生物表面活性剂及其应用

生物表面活性剂的制备及应用研究生物表面活性剂是由活性分子组成的界面活性物质。

生物表面活性剂具有优良的表面活性能力，可以改善物质的亲疏水性质，调节分子间的相互作用力，从而发挥各种生物学功能。

对于很多领域来说，生物表面活性剂具有广泛的应用前景，因此其制备及应用研究一直是人们关注的热点领域。

生物表面活性剂的制备生物表面活性剂的制备方法主要包括化学合成和生物法制备两种方式。

化学合成法是通过化学方法合成表面活性剂分子，反应控制条件的不同可以制备出不同星形、分子量和支链结构的表面活性剂分子。

生物法制备是利用单细胞及其代谢产物，通过发酵、压力释放等手段获得表面活性剂。

生物法是制备表面活性剂的一种绿色方法，生物表面活性剂具有低毒性、高生物降解性和良好的环保性等优点，与化学合成法相比，更加符合可持续发展的理念。

利用微生物发酵技术可以合成一些高效环保的生物表面活性剂分子，通过控制发酵条件，优化微生物株的选用等手段，可以实现表面活性剂的高效生产。

目前市场上最为常见的生物表面活性剂之一就是Sophorolips表面活性剂，其结构简单，生物降解性能高，应用广泛。

生物表面活性剂的应用生物表面活性剂具有广泛的应用前景，其应用范围可以分为工业、环境保护和医药三大领域。

工业领域：生物表面活性剂在工业生产中具有重要应用，如合成高分子膜、改进医用高分子材料等。

它可以用于液体洗涤剂、酸性缓冲剂、发酵和乳化等工业领域。

环境保护：生物表面活性剂具有较强的膜分离能力，可以作为污水处理中去除有害重金属等物质的重要手段。

另外，它还可以作为生物降解剂用于油脂污染物的处理。

医药领域：生物表面活性剂可以用于组织等生物材料的表面活性剂改性，以提高药物在组织中的渗透能力、加强治疗效果。

总结生物表面活性剂在未来发展中具有重要应用前景，无论是它在工业、环境保护和医药领域中的应用，都可以起到很大的作用。

值得注意的是，生物表面活性剂制备和应用过程中还需注意一些问题，如发酵条件的选择、对不同微生物的筛选、缺乏国际标准等。

生物表面活性剂及其应用谈到学科知识应用，我第一反应是把其与人或自然界中实际存在的生物联系在一起，进而得出既有意义又有趣的结论和现象。

在学习完物理化学表面化学部分后我们知道，表面活性剂(surfactant)是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。

具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。

表面活性剂的分子结构具有两亲性。

表面活性剂分为离子型表面活性剂（包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂）、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂、其他表面活性剂等。

但是目前大多数表面活性剂主要以石油为原料经化学合成而来，由于受化工原料、产品的理化特性及其在生产和使用过程对环境造成严重污染等原因，使表面活性剂的应用前景受到极大的挑战。

因此寻找一种新型高效低污染的表面活性剂是一个尤为重要的举措。

生物表面活性剂就是一类性能较为优异的表面活性剂。

查阅文献可知他们是指利用酶或微生物通过生物催化和生物合成法得到的具有一定表面活性的代谢产物。

它们在结构上与一般表面活性剂分子类似，即在分子中不仅有脂肪烃链构成的非极性憎水基，而且含有极性的亲水基，如磷酸根或多烃基基团，是集亲水基和憎水基结构于一身的两亲化合物。

它们不仅具有化学表面活性剂具有的各种表面性能,而且还拥有下列优点:①选择性广,对环境友好;②庞大而复杂的化学结构使得表面活性和乳化能力更强;③分子结构类型多样,具有许多特殊的官能团,专一性强;④原料在自然界广泛存在且价廉;⑤发酵生产是典型的“绿色”工艺等。

