鼠李糖脂资料

表面活性剂综述

皂素（saponin)

烷基多苷（Alkyl polyglucosides）

表面活性剂：

表面活性剂是一类集亲水基和憎水基于一体，可显著降低溶剂的表面张力或液一液界面张力的一类化合物。其分子结构一般包括长链疏水基团和亲水性离子基团或极性基团两个部分。通常，表面活性剂分子的两个部分的基团是不对称的。此种结构上的两亲特点，决定了表面活性剂的许多物理化学性质，是产生表面活性的内在原因。

不仅具有很高的活性，即在水中加入很少量就能使水的表面张力大幅度地降低，而且还具有独特的渗透;润湿和反润湿(防水、防油);乳化和破乳:发泡和消泡;洗涤、分散与絮凝，抗静电，润滑和加溶等应用性能。从广义上讲，可将表面活性剂称为这样一类物质即在加入很少量时就能明显改变体系的界面性质和状态的物质。

表面活性剂的化学结构特点：

表面活性剂是由性质不同的两部份组成。一部份是由疏水亲油的碳氢链组成的非极性基团，另一部份为亲水疏油的极性基。这两部份分别处于表面活性剂分子的两端，为不对称结构。因此表面活性剂分子结构的特性是一种既亲油又亲水的两亲分子。它不仅能防止油水相排斥，而且具有把两相连接起来的功能。

表面活性剂的分类：

按表面活性剂有水溶液中能否解离，分为离子型与非离子型表面活性剂。而离子型表面活性剂又按产生电荷的性质分为阴离子、阳离子型和两性离子型;

按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为水溶性和油溶性表面活性剂;前者占多数，但后者日益重要，只是其品种不多。

按分子量分类，可将分子量大于104者称为高分子表面活性剂，在103一104称为中分子量表面活性剂及分子量大于102一103者称为低分子量表面活性剂。

还有按表面活性剂的功能来进行分类的。有表面张力降低剂、渗透剂、润湿剂、乳化剂、增溶剂、消泡剂等。

表面活性剂的性质：

表面活性剂的两亲特性使其能定向地吸附于两相界面上，亲水基一端朝向水相，疏水基一端朝向油相，从而降低了水溶液的表面张力或油水界面张力。表面活性剂在界面上吸附越多，界面张力降低得越多。表面活性剂在溶液表面的吸附量随溶液浓度增大而增多，当表面活性剂浓度达到或超过某一数值后，表面吸附量不再增加。此时溶液中的表面活性剂分子会从单体缔合为胶态聚集物，即形成胶束。胶束内部是由表面活性剂憎水基形成的疏水性内核;胶束外部是由亲水基组成的外壳。表面活性剂在溶液中形成胶束时的浓度称为临界胶束浓度(Critical micellar concenrtation，CMC)。CMC可作为表面活性剂的表面活性的一个量度。CMC越小，则表示此种表面活性剂形成胶团所需浓度越低，因而，改变表/界面性质，起到乳化、增溶等作用所需的浓度也就越低。表面活性剂在固一液界面上的吸附作用，如土壤一水或故态有机物一水界面，同样可降低固一液界面张力，促进有机污染物分子脱离固体表面。

当表面活性剂达到一定浓度后，活性剂分子形成球状、层状或棒状的聚集体，它们的亲油基团彼此靠在一起，而亲水基团向外伸向水相，这样的聚集体叫做胶束。能够形成胶束的最低表面活性剂浓度叫做临界胶束浓度，简称cMc。

表面活性剂的水溶液当表面活性剂浓度超过临界胶束浓度(CMC)时，能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著提高的现象称之为表面活性剂的增溶作用。

水溶液中表面活性剂的存在能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增加，此即表面活性剂的增溶作用。

