消耗一定量的有机溶剂，提取率通常较低，难免会引起环境污染等问题，因此近年来出现了一些新型的
提取工艺（如吸附法、
膜滤法等）。Kim 等利用硅胶柱层析、
Sephadex LH-20凝胶柱层析等分离得到高纯度生物表面活性剂，满足医疗、食品工业的纯度要求。Lin 等利用分子量截止值为30000道尔顿的超滤膜从发酵液中提取枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis ）产生的脂肽类生物表面活性剂莎梵婷，提取率高达95%。一些研究者针对微生物合成表面活性剂的特点，开发了泡沫分离工艺，作为发酵装置的下游工艺，实现了生物表面活性剂的连续提取。Davis 等[32]考察了利用泡
沫分离工艺连续两次搅拌（转速分别为166、
146r/min ）、起泡提取低枯草芽孢杆菌产生的低浓度生物表面活
性剂莎梵婷，结果表明，在反应10~30h 内，
提取率达71.4%。
1.3.2生物表面活性剂的鉴定
生物表面活性剂的鉴定方法主要有定性和定量方法。定性法通常用于筛选产生物表面活性剂的微生物，定量法则用于鉴定生物表面活性剂的种类和主要功能基团，进一步确定其物化特性和应用范围。
对于产生物表面活性剂的微生物，常见的筛选方法主要有血平板法、油平板法、蓝色凝胶平板法和显色法。血平板筛选模型是基于生物表面活性剂（尤其是水溶性糖脂和脂肽）能够溶解红血球的特性而建立
的，通过考察琼脂平板上菌落周围形成的透明圈直径
快速有效地筛选产生物表面活性剂的菌株。但该类方法不适用于筛选那些只在以烃类物质为碳源生长时产表面活性剂的微生物，或者只产不具有扩散性、易
于粘附于细胞壁上的糖脂类表面活性剂的微生物。
油平板筛选法是将培养液涂布于以原油为唯一碳源的琼脂平板上，37℃恒温恒湿培养5~7d ，产生物表面活性剂的微生物菌落周围会形成乳化碳氢化合物的噬油
斑。
蓝色凝胶平板则是利用产糖脂类表面活性剂的微生物在特定凝胶培养基上培养48h ，
菌落周围会形成比较明显的蓝色晕圈，从而快速有效地筛选该类微生物。显色法通常用于筛选产离子型表面活性剂的微生
物，它是利用该类物质与阳离子指示剂（番红、
沙黄、亚甲基蓝）反应形成的胶束具有退色的特性，考察菌落周围是否形成透明圈来辨别生物表面活性剂的存
在。但由于阳离子指示剂对细胞具有毒性，
能够抑制微生物的生长，因此该类方法具有一定的局限性[33]。
生物表面活性剂种类和功能基团的鉴定通常采用薄层层析、高效液相色谱、气相色谱、红外光谱、质谱等。薄层层析法是将去除菌体的发酵液提纯后以二氯甲烷/甲醇/水（65/15/2，V /V /V ）为展开剂在硅胶薄板上展开，根据显色效果不同初步确定生物表面活性
剂的种类。
表3简要概括了不同显色剂显色结果与表面活性剂种类之间的关系。
初步确定表面活性剂种类后，可借助红外光谱、
158
第6I期
生物表面活性剂可以显著降低溶液的表面张力，该参数适合定量表征表面活性剂的含量。Angeles等[39]研究了假单胞菌降解菲时的代谢副产物鼠李糖脂的化学性质，该类物质能将纯水的表面张力由72.3mN/m 降到18.7mN/m。临界胶束浓度（CMC）是指生物表面活性剂分子在溶剂中缔合形成胶束时的最低浓度，当溶液达到临界胶束浓度时，溶液的表面张力降低到最低值，此时若再提高表面活性剂浓度，溶液表面张力不再降低而是形成大量胶团，不利于表面活性剂发挥作用。李镜等[40]研究发现环脂肽类生物表面活性剂的CMC值为0.139g/L，此时纯水的表面张力由72.3 mN/m降低到最低值29.9mN/m，之后若再提高生物表面活性剂浓度，则溶液中会出现大量胶团。
生物表面活性剂还具有良好的乳化特性，且乳化性能稳定。张秋卓等[41]利用一株铜绿假单胞菌产鼠李糖脂类生物表面活性剂，它不仅能使发酵液表面张力从初始值70.3mN/m降至34.2mN/m，且240h内均能保持较好的乳化稳定性。
此外，生物表面活性剂在酸碱稳定性、热稳定性和抗菌性能等方面表现出了优于化学表面活性剂的特性。胡申才等[42]利用一株假单胞菌产脂肽类生物表面活性剂，在pH值2.0~10.0范围内，表面张力均比较稳定；且在温度20~120℃范围内，表面张力无明显变化，可以耐受120℃高温2h，具有极强的高温耐受性。Swaranjit等利用铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa AT10）产鼠李糖脂M7混合物，在浓度16~32mg/L范围内，这种混合物具有很强的抗霉菌活力。