生物产生的生物表面活性剂包括许多不同的种类。

依据他们的化学组成和微生物来源可分为糖脂、脂肽和脂蛋白、脂肪酸和磷脂、聚合物和全胞表面本身等五大类。

于是我们可以明显知道这些生物表面活性剂是对生物和环境极其友好，相较与普通的化学表面活性剂有更广阔的应用范围。

微生物强化采油(MEOR技术)是生物表面活性剂最为重要的应用领域。

在油田中注入一些微生物和其生长所必须的营养物质，微生物在生长的同时，可以产生生物表面活性剂，这些生物表面活性剂能降低原油和水两相界面的张力，从而提高原油的开采量。

生物表面活性剂的制备与应用技术生物表面活性剂是一类用于改善生物液体表面张力的分子，能够降低液滴状液体的表面张力，使其能够扩展到很大的面积。

生物表面活性剂广泛应用于生物医学、食品、日用化学品等领域，如乳化剂、分散剂、吸附剂、抗氧化剂等，其制备与应用技术也呈现出多样化的特点。

一、生物表面活性剂的制备方法1. 微生物法微生物法是一种制备生物表面活性剂的重要方法，可利用大肠杆菌、放线菌、生黄芽孢、酵母菌等微生物制备生物表面活性剂。

其中，大肠杆菌制备生物表面活性剂的过程是细菌在碳氮源限制的环境下，通过合成菌体膜以及菌体外表面的脂多糖等物质来产生生物表面活性剂。

2. 植物发酵法植物发酵法制备生物表面活性剂是一种环保的技术，该方法以植物为原料，选用多种质量优良的植物发酵菌株，经过人工培养，从菌株分泌的代谢产物中提取纯化生物表面活性剂。