增溶作用为一胶团现象，与表面活性剂在溶液中形成胶团有密切关系。胶束具有疏水性的微环境，对有机物的增溶作用显著，可大大提高憎水性有机物在水相的表观溶解度。表面活性剂的增溶作用与表面活性剂的结构、被增溶物的结构密切相关。另外，溶液中所存在的有机添加物和无机盐以及温度等环境因素也会对增溶作用具有明显影响。表面活性剂对难溶性有机污染物的增溶作用受表面活性剂的种类和浓度、胶束的结构、有机物的性质、表面活性剂的HLB值、无机电解质、环境温度、共存有机物等因素的影响。

增溶作用的特点:

1)只有在表面活性剂浓度高于CMC时增溶作用才明显表现出来，也就是微溶物溶解度的增加是由于胶团的形成，表面活性剂浓度越大(>CMC)，胶团形成的越多，微溶物也就溶解得越多。

2)增溶作用不同于水溶助长作用。水溶助长作用是使用混合溶剂来增大溶解度，以苯为例，大量乙醇(或乙酸)的加入会使苯在水中的溶解度大大增加，这称之为水溶助长作用。其原因在于:相当大量的乙醇(或乙酸)的加入大大改变了溶剂的性质，而在增溶作用中，表面活性剂的用量相当少，溶剂性质也无明显变化。

3)增溶作用不同于乳化作用。增溶后不存在两相，溶液是透明的，没有两相的界面存在，是热力学上的稳定体系。而乳化作用则是两种不相溶的液体，一种分散在另一种液体中的液一液分散体系，有巨大的相界面及界面自由能，属热力学上不稳定的多分散体系。

4)增溶作用不同于一般的溶解。通常的溶解过程会使溶液的依数性，如冰点下降，渗透压等有很大改变，但碳氢化合物被增溶后，对依数性影响很小，这说明在增溶过程中溶质没有分离成分子或离子，而以整个分子团分散在表面活性剂溶液中，因为只有这样质点的数目才不会增多。

5)增溶作用是个自发过程，被增溶物的化学势增溶后降低，使体系更趋稳定。表面活性剂与降解微生物之间作用关系(2005 ). "鼠李糖脂生物表面活性剂对石油烃污染物生物降解影响的研究".

表面活性剂对降解菌的毒性：

在选择表面活性剂用于生物修复体系时，必须首先考虑其毒性。表面活性剂对降解微生物的毒性主要表现在以下两个方面(HeleniuS&simons，1975):一是表面活性剂对微生物细胞膜的破坏和渗透作用;二是表面活性剂分子与微生物细胞的某些功能蛋白质之间发生作用，使蛋白失去原有功能。表面活性剂对降解菌的毒性可能降低微生物的活性甚至导致其死亡。因此，在选择表面活性剂时，更倾向于低毒或无毒的生物表面活性剂。

表面活性剂的生物降解：

表面活性剂本身被降解对污染物的降解会产生正负两方面的影响。

正面影响包括:表面活性剂的降解增加了降解体系的能量和生物量，从而提高了污染物的降解速率，这得益于表面活性剂作为主要基质被降解的同时，污染物通过共降解代谢作用被降解(volkeringctal.，1998);其次，表面活性剂的降解减少了对降解菌的毒性;另外，表面活性剂的降解也消除了其二次污染。

表面活性剂降解的负面作用表现为:表面活性剂比污染物优先降解，因而减小了污染物的降解速率;其次，表面活性剂的降解导致反应体系中溶解氧和营养盐的不足，从而限制了污染物的降解。

表面活性剂在菌细胞膜上的吸附：

菌细胞生物膜由大量的磷脂分子组成，磷脂与表面活性剂有类似的结构和性能，因而细胞膜对表面活性剂具有较强的吸附作用，这会降低表面活性剂在水相中的浓度，进而可能影响到污染物的脱附速率，同时改变了细胞膜的通透性，使疏水性有机物的跨膜速率加快，这有利于提高降解速率

表面活性剂提高污染物生物可利用性的作用机制主要包括以下三个方面: 一是通过乳化作用，使得含非水溶性有机污染物的有机相与水相的接触面积大大增加;

二是通过胶束增溶作用，增加有机污染物在水中的表观溶解度

三是通过降低界面张力包括固体颗粒与表面活性剂之间、间隙水与有机物之间以及污染物分子与表面活性剂分子之间的界面张力，从而促进污染物从固相到水相的迁移速度。

其中，第一个作用机理是污染物以非水溶液体形式存在时才会发生，而后两种作用机理则能够增大基质从固相向水相的传质速率。

生物表面活性剂（鼠李糖脂）

(2005 ). "鼠李糖脂生物表面活性剂对石油烃污染物生物降解影响的研究".

