生物表面活性剂鼠李糖脂

Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering contents 1 Conclusion Application Preparation methods Structure and properties Introduction Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering 2 特点特点 优势优势 定义定义 生物表面活性剂生物表面活性剂 （BiosurfactantsBiosurfactants ，简称，简称BSBS）是）是 由微生物、植物由微生物、植物 或动物产生的或动物产生的天天 然然表面活性剂。表面活性剂。 l 双亲性双亲性 l 溶解性溶解性 l 表面吸附性表面吸附性 l 界面定向排界面定向排 列列 l 形成胶束形成胶束 l 更强的表面更强的表面 和界面活性和界面活性 l 对热稳定对热稳定 l 对离子强度对离子强度 的稳定性的稳定性 l 生物可降解生物可降解 l 破乳性破乳性 Introduction Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering 3 按按化学化学 结构结构分类分类 含氨基含氨基 酸类脂酸类脂 氨基酸氨基酸 （脂肽、（脂肽、 脂蛋白、脂蛋白、 脂氨基酸）脂氨基酸） 脂肪脂肪 酸酸羧酸羧酸 基（甘油基（甘油 酯、脂肪酯、脂肪 酸、脂肪酸、脂肪 醇、蜡）醇、蜡）磷脂磷脂 磷酸基磷酸基 （磷脂酰（磷脂酰 胆碱、磷胆碱、磷 脂酰乙醇脂酰乙醇 胺）胺） 生物聚生物聚 合体（结合体（结 合多糖、合多糖、 蛋白质：蛋白质： 脂多糖）脂多糖） 糖脂糖脂 糖（鼠李糖（鼠李 糖脂、槐糖脂、槐 糖脂、海糖脂、海 藻糖脂）藻糖脂） Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering 4 鼠李糖鼠李糖脂脂(RL)(RL)是是一种典型的生物表面活性剂一种典型的生物表面活性剂, , 它它 是由假单胞菌在是由假单胞菌在3737葡萄糖液中培养葡萄糖液中培养4 48 8天天, , 得到的得到的 一种含碳水化合物的类脂。一种含碳水化合物的类脂。 1 12 2分子分子的的 鼠李糖鼠李糖 （亲水基团）亲水基团） 1 12 2分子具有不分子具有不 同碳链长度的饱同碳链长度的饱 和或和或不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸 （疏水基团）（疏水基团） Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering Structure 5 鼠李糖脂类化合物的四种常见类型鼠李糖脂类化合物的四种常见类型 单鼠李糖脂单鼠李糖脂 双鼠李糖脂双鼠李糖脂 Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering Properties 6 Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering 7 显著降低显著降低 水的表面水的表面 张力张力 改变固体表改变固体表 面的润湿性面的润湿性 消泡与消泡与 洗涤洗涤 分散与絮分散与絮 凝凝 抗静电和抗静电和 润滑润滑 稳定油一稳定油一 水乳化体水乳化体 系系 乳化与破乳化与破 乳乳 RLRL是是一种阴离子表一种阴离子表 面活性剂。其分子的两面活性剂。其分子的两 亲性使其在溶液表面或亲性使其在溶液表面或 油油水界面水界面定向排列成定向排列成 单分子膜单分子膜, ,这种定向吸附这种定向吸附 的特性的特性, ,使它具有使它具有表面活表面活 性性。 Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering Preparation method 8 培养发酵培养发酵分离提纯分离提纯产品纯化产品纯化 发酵法发酵法 Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering 9 培养发酵培养发酵 酶促进反应合成生物表面活性剂酶促进反应合成生物表面活性剂, ,是一种体外生是一种体外生 产方法，条件相对粗放，反应具有专一性，可产方法，条件相对粗放，反应具有专一性，可 在普通温度和压力下进行，产品易于回收。在普通温度和压力下进行，产品易于回收。 分离提纯分离提纯 萃取、盐析、渗析、离心、沉淀、结晶以及冷萃取、盐析、渗析、离心、沉淀、结晶以及冷 冻、干燥，还有静置、悬浮、离心、旋转、真冻、干燥，还有静置、悬浮、离心、旋转、真 空过滤等方法空过滤等方法 产品纯化产品纯化 进一步的分离提纯一般使用薄层层析色谱和柱进一步的分离提纯一般使用薄层层析色谱和柱 色谱。处理大量的鼠李糖脂可以使用柱色谱。色谱。处理大量的鼠李糖脂可以使用柱色谱。 