3. 合成法生物表面活性剂的合成法主要包括两部分，一个是通过化学手段加工制作得到新的表面活性剂，另一个是通过改造和修饰天然表面活性剂来得到新的表面活性剂。

二、生物表面活性剂的应用技术1. 生物医学领域生物表面活性剂在生物医学领域的应用非常广泛，可以用于制备口腔护理剂、注射剂、外科手术抗菌剂等。

此外，还可以制备抗菌结石剂、生物支架材料、药物输送系统等。

2. 食品领域生物表面活性剂在食品领域中的应用集中在乳制品中，可以用作稳定乳液、干酪、奶油、黄油、鲜奶等的乳化剂和分散剂。

3. 日用化学品领域生物表面活性剂在日用化学品领域中的应用较广，可以用于制备洗涤剂、杀虫剂、肥皂、口红、洗发水、护发素等。

有些生物表面活性剂还可以用于改善护肤品的敏感性和亲水性。

4. 其他领域生物表面活性剂还可以用于土壤恢复、环境治理、动物营养增强等领域，如制备农药、肥料、添加剂等。

三、生物表面活性剂的市场前景生物表面活性剂是未来发展的重要方向之一，具有广阔的市场前景和潜力。

随着环保与可持续发展意识的不断提高，生物表面活性剂的制备与应用技术也将得到大力发展，有望成为代替传统表面活性剂的新型环保产品。

生物表面活性剂在油田中的应用生物表面活性剂是指有严格的亲水基团和疏水基团、由微生物产生的化学物质。

这种微生物生长在水不溶的物质中并以它为食物源,适应环境并产生这些物质。

它们能吸收、乳化、润湿、分散、溶解水不溶的物质。

生物表面活性剂在工业上有很大的用途,可用于油的开采、油管套清洗、纺织工业、制药业、化妆品、家用清洁剂、造纸业、陶瓷和金属工业。

然而最有前景的应用是用于清理污染的油罐、油轴的清洗、重油的运移、提高采收率、在污泥中和被碳、重金属离子和其他污染剂污染的区域采取生物补救措施开采原油。

已经证明生物表面活性剂是微生物采油的重要机理。

1 生物表面活性剂的特点生物表面活性剂和化学表面活性剂一样具有驱油能力,而且生物表面活性剂还具有如下特点:(1)水溶性好,在油-水界面有高的表面活性。

(2)在含油岩石表面润湿性好,能剥落油膜,分散原油,具有很强的乳化原油的能力。

(3)固体吸附量小。

(4)反应的产物均一,可引进新类型的化学基团,其中有些基团是化学方法难以合成的。

(5)生物表面活性剂无毒、安全。

(6)生物表面活性剂生产工艺简单,在常温、常压下即可发生反应。

若用化学生产条件极为复杂,有些需要苛刻的条件,如高温、高压。

研究表明,生物表面活性剂的驱油效率比人工合成的表面活性剂的驱油效率高3.5倍～8倍,而价格却为人工合成的表面活性剂的30%。

许多国家已经把产生生物表面活性剂的微生物采油作为长期开采油田项目的一部分。

2筛选产生生物表面活性剂的菌种菌种生长在水不溶的物质中,如石油烃、聚苯乙烯、橄榄油、煤油、甲苯、凡士林、二甲苯,并以它们为食物源。

提高采收率的生物表面活性剂,多数是从被原油污染的土壤、海水、地表废水中分离出来的。

这些微生物能有效地降解脂肪族和芳香族的烃类化合物,它们利用这些化合物,在微生物细胞和烃接触的界面上产生生物表面活性剂。

3生物表面活性剂的类型目前,生物表面活性剂主要有4类:糖脂类、磷脂类、脂蛋白或缩氨酸脂和聚合物类。

生物表面活性剂及其应用*马歌丽1**彭新榜1 马翠卿2 许 平2(1郑州轻工业学院食品与生物工程系 郑州 450002 2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 生物表面活性剂收稿日期:2002-07-10*河南省教育厅自然科学研究项目资助(20011800006)**电子信箱:mageli123@表面活性剂(Surfac tants)是一类重要的化工原料,素有/工业味精0之称,它在石油工业、环境工程、食品工业、精细化工等许多领域中占有特殊和重要的地位[1]。

目前,几乎所有的表面活性剂都是以石油为原料化学合成而来,化学合成的表面活性剂在生产和使用过程中常常会带来严重的环境污染问题。

生物表面活性剂(Biosurfactants)是表面活性剂家族中的后起之秀,它是由微生物所产生的一类具有表面活性的生物大分子物质[2]。

与化学合成的表面活性剂相比,生物表面活性剂除具有降低表面张力、稳定乳化液和增加泡沫等相同作用外,还具有一般化学合成表面活性剂所不具备的无毒、能生物降解等优点。

生物表面活性剂的这些特性尤其适合于石油工业和环境工程,如石油的生物降粘、提高原油采收率、重油污染土壤的生物修复等[3]。

另外,生物表面活性剂作为天然添加剂,在食品工业、精细化工、医药和农业等工业方面也愈来愈受到人们的青睐。

随着人们崇尚自然和环保意识的增强,生物表面活性剂将有更加广阔的应用前景,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。

1 生物表面活性剂的研究历史[4]早在20世纪40年代,Zobell 在研究硫酸盐还原细菌从沙粒中释放原油的机制时就指出,微生物产生表面活性剂是细菌驱油的主要机制之一。

生物表面活性剂的制备、提纯及其应用摘要：生物表面活性剂是由微生物产生的天然产物，具有表面活性高、对环境无污染、生物可降解性及良好的抑菌作用等优于化学合成的表面活性剂的独特性质。

本文对生物表面活性剂的合成方法进行了介绍，对生物表面活性剂在石油工业、环境工业、医药、食品、农业和化妆品工业等领域的应用进行了总结，展望了生物表面活性剂的良好应用前景。