生物表面活性剂是由微生物在一定培养条件下产生的一类集亲水基和憎水基于一体的具有表面活性的代谢产物。

和传统的化学合成表面活性剂相比，生物表面活性剂具有以下显著特征和优点：

(1)较低的表面张力和界面张力。生物表面活性剂通常比合成表面活性剂化学结构更为庞大和复杂，具有更多的活性基团，可以更好地吸附于油水界面，改善油水界面性状，因而在降低水一气及油一水界面张力方面更加有效。

(2)耐温性:有些生物表面活性剂在90℃的高温下仍可保持其表面活性。

(3)耐盐性:生物表面活性剂在10%的盐溶液中仍不沉降或析出，而化学合成表面活性剂在2-3%的盐溶液中就会失活。

(4)可生化降解性:生物表面活性剂在水体或土壤中都易于降解。

(5)低毒或无毒，对环境友好;

(6)可原位合成，因而有可能大大降低其使用成本。

另外，通过生物方法引入化学方法难以合成的新基团，使得生物表面活性剂化学结构具有多样性，从而可能使其具有某种特殊功能(Bnaat，1995)。可见，生物表面活性剂是一种公认的多功能化学处理剂，它一方面具有化学合成表面活性剂的共性，另一方面又有稳定性好、抗盐性强、受温度影响小、能被生物降解、无毒等优点。

生物表面活性剂主要具有下列作用：

降低表面张力和界面张力

乳化作用

分散作用

增溶作用

发泡作用

除了表面活性剂的结构与浓度以外，油/水体积比、电解质、有机溶剂、温度、pH、混合强度、粘度等也会影响上述作用的发挥。

生物表面活性剂的生理学功能：

对生物表面活性剂的生理学功能还不很清楚。虽然大多数生物表面活性剂被认为是次级代谢产物，但其中一些能通过促进营养物传送或调节微生物与底物之间的相互作用，从而对微生物的生存起重要作用。一般来说，生物表面活性剂的生理学功能都与其两亲性有关。许多微生物在以非水溶性底物中生长时会产生生物表面活性剂，这些生物表面活性剂可能以两种形式存在，一种是胞外分泌物，另一种是胞壁结合型。一般认为，分泌到胞外的生物表面活性剂可以增强非水溶性底物的乳化作用和溶解作用，以确保底物的及时供给从而维持微生物的生长;而结合在细胞壁上的生物表面活性剂能够调节细胞表面的疏水性，提高其与疏水性基质之间的亲和力，有利于微生物的吸收转化。但某些微生物在以水溶性底物生长也会产生生物表面活性剂，这说明生物表面活性剂的产生不仅仅是微生物细胞强化疏水性基质吸收的需要，可能还具有其它的生理功能。除此之外，很多生物表面活性剂具有杀菌活性，并在细菌滑动穿越界面的活动中以及适应恶劣环境的代谢过程中发挥特殊作用。

应用实例：

Zhnag等(1997)测试了鼠李糖脂对菲的溶解度和生物可利用性的影响，发现两者都得到了提高。在油污染的土壤中加入鼠李糖脂，污染土壤中烃类化合物的降解率显著提高C(hrstiofi&Ivshina，2002)。在模拟土壤系统中加入槐糖脂，烃类的去除率由81%增加到93-99%，烷烃矿化度由17%增加到48%(Kosarci，1993)。在利用微生物处理压舱水中的油污染时，降解体系中加入脂肤类生物表面活性剂，油类污染物的降解率大大提高(Olivear，2000);而400ug/ml的这种生物表面活性剂可使有机氯杀虫剂硫丹的生物降解率提高30-40%(Bnaat，etal.，2000)。在用土壤细菌降解石油烃污染物时，加入生物表面活性剂不仅可以起促进作用，而且能增大烷烃的降解范围。