2生物表面活性剂在环境污染治理中的应用人类经济迅速发展造成资源匮乏、能源短缺等种种危机，给社会发展带来许多新的挑战。化学合成表面活性剂由于自身难降解、毒害性及在生态系统中易积累等性质而危害人类健康和生存环境。相比而言，生物表面活性剂因其固有的特性（可降解性、低毒性）逐渐在各行业得到广泛应用，特别是在环境污染治理领域，生物表面活性剂具有广阔的应用前景，主要用于重金属污染修复、有机污染物生物修复、强化污染物在相际间的转移等领域。
2.1重金属污染修复
重金属离子进入生态环境后，不仅对水生生物构成威胁，而且通过食物链的富集，积累到较高浓度，严重威胁着人类健康。由于重金属对土壤造成的污染具有隐蔽性、稳定性及不可逆性等特征，因此必须有效控制含重金属离子的废水排放。目前，去除废水中重
金属离子的方法主要是浮选捕集法，常见的捕集剂主要有黄原酸酯类和二硫代胺基甲酸盐类衍生物（DTC 类）。黄原酸酯是一类不溶性的固体且螯合容量小，难以应用在连续投药处理中；而DTC类衍生物的亲水性/疏水性决定了其与重金属螯合后从水中沉析出来的难易程度，亲水性越大，与重金属螯合后沉析出来的难度就越大，从而影响了沉淀效果。因此，近年来，许多研究者采用生物表面活性剂替代传统的捕获剂来去除废水中的重金属离子。这种方法不仅避免了化学捕获剂对活性污泥中微生物的毒害作用，同时也避免了使用化学捕获剂带来的二次污染等问题。Zoubouli等[43]利用脂肽类生物表面活性剂莎梵婷（由枯草芽孢杆菌产生）和地衣芽孢杆菌素（由地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）产生），作为浮选捕收剂去除废水中的有毒重金属离子。结果表明，在pH为4时，生物表面活性剂从废水中分离出吸附了Cr4＋的α-FeO(OH)或Cr4＋和FeCl3·6H2O形成的螯合物，使Cr4＋（50mg/L）的去除率提高至100%；在pH为6时，莎梵婷对螯合物中的Zn2＋（50mg/L）去除率高达96%。由于土壤颗粒对重金属离子吸附能力较强，因此采用普通溶液淋洗土壤颗粒无法去除以吸附态存在的重金属离子。Mulligan等[44]分别利用莎梵婷、鼠李糖脂和槐糖脂等3种生物表面活性剂溶液连续5d冲洗受重金属污染的土壤，发现鼠李糖脂（0.5%）对有机结合态的Cu去除率达到了65%，槐糖脂（4%）对氧化物结合态和碳酸盐结合态的Zn去除率达到了60%，莎梵婷（0.25%）对两者的去除率均约为10%，而采用不加生物表面活性剂的溶液淋洗土壤颗粒，对上述重金属离子的去除率均未达到10%。
2.2有机污染物的生物修复
微生物降解有机污染物是近年来兴起的一项污染治理绿色技术，具有成本低、效果好、无二次污染等特点。微生物降解通常涉及污染物扩散和胞内降解两个复杂的过程。由于微生物的细胞膜通常是亲水性的，因此以溶解态形式存在的有机物分子易于通过细胞膜扩散进入细胞内而被微生物代谢利用。通常，一些疏水性的有机污染物不易被微生物降解，其主要原因之一是这些物质难以透过亲水性的细胞膜，从而限制了胞内降解的顺利进行。针对这一问题，一些研究者利用微生物代谢产生的生物表面活性剂来促进疏水性有机物的生物降解过程，通过改变细胞表面的亲水/疏水性，同时增加污染物的表观溶解度，从而获得较为理想的效果。姜妍等[45]利用红平红球菌（Rhodococ－cus erythropolis）生产糖脂类生物表面活性剂使石油（最主要成分是烷烃类）降解半衰期提前8d，降解率提
顾信娜，等生物表面活性剂的产生及其在环境污染治理中的应用159
第35
卷
高11.78%。欧阳科等[46]利用铜绿假单胞菌生产生物表
面活性剂鼠李糖脂、化学表面活性剂（SDS 、Tween-20）3种表面活性剂提升高效蒽降解菌对蒽的降解率，分别达到了54.1%、20.3%、44.5%，而采用不加表面活性剂的高效蒽降解菌降解蒽，降解率仅达到了14.4%。Man 等利用铜绿假单胞菌生产生物表面活性剂鼠李糖脂使污染物中多氯联苯的回收降解率提高31%。2.3强化污染物在相际间的转移