关键词：生物表面活性剂制备提纯应用生物表面活性剂主要是由微生物在好氧或厌氧条件下在碳源培养基中生长时产生的。

这些碳源可以是碳水化合物、烃类、油、脂肪或者是它们的混合物。

生物表面活性剂可分为非离子型和阴离子型, 阳离子型较为少见。

像其它表面活性物质一样, 生物表面活性剂由一个或多个亲水性和憎水性基团组成, 亲水基可以是酯、羟基、磷酸盐、或羧酸盐基团、或者是糖基, 憎水基可以是蛋白质或者是含有憎水性支链的缩氨酸。

根据生物表面活性剂的结构特点, 可将其分为5 类:糖脂、脂肽、多糖蛋白质络合物、磷脂和脂肪酸或中性脂。

和传统的化学合成的表面活性剂相比, 生物表面活性剂有许多明显的优势:(1)更强的表面和界面活性;(2)对热的稳定性;(3)对离子强度的稳定性;(4)生物可降解性;(5) 破乳性。

由于这些显著特点, 使生物表面活性剂在一些方面可以逐渐代替化学合成的表面活性剂, 而且应用也越来越广泛。

1 生物表面活性剂的性质、分类及制备1. 1 生物表面活性剂的特性生物表面活性剂分子结构包含极性基团和非极性基团，是一种具有亲水、疏水两性特点的生物大分子化合物。

生物表面活性剂分子的亲水基和疏水基可以由不同的分子成分组成。

生物表面活性剂与其他表面活性剂比较，主要特性就是无毒性、稳定性好、耐酸耐盐性好、可以被生物降解、对环境无污染及抗菌性。

1. 2 生物表面活性剂的分类生物表面活性剂根据其化学结构的不同，可以分为酰基缩氨酸系、糖脂系、磷脂系、高分子聚合物和脂肪酸系表面活性剂五类，如表1 所示。

生物表面活性剂在环境生物工程中的应用
生物表面活性剂是由微生物分泌的一类分子，具有降低表面张力和增强液体分散、乳化和增溶等特性，因此被广泛应用于环境生物工程中。

1. 油污清理：生物表面活性剂能够有效降低油水界面的张力，使石油污染的地下水或海洋中的油被分散成细小的颗粒，从而有利于微生物分解分散的油，加速生物降解过程。

2. 污泥处理：在污水处理厂对于废水中的有机物提供条件，促进污泥微生物对有机物的降解和分解，以加速废水的处理过程，增加处理效率。

3. 农业生产：生物表面活性剂可以促进土壤物理和化学性质的改善，提高土壤的水分透气性和肥力，从而增强农作物生产能力。

4. 食品加工：生物表面活性剂用于乳化稳定食品的乳化液和液态食品，如肉制品、乳制品、饮料等，可获得更好的质量和口感。

生物表面活性剂具有良好的生物降解性，不会对环境产生负面影响，因此在环境生物工程中应用广泛，可提高环境治理效率，降低治理成本。

生物表面活性剂优点与应用生物表面活性剂是指由细菌、酵母、真菌等微生物和其它生命体系产生的表面活性物质。

微生物以各种化学物质为食，副产生物表面活性剂，因此生物表面活性剂是微生物的代谢产物。

如果使这一生物合成过程在体外进行，例如通过在含有营养物质的培养液中发酵，就能以工业级的规模生产生物表面活性剂。

近年来采用休止细胞、固相细胞和代谢调节等手段，可使代谢产物的产率大大提高，从而使工艺简化，成本降低，相关产品可与一些化学法生产的表面活性剂相竞争，还可以合成难以用化学方法合成的产物，以及引进新的化学基团等。

生物表面活性剂是一种可降解的表面活性剂。

生物表面活性剂不仅具有增溶、乳化、润湿、发泡、分散、降低表面张力等表面活性剂所共有的性能，与其他通过化学合成或石油炼制法生产的表面活性剂相比，还具有无毒、可生物降解、生态安全以及高表面活性等优点，在石油领域具有广阔的应用前景。