生物表面活性剂可以促进烷烃和菲、蔡、二苯胺等芳香族化合物的降解

鼠李糖脂作为一种重要的生物表面活性剂，具有很强的表面活性和乳化性能，可作为润湿剂、乳化剂等应用于食品、制药、日用化妆品和石油工业中，又由于其较强的抗菌性能和抗毒活性，在活性污泥处理中也有应用。

鼠李糖脂晶体为无色方形片状，易溶于醚、醇、丙酮、氯仿、乙酸乙脂、重碳酸钠等，几乎不溶于水和石油醚。一些文献推断Rl和扩分别是合成好和扩的前体。Rl和扩占糖脂总量的40%左右【(2002). "铜绿假单胞杆菌发酵生产鼠李糖脂的研究"】。

与许多其它的次级代谢产物相比，生物表面活性剂的生产是在细胞用尽1个或多个基本元素之后才会产生的。表面活性剂是在细胞指数生长期后大量生长的细胞里所产生的135】。但正因为要与大量生长的细胞相竞争能量，所以这个也就是表面活性剂产率一直很低的原因。

率应该会出现转折点。此时溶液的浓度即为鼠李糖脂的临界胶束浓度。

鼠李糖脂分析测试方法

（通过测定鼠李糖的含量换算出鼠李糖脂的含量）在分析测试鼠李糖脂时，没有直接的分析测试方法，主要是因为鼠李糖脂有四种分子结构，各种分子结构在鼠李糖脂中所占的比例不同，但鼠李糖是水解鼠李糖脂的脂肪酸链后所得到的结构。其结构比较简单，其分析比较准确、简单，所以在测试鼠李糖脂浓度时，就用鼠李糖的浓度来间接表示。而鼠李糖脂与鼠李糖的换算比例为3:1，即鼠李糖脂浓度是所得到的鼠李糖浓度的三倍。

(HPLC一ESI一MS)类生物表面活性剂结构的传统方法是借助柱层析和薄层层析等分离方法将各个组分分开后，再通过各种质谱、核磁共振等手段来进行鉴定。由于微生物所产鼠李糖脂同系物性质十分相似，利用传统的分离方法很难将各个组分完全分开，而且其繁杂的操作可能会导致某些组分的流失，因而难以给出全面的化学组分信息。近年来发展起来的高效液相色普电喷雾离子化质谱技术(HPLC一ESI一MS)集分离和鉴定于一体，具有分辨率高和分析速度快等优点，已广泛应用于结构相近的复杂混合物的分析。(2005 ). "鼠李糖脂生物表面活性剂对石油烃污染物生物降解影响的研究".】

鼠李糖脂对有机物发酵的作用

有机物通常被用作生物表面活性剂的底物。由于有机物不溶于水，所以它的发酵作为一个多相培养体系和糖类的发酵呈现出明显的区别，也就是说，在有机物的发酵中，有机物的分散对微生物的生长是相当重要的。据推测，表面活性剂的生物功能与有机物的摄取有关，因而采用这类底物会引起所吸活性剂的自动释放【(2002). "铜绿假单胞杆菌发酵生产鼠

这类生物表面活性剂有助于培养基中烃基质的乳化，因而能够刺激微生物对烃的摄取并得以更好的生长。鼠李糖脂可以使营养缺陷型菌株恢复利用有机碳源的能力。当培养基中营养成分较少，而只含有大量的碳源时，加入一定量的搪脂将使细菌的生长速率加快。而且细菌本身产生的糖脂对其自身生长的刺激作用最为显著。但是目前对于细菌利用碳水化合物时起关键作用的细胞组成仍然知之甚少【(2002). "铜绿假单胞杆菌发酵生产鼠李糖脂的研究"】。