detail novel Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering 10 目前，鼠李糖脂大多由假单胞菌发酵而目前，鼠李糖脂大多由假单胞菌发酵而 得。得。为了得到高产的鼠李糖脂，合适的碳源为了得到高产的鼠李糖脂，合适的碳源 是首要考虑的因素，植物油、甘油、乙醇、是首要考虑的因素，植物油、甘油、乙醇、 葡萄糖、正构烷烃等有机物均可作为发酵的葡萄糖、正构烷烃等有机物均可作为发酵的 碳碳源。源。 假单胞菌假单胞菌 用餐厨废油为碳源发酵产鼠李糖脂，不用餐厨废油为碳源发酵产鼠李糖脂，不 仅为餐厨废油的安全卫生处置开辟了新途径，仅为餐厨废油的安全卫生处置开辟了新途径， 而且降低了生产鼠李糖脂的成本，达到了废而且降低了生产鼠李糖脂的成本，达到了废 物资源化利用的目的。物资源化利用的目的。 废油废油 为降低成本，利用廉价易得的发酵碳为降低成本，利用廉价易得的发酵碳 源，实现大规模生产应用。源，实现大规模生产应用。 back Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering 11 培养液培养液 离心离心 湿菌体湿菌体 调节调节pHpH=2=2 氯仿氯仿:甲醇甲醇=2:1 杂质杂质 有机物有机物 4040 粗产物粗产物 粗产物粗产物+硅胶硅胶 氯仿氯仿 中性脂中性脂 氯仿氯仿+ +乙醇乙醇 部分提纯的产物部分提纯的产物 薄层层析法薄层层析法 柱色谱（大批量处理）柱色谱（大批量处理） 纯产物纯产物 Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering 12 Application Water engineer ing Soil Restora- tion Oil industry Agri- culture Fine Chemical Food Bio- compost Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering 13 由于油藏岩石孔隙由于油藏岩石孔隙 存在有粘滞力和存在有粘滞力和毛管力毛管力, , 所以所以一次和二次采油的一次和二次采油的 采收率偏采收率偏低。用低。用RLRL进行进行 三次采油，其与三次采油，其与地层中地层中 的残余油会产生增溶、的残余油会产生增溶、 乳化及互溶乳化及互溶, , 这样就这样就可可 以把以把油驱替油驱替出来。出来。 降低石油粘滞度，降低石油粘滞度， 从而可用于从而可用于清洗贮油清洗贮油 罐、油轮贮仓、输油罐、油轮贮仓、输油 管道以及运油车等，管道以及运油车等， 效果显著。效果显著。 石油工业石油工业水处理水处理土壤修复土壤修复农业农业食品工业食品工业生物生物堆肥堆肥精细化工精细化工 Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering 14 石油工业石油工业水处理水处理土壤修复土壤修复农业农业食品工业食品工业生物生物堆肥堆肥精细化工精细化工 加快正构烷烃的生物降加快正构烷烃的生物降 解过程，处理炼油厂废解过程，处理炼油厂废 水水 作为捕收剂与带电胶粒作为捕收剂与带电胶粒 相吸，以除去有毒金属相吸，以除去有毒金属 离子离子 可将石油分散为微滴，可将石油分散为微滴， 消除水面上的石油污染消除水面上的石油污染 Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering 15 对土壤中对土壤中 多氯联苯多氯联苯 的洗脱和的洗脱和 降解降解 对土壤中对土壤中 重金属污重金属污 染的修复染的修复 对土壤中原对土壤中原 油的油的降解降解 对对土壤中土壤中 多环芳烃多环芳烃 的增的增溶溶 PCBsPCBs是是憎水憎水 物质，易物质，易和土壤和土壤 中有机质结合，中有机质结合， 导致有机质的生导致有机质的生 物利用性降低物利用性降低， 阻碍阻碍土壤的修复土壤的修复 。 RLRL能能显著显著增强增强它它 亲水性亲水性和生物可和生物可 利用性，促进污利用性，促进污 染土壤染土壤中的中的洗脱洗脱 效果效果 。 RL RL具有增流、具有增流、 增溶、显著降增溶、显著降 低表面张力、低表面张力、 低毒性、易降低毒性、易降 解等优点，所解等优点，所 以通过和重金以通过和重金 属离子形成胶属离子形成胶 束而除去污染束而除去污染 物。物。 RLRL具有增溶具有增溶 分散等作用，能分散等作用，能 增加难溶烃类化增加难溶烃类化 合物在水中的溶合物在水中的溶 解度，乳化油类解度，乳化油类 利于油类与微生利于油类与微生 物接触，从而促物接触，从而促 进了石油烃的降进了石油烃的降 解。解。 多环芳烃是多环芳烃是 一种毒性很强的一种毒性很强的 有机污染物。有机污染物。RLRL 对多环芳烃有很对多环芳烃有很 好的增溶作用，好的增溶作用， 它的增溶效果与它的增溶效果与 被增溶物的分子被增溶物的分子 大小成反比。大小成反比。 