生物表面活性剂作为生物表面活性剂毒性低，与人体和环境相容性好，具有良好的乳化、分散、增溶等特性，在石油钻采等领域具有研究和开发价值，已应用于石油工业。

生物表面活性剂易于被生物完全降解，无毒性，在生态学上是安全的。

因此生物表面活性剂较合成表面活性剂更易被接受，在许多行业领域具有很大吸引力，例如在农业、建筑业、食品与饮料、工业清洗、皮革工业、乳液聚合、造纸与金属业、纺织品加工、化妆品配方、制药石油和石油化工以及三次采油(EOR)等行业。

不仅如此，近年来生物表面活性剂又开辟了许多新的应用领域，如用于生物修复，作为抗菌剂和免疫调节剂，在基因治疗中作为便利的DNA释放剂等。

生物表面活性剂不仅具有化学表面活性剂具有的各种表面性能，而且还拥有下列优点：（1）适应范围广，几乎可以用于各种领域；（2）分子结构类型多样，部分类型具有许多特殊的官能团，表面性能优异；（3）生物毒性极低、对环境友好，100%可生物降解；（4）适用于极端温度、pH和盐度。

除此之外，能称得上生物表面活性剂它必须具备以下条件：A、生物来源生物表面活性剂是指微生物来源的表面活性剂，而非用化学合成方法制得的产品，其一般为某种功能微生物的代谢产物，经提纯而得。

BEIJING INSTITUTE OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY生物表面活性剂概述及应用^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^摘要：综述了生物表面活性剂的特性、分类及生产方法，重点介绍了清洗土壤有机污染物的的应用。

关键词：生物表面活性剂；微生物发酵法；有机物污染土壤1引言表面活性剂是一类能显著降低溶剂表面张力的物质，化学合成的表面活性剂都是以石油为原料化学合成而来，在生产和使用过程中常常会给人类生存环境带来严重的污染，对人类的身体健康产生很大威胁。

生物表面活性剂(Biosurfactants,简称BS)是细菌、真菌和酵母在特定条件下,在其生长过程中分泌出的具有表面活性的代谢产物。

生物表面活性剂是表面活性剂家族的后起之秀，虽然起步晚，但是发展却十分迅速。

生物表面活性剂一般都具有良好的降低表面张力的性能，对油-水界面表现出很强的亲和力，易形成稳定的乳状液，无毒，可以生物降解，不会对环境造成破坏[1]。

随着人们环保意识的加强，生物表面活性剂将在食品工业、医药和精细化工等领域有着更加广阔的应用前景，并有可能逐步取代化学合成的表面活性剂。

2生物表面活性剂的特性及分类2.1生物表面活性剂的特性与化学合成的表面活性剂相似，生物表面活性剂也是一种两亲分子，具有非极性的疏水基团和极性的亲水基团，但生物表面活性剂具有化学合成表面活性剂所无法比拟的优点：①空间结构十分复杂和庞大，表面活性高，乳化能力强，多数生物表面活性剂可将表面张力降低到30 mN/m；②具有良好的热稳定性和化学稳定性；③无毒或低毒，能被生物完全降解，不会对环境造成污染和破坏；④生物相容性好，一般不会导致过敏，可应用于药品、化妆品，甚至作为功能性食品添加剂；⑤分子结构多样，具有特殊的官能团，专一性强；⑥生产工艺简便，常温、常压下即可发生反应，生成设备要求不高；⑦生产原料来源广阔且价廉，可以从工业废料和农副产品中获得。

2.2 生物表面活性剂的分类根据其亲水基的不同，可将生物表面活性剂分为5类：①以糖为亲水基的糖脂类，如鼠李糖脂、槐糖脂和海藻糖脂；②以低缩氨酸为亲水基的含氨基酸类脂，如脂肽、脂蛋白和脂氨基酸；③以磷酸为亲水基的磷脂，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、脂肪醇和蜡；⑤结合多糖、蛋白质及脂的聚合物，如脂多糖复合物和脂杂多糖。