微生物：

培养基中主要包括下列营养成分:碳源、氮源、无机盐、生长素、水。其中无机盐中的磷、硫、钾、钠、钙、镁等为主要元素，铁、铜、锌、锰、硼、铝、钻等为微量元素[26]。

影响微生物生长的环境因素主要是：温度、氧气供给量、辐射、氢离子浓度等。

影响发酵温度的原因主要是因为发酵过程中要产生发酵热。发酵热包括生物热、搅拌热、

蒸发热及辐射热等。【(2002). "铜绿假单胞杆菌发酵生产鼠李糖脂的研究"】。

pH值对发酵的影响【(2002). "铜绿假单胞杆菌发酵生产鼠李糖脂的研究"】。

pH值对微生物的生长和代谢产物积累都有很大影响。不同种类的微生物对pH值的要求不同，大多数细菌的最适pH为6.5一7.5，具体由各个菌种决定。

pH值对微生物的生长繁殖和代谢形成的影响有以下几个方面:

(1)pH值影响酶的活性，当PH值抑制菌体中某些酶的活性时，使菌体的新陈代谢受阻;即使酶的体系已形成，但由于环境pH的不同，使酶的活性受到抑制，因而改变了代谢产物的形成;

(2)pH值影响微生物细胞膜所带电荷的改变，从而改变细胞膜的渗透性，影响微生物对营养物质的吸收及代谢产物的排泄，因此影响新陈代谢的正常进行。

(3)pH值影响培养基某些组成分和中间代谢的离解，从而影响微生物对这些物质的利用;

(4)pH值的不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变。

(5)有时，离子毒性作用也由于pH的变化而间接形成。即当在环境pH较低的情况下一些不分解的分子透过细胞壁，在中性的内部就发生离解，从而改变细胞内部的组成。一般当使用有机酸作缓冲液时，抑制作用就是这种效应的结果。

研究现状：

【(2005 ). "鼠李糖脂生物表面活性剂对石油烃污染物生物降解影响的研究".】

考察了鼠李糖脂生物表面活性剂对铜绿假单胞菌(P. aeruginoas)Ps一1降解烷烃的影响，并初步探讨了其强化烷烃降解的机理。

（1）在降解体系中加入鼠李糖脂可显著提高正十六烷的降解速率，生物表面活性剂主

要是通过三种作用方式来提高烷烃的生物可利用性:一是通过乳化作用，将烷烃大液

珠分散成小液滴，大大增大烷烃与水相之间的界面面积以及与降解菌细胞之间的接触

机会。二是鼠李糖脂通过增溶作用将烷烃包裹于胶束内，有助于烷烃分子通过两亲性

通道进入细胞内。三是鼠李糖脂使细胞表面的疏水性增大，菌细胞与烃类化合物之间

的亲和力增强，有利于烷烃的吸收和转化。鼠李糖脂引起细胞表面疏水性增强的主要

原因是通过溶解或络合作用导致菌细胞外膜中脂多糖的流失。

（2）表面活性剂对多环芳烃生物降解的影响与所采用的表面活性剂的类型及使用

浓度密切相关。在菲降解过程中，鼠李糖脂同时被降解而SDS（化学合成的表面活性剂）不被降解。在适宜的浓度范围内，菲的降解率随鼠李糖脂浓度增大而提高，这一方面是由于鼠李糖脂的增溶作用增大了菲在水相中的溶解度从而提高了其生物可利用性，另一方面，鼠李糖脂作为共代谢基质被降解增加了降解菌的生物量，从而提高了菲的降解速率。但当体系中表面活性剂浓度远大于其CMC时，鼠李糖脂被优先降解而抑制了菲的降解;SDS则由于胶束束缚作用而使得菲的降解率大大降低。

表面活性剂在石油污染生物治理中的应用

氯酚

氯酚是苯酚分子上的氢原子被氯原子取代后形成的一类化学物质。根据氯代原子的

多少，可以分为一氯苯酚(3 种同分异构体)、二氯苯酚(6 种同分异构体)、三氯苯酚(6 种

同分异构体)、四氯苯酚(3 种同分异构体)和五氯酚。

氯酚由于它的芳环结构和氯代原子的存在而具有很强的毒性和稳定性。这是由于苯

环上的π电子和氯原子的P 电子形成了稳定的共轭体系，同时氯原子的存在抑制了苯环裂解酶的活性，从而增加了它们的抗生物降解能力，并且这种抗生物降解能力随氯原子

取代位置和取代数量的不同而不同.