石油工业石油工业水处理水处理土壤修复土壤修复农业农业食品工业食品工业生物生物堆肥堆肥精细化工精细化工 Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering 鉴于农药污染、历史残留农药和除草鉴于农药污染、历史残留农药和除草 剂药害等，全球科学家均十分关注利用剂药害等，全球科学家均十分关注利用 生物表面活性剂对作物病虫害进行生物生物表面活性剂对作物病虫害进行生物 防治。防治。 石油工业石油工业水处理水处理土壤修复土壤修复农业农业食品工业食品工业生物生物堆肥堆肥精细化工精细化工 RLRL可使粘重土壤亲水化，进而增可使粘重土壤亲水化，进而增 加其可湿性，令肥料和农药均匀地分加其可湿性，令肥料和农药均匀地分 布于土壤。布于土壤。 Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering 17 石油工业石油工业水处理水处理土壤修复土壤修复农业农业食品工业食品工业生物生物堆肥堆肥精细化工精细化工 润肤霜润肤霜 2.文献综述 洗涤剂洗涤剂 护发素护发素指甲油指甲油 RL RL有良好有良好的的 细胞通透性，其细胞通透性，其 来源于生物，具来源于生物，具 有良好的无有良好的无毒害、毒害、 可可降解特性降解特性。 Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering 18 生物表面活性剂生物表面活性剂作为天然添加剂已在食品加工业广泛作为天然添加剂已在食品加工业广泛 使用使用。 RLRL能能显著降低物质的界面张力和显著降低物质的界面张力和表面张力表面张力, , 其其疏水端与疏水端与 有机分子有机分子结合结合, , 亲水亲水端与垃圾端与垃圾的孔际水结合的孔际水结合, , 使使水在垃圾水在垃圾 颗粒周围形成稳定的颗粒周围形成稳定的液膜液膜, , 为为微生物提供了良好的表面微生物提供了良好的表面环环 境境。然后在微生物然后在微生物作用作用下。通过高温下。通过高温发酵使垃圾中的病发酵使垃圾中的病 原菌无害原菌无害化、有机物腐殖化和稳定化，从而处理化、有机物腐殖化和稳定化，从而处理各种有各种有 机固体机固体废弃物。废弃物。 石油工业石油工业水处理水处理土壤修复土壤修复农业农业食品工业食品工业生物生物堆肥堆肥精细化工精细化工 Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering 19 Conclusion 鼠李糖脂是由微生物产生的阴离子生物表面活性剂，鼠李糖脂是由微生物产生的阴离子生物表面活性剂， 它不仅它不仅溶于甲醇、氯仿和乙醚，在碱性水溶液中溶于甲醇、氯仿和乙醚，在碱性水溶液中也能也能 表现表现出良好的出良好的溶解溶解特性特性。 它它兼具良好的化学和生物特性。具有油、水两亲性，兼具良好的化学和生物特性。具有油、水两亲性， 可以降低水表面张力可以降低水表面张力，也可以，也可以作为润湿剂、乳化剂和作为润湿剂、乳化剂和 发泡剂发泡剂使用。同时其具有优异的表面活性，并且使用。同时其具有优异的表面活性，并且无毒，无毒， 可生物降解可生物降解。 目前它比较广泛的应用于石油工业、绿色农业和生目前它比较广泛的应用于石油工业、绿色农业和生 态环境方面，此外在食品行业、化妆品、医疗方面也态环境方面，此外在食品行业、化妆品、医疗方面也 有较大的应用潜力。有较大的应用潜力。 Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering References 1 1 时进钢，袁兴中，曾光明生物表面活性剂的合成与提取研究时进钢，袁兴中，曾光明生物表面活性剂的合成与提取研究进展进展 J J微生物学通报，微生物学通报，20032003，30(1)30(1)：68687272 2 2 吴虹，汪薇，韩双艳鼠李糖脂生物表面活性剂的研究进展吴虹，汪薇，韩双艳鼠李糖脂生物表面活性剂的研究进展JJ微生物微生物 学通报，学通报，20072007，34(1)34(1)：148148152152 3 3 詹鹏，李树战，宋剑飞，李团民餐厨废油发酵产鼠李糖脂研究进展詹鹏，李树战，宋剑飞，李团民餐厨废油发酵产鼠李糖脂研究进展 JJ食品研究与开发，食品研究与开发，20132013，34(20)34(20)：115115117117 4 4 金黎，宋志荣，孟琴鼠李糖脂作为织物洗涤剂的应用研究金黎，宋志荣，孟琴鼠李糖脂作为织物洗涤剂的应用研究JJ日用化日用化 学工业，学工业，20132013，43(5)43(5)：346346349349 5 5 项海，王纬，章宏梓鼠李糖脂促进含油餐饮废水的生物降解项海，王纬，章宏梓鼠李糖脂促进含油餐饮废水的生物降解JJ水处水处 理技术，理技术，20082008，34(9)34(9)：65657474 6 6 李俊峰，门晋名鼠李糖脂在土壤污染修复中的应用研究进展李俊峰，门晋名鼠李糖脂在土壤污染修复中的应用研究进展JJ应用应用 