由于生物表面活性剂具有乳化作用，能将疏水性的化合物分散成小液滴，增大这些物质与水相的接触面积，从而提升传质效率；同时生物表面活性剂也能改变一些微生物细胞的表面性质，增大细胞的疏水性，从而增强微生物细胞与疏水性化合物之间的亲和
力，有利于细胞摄取和生物转化。
Carolina 等[47]利用分离得到的生物表面活性剂修复受油类污染土壤，发现被沙粒吸附的油类物质，其液相转移率大大提高。Barkay 等研究发现，当不动杆菌（Acinetobacter sp.）产生的生物表面活性剂Alasan 浓度达到500mg/L 时，菲、荧蒽、芘的表观溶解度分别提高6.6倍、25.7倍和19.8倍。刘辉等[48]考察了铜绿假单胞S6菌产生生物表面活性剂在不同梯度浓度、pH 值、温度及反应时间
条件下对萘、
蒽、苯并蒽等的增溶效果。研究发现，生物表面活性剂浓度达到500mg/L 时，在30℃、pH 为8条件下增溶3d ，其溶解效率均显著提高。2.4替代农药和农药污染防治
杀虫剂在我国农药生产和使用中占有较大的比重，年使用量达到了1500t 。虽然一些剧毒的杀虫剂已经禁用或限用，但杀虫剂引起的环境污染问题仍普遍存在，特别是农作物高残留量直接威胁着人类的健
康。一些生物表面活性剂具有抑菌的特性，
因此可以广泛用于农作物的病虫害防治。Tran 等[49]研究发现荧光假单胞菌产生的生物表面活性剂对辣椒疫霉菌
（Phytophthoracapsici
）有明显的抑制作用，能促进黑胡椒根系的生长发育，提高其存活率。
另一方面，生物表面活性剂也能促进一些杀虫剂的溶解性，从而提高杀虫剂的有效性，避免因杀虫剂使用过量而带来的环境污染问题。Wattanaphon 等[50]发现伯克霍尔德菌（Burkholde －ria cenocepacia BSP3）分泌的糖脂类生物表面活性剂
（CMC 为316mg/L
）对土壤中残留的杀虫剂（甲基对硫磷、氟乐灵等）具有很好的增溶作用，能够修复受农药污染的土壤。
2.5废水处理的絮凝剂
目前，废水处理中广泛使用的絮凝剂包括铝盐、铁盐等无机絮凝剂和聚丙烯酰胺等合成类有机高分子絮凝剂。由于化学絮凝剂大量使用，不仅给环境造
成了污染，而且还危害人类健康。一些研究者发现，生
物表面活性剂作为一类微生物絮凝剂，可以用于废水
脱色、
去除固体悬浮物、改善污泥沉降性能等。Smith 等研究发现，分枝杆菌（Mycobacterium phlei ）是一种细胞表面含多种基团、高度荷负电高度疏水的微生物，这种微生物的细胞表面本身就具有表面活性，可作为磷矿、赤铁矿、煤及高岭石等矿物的絮凝剂。用草分枝杆菌处理佛罗里达州的铁矿、磷酸盐矿泥时，取得了十分明显的效果。4min 即可产生明显絮凝沉降效果，而在相同条件下，不利用草分枝杆菌处理，45min 也无法达到相同的沉降效果。同时，用聚丙烯酰
胺作为絮凝剂时，当其浓度达到40mg/kg ，
沉降后的物质难以进一步脱水回收，而利用草分枝杆菌进行处理，絮凝后的沉淀物脱水比较容易，其过滤性能也明显提高。3
展望
生物表面活性剂作为一种新型绿色环保的表面活性剂，近年来逐渐受到了研究者的广泛关注。一些产生物表面活性剂的微生物通过筛选获得，其中部分纯化得到的生物表面活性剂在环境污染治理领域也得到了初步应用，但对于表面活性剂的产生方式、作用机理等还有待进一步深入研究，特别是开发快速有效的分离纯化工艺，对于生物表面活性剂大规模实际
应用有着重要的影响。
随着现代分子生物技术的迅速发展，运用基因工程技术对产生菌进行定向改造，将提高菌株产生物表面活性剂的能力，从而增加单位体积内表面活性剂的积累量，简化后续分离过程，提高
有效分离效率。在此基础上，
通过研究生物表面活性剂对疏水性有机化合物的增溶方式，揭示相际间污染物迁移转化规律，对于强化污染物降解过程有着理论
指导意义。
这些研究成果必将进一步拓宽生物表面活性剂的应用领域，彻底解决使用传统化学表面活性剂带来的潜在环境问题。
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