關鍵詞:生物表面活性劑修復重金屬多環芳烴
生物表面活性劑是微生物在壹定條件下培養代謝過程中分泌的具有表面活性的代謝產物。與化學合成的表面活性劑相比，生物表面活性劑具有許多獨特的性質，如結構多樣性、可生物降解性、廣泛的生物活性和環境溫和性。
表1生物表面活性劑的種類及其產生菌
生物表面活性劑
生產細菌
海藻糖酯
石蠟節桿菌
棒狀桿菌屬。
紅平紅球菌
鼠李糖脂
綠膿桿菌(綠膿桿菌)
槐樹糖脂
解脂念珠菌和鈴蟾球擬酵母。
葡萄糖、果糖、蔗糖酯
棒狀桿菌屬。
紅平紅球菌..紅平)
纖維素二糖酯
玉米黑粉菌
脂多糖
醋酸鈣不動桿菌rag 1
假單胞菌屬。
脂肽
枯草桿菌(枯草芽孢桿菌)
地衣芽孢桿菌和熒光假單胞菌。
鳥氨酸、賴氨酸、肽
氧化硫硫桿菌
斯基亞鏈黴菌
蠟樣葡糖桿菌
磷脂
T.氧化硫
脂肪酸
兔棒狀桿菌
石蠟節桿菌
2生物表面活性劑的生產
目前，生物表面活性劑有兩種生產方法:微生物發酵法和酶法。
發酵生產時，生物表面活性劑的種類和產量主要取決於生產菌的種類、生長階段、碳基質的性質、培養基中N、P和金屬離子Mg2+和Fe2+的濃度以及培養條件(pH、溫度、攪拌速度等。).例如，Davis等人[5]發現，在耗盡溶解氧和有限氮的條件下，可以獲得最大濃度的沙凡汀(439.0 mg/L)。北本等人[6]使用南極假絲酵母的靜息細胞來生產甘露糖赤蘚糖醇。優化培養條件後，最高產量可達140 g/L。發酵法生產生物表面活性劑具有生產成本低、品種多、工藝簡單等優點，便於大規模工業化生產，但產品分離純化成本高。
與微生物發酵相比，酶法合成的表面活性劑分子大多結構相對簡單，但也具有優異的表面活性。其優點是提取成本低，二級結構改造方便，易於純化，固定化酶可重復使用，酶法合成的表面活性劑可用於生產高附加值產品，如藥物成分。雖然目前酶制劑成本較高，但通過基因工程技術增強酶的穩定性和活性，有望降低其生產成本。
3生物表面活性劑的提取
發酵產物的提取(也稱下遊處理)約占總生產成本的60%，是生物表面活性劑產品商業化的壹大障礙。生物表面活性劑的最佳提取方法因發酵操作及其理化性質而異。其中，溶劑萃取是最常用的提取方法。如Kuyukina等[7]用甲基叔丁基醚提取紅球菌產生的生物表面活性劑，可獲得較高的產量10 mg/L，超濾是提取生物表面活性劑的壹種新方法。林等[8]用截留分子量為30000 Da的超濾膜從枯草芽孢桿菌發酵液中提取脂肽生物表面活性劑莎凡提素，得率為95%。Mattei等人設計了壹套連續提取生物表面活性劑的裝置。產品可通過切向流過濾連續提取，產率高達3 g/L[1]。可與連續發酵生產相匹配的產品提取方法有泡沫分離法、離子交換樹脂法等。Davis等[9]采用泡沫分離法連續提取枯草芽孢桿菌產生的沙凡汀，產率達到71.4%。鼠李糖脂的提取工藝是通過離心過濾去除細胞，然後通過吸附層析在Amberlite XAD-2樹脂上濃縮鼠李糖脂，再通過離子交換層析純化。最後通過蒸發和冷凍幹燥可以得到純度為90%的成品，收率為60%[2]。
生物表面活性劑在環境工程中的應用
許多化學合成的表面活性劑因其難降解、有毒和在生態系統中積累的特性而破壞生態環境。相比之下，生物表面活性劑因其易生物降解、對生態環境無毒的特點，更適合於環境工程中的汙染控制。例如，它可以用作浮選捕收劑，在廢水處理過程中吸引帶電的膠體顆粒，以去除有毒的金屬離子和修復被有機物和重金屬汙染的場地。
4.1在廢水處理過程中的應用
用生物法處理廢水時，重金屬離子往往會抑制或毒害活性汙泥中的微生物菌群。因此，用生物法處理含重金屬離子的廢水時，預處理是必要的。目前常用氫氧化物沈澱法去除廢水中的重金屬離子，但其沈澱效率受到氫氧化物溶解度的限制，應用效果不理想。當采用浮選法進行廢水預處理時，由於使用的浮選捕收劑(如化學合成的表面活性劑十二烷基磺酸鈉)在後續處理過程中難以降解，容易產生二次汙染，往往受到限制。因此，有必要開發可生物降解、無毒的替代品，而生物表面活性劑恰恰具有這壹優勢。然而，國內外在這方面的應用研究很少，而且是最近才報道的。Zouboulis等人[10]研究了以生物表面活性劑為捕收劑去除工業廢水中廣泛存在的兩種有毒金屬離子:Cr4 ++和Zn2 ++的問題。結果表明，Savantin和地衣芽孢桿菌都能很好地分離αFeO(OH)或Cr4++與FeCl3？6H2O形成的螯合物大大提高了Cr4+的去除率(50 mg/L)，幾乎達到100%。在pH 6時，螯合物中Zn2+(50 mg/L)的去除率高達96%，但在相同條件下，地衣芽孢桿菌的處理效果不明顯，去除率在50%左右。