化工，化工，20122012，41(4)41(4)：697697700700 7 7 陈桂秋，曾光明，黄国和鼠李糖脂的表面化学和生物合成及其在垃圾陈桂秋，曾光明，黄国和鼠李糖脂的表面化学和生物合成及其在垃圾 堆肥中的应用展望堆肥中的应用展望JJ中国生物工程杂志，中国生物工程杂志，20052005：125125130130 8 8 刘雪红，刘慧，高洁鼠李糖脂在石油工业中的应用研究进展刘雪红，刘慧，高洁鼠李糖脂在石油工业中的应用研究进展JJ化学化学 工业与工程技术，工业与工程技术，20122012，33(2)33(2)：5 58 8 20 Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering 21 Thank Thank you you for for your your attention!attention! Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering contents 22 Conclusion Application Preparation methods Structure and properties Introduction Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering Properties 23 Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering 24 目前，鼠李糖脂大多由假单胞菌发酵而目前，鼠李糖脂大多由假单胞菌发酵而 得。得。为了得到高产的鼠李糖脂，合适的碳源为了得到高产的鼠李糖脂，合适的碳源 是首要考虑的因素，植物油、甘油、乙醇、是首要考虑的因素，植物油、甘油、乙醇、 葡萄糖、正构烷烃等有机物均可作为发酵的葡萄糖、正构烷烃等有机物均可作为发酵的 碳碳源。源。 假单胞菌假单胞菌 用餐厨废油为碳源发酵产鼠李糖脂，不用餐厨废油为碳源发酵产鼠李糖脂，不 仅为餐厨废油的安全卫生处置开辟了新途径，仅为餐厨废油的安全卫生处置开辟了新途径， 而且降低了生产鼠李糖脂的成本，达到了废而且降低了生产鼠李糖脂的成本，达到了废 物资源化利用的目的。物资源化利用的目的。 废油废油 为降低成本，利用廉价易得的发酵碳为降低成本，利用廉价易得的发酵碳 源，实现大规模生产应用。源，实现大规模生产应用。 back Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering 25 培养液培养液 离心离心 湿菌体湿菌体 调节调节pHpH=2=2 氯仿氯仿:甲醇甲醇=2:1 杂质杂质 有机物有机物 4040 粗产物粗产物 粗产物粗产物+硅胶硅胶 氯仿氯仿 中性脂中性脂 氯仿氯仿+ +乙醇乙醇 部分提纯的产物部分提纯的产物 薄层层析法薄层层析法 柱色谱（大批量处理）柱色谱（大批量处理） 纯产物纯产物 Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering 26 对土壤中对土壤中 多氯联苯多氯联苯 的洗脱和的洗脱和 降解降解 对土壤中对土壤中 重金属污重金属污 染的修复染的修复 对土壤中原对土壤中原 油的油的降解降解 对对土壤中土壤中 多环芳烃多环芳烃 的增的增溶溶 PCBsPCBs是是憎水憎水 物质，易物质，易和土壤和土壤 中有机质结合，中有机质结合， 导致有机质的生导致有机质的生 物利用性降低物利用性降低， 阻碍阻碍土壤的修复土壤的修复 。 RLRL能能显著显著增强增强它它 亲水性亲水性和生物可和生物可 利用性，促进污利用性，促进污 染土壤染土壤中的中的洗脱洗脱 效果效果 。 RL RL具有增流、具有增流、 增溶、显著降增溶、显著降 低表面张力、低表面张力、 低毒性、易降低毒性、易降 解等优点，所解等优点，所 以通过和重金以通过和重金 属离子形成胶属离子形成胶 束而除去污染束而除去污染 物。物。 RLRL具有增溶具有增溶 分散等作用，能分散等作用，能 增加难溶烃类化增加难溶烃类化 合物在水中的溶合物在水中的溶 解度，乳化油类解度，乳化油类 利于油类与微生利于油类与微生 物接触，从而促物接触，从而促 进了石油烃的降进了石油烃的降 解。解。 多环芳烃是多环芳烃是 一种毒性很强的一种毒性很强的 有机污染物。有机污染物。RLRL 对多环芳烃有很对多环芳烃有很 好的增溶作用，好的增溶作用， 它的增溶效果与它的增溶效果与 被增溶物的分子被增溶物的分子 大小成反比。大小成反比。 石油工业石油工业水处理水处理土壤修复土壤修复农业农业食品工业食品工业生物生物堆肥堆肥精细化工精细化工 Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering 27 Thank Thank you you for for your your attention!attention!