氯酚的来源、用途

氯酚类化合物(CPs)作为一类非常重要的工业有机化合物，被广泛应用于染料、防腐剂、除草剂、杀虫剂和杀菌剂等的生产中，氯化芳烃的泄漏和含氯有机物的焚烧等也会产生氯酚。在亚洲、非洲和南美洲，还用氯酚防治血吸虫病。此外，石油相关产业、纺织工业和制浆造纸漂白工业有氯漂白过程，以及饮用水使用氯气杀菌过程等都会产生一些氯酚及其衍生物[8-13]。作为工业原料，一氯苯酚通常用于生产多氯酚，美国一氯酚年产量约1.9 万吨。二氯酚通常用于生产2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)，年产量高达约4 万吨。三氯酚常被用作抗菌剂，如纺织品的防霉剂、木材和胶生产过程的保护剂等。2,4,5-三氯酚被用于生产2,4,5-三氯苯氧乙酸(2,4,5-T)及其相关产品，2,4,6-三氯酚不仅可用作皮革和木材的防腐剂，也是合成四氯酚和五氯酚以及其它杀菌剂的生产原料，以上两种三氯酚和2,3,4,6-四氯酚的产量大约700 吨。因此，在许多工业化国家，氯酚的生产规模非常庞大[14-18].

氯酚的环境行为:

吸附和挥发: 酚类的分配系数比较小，随着氯酚分子中氯原子的增加，氯酚的分配系数增加，因此对沉积物和悬浮物上有机质的亲合力增强。氯酚在常压下的挥发速度很慢。2-氯酚在20℃时蒸汽压为2.2 mmHg，具有从水中挥发的趋势，但它的高水溶性和高溶剂化作用减弱了它的挥发性。对水环境中的绝大多数氯酚来说，挥发不是其重要消失途径。

氧化和水解: 酚可在水中受分子氧的进攻而被氧化，因此在充气好的水中，非光化氧化的可能性颇大。但在天然水体中，多氯代酚不易被氧化。因为苯环的负电荷密度高，共价作用强，故不易发生水解作用。

氯酚的残留: 氯酚广泛分布于水体表面，其浓度根据废水排放源的不同而存在很大的差异。降雨和水的流动在很大程度上影响了各种氯酚浓度的变化。

氯酚的危害:

氯酚是一类典型的难降解有机污染物，其中很多化合物被认为具有致癌、致畸、致突变的效应和遗传毒性。近年来的研究表明，某些氯酚还是内分泌干扰物或是潜在的内分泌干扰物，当它们长期低剂量存在时，容易使人和生物的内分泌系统紊乱。氯酚的难降解性使其在环境中长期残留，降解周期长，很难从环境中除去。氯酚的毒性随氯取代基的增多而越来越大，而氯取代基数目相同时，通常对位取代酚一般比邻位和间位取代酚毒性大。

1 含氯酚废水的处理方法

从原理上来讲，处理含酚废水的主要方法分为：物化法、生化法、化学法。

1.1常规物化法: 酚类化合物是极易溶于水的物质，要从水中分离出酚，能使用的物理化方法有吸附、萃取、液膜、气提法等。

1.1.1 吸附法

吸附法属最原始的一种设备简单、操作方便、吸附量大、吸附选择性高并且只适用

于低浓度废水、需预处理或三级处理配合的处理含酚废水的方法。此法是利用一些多孔

吸附剂的较大的比表面积表现出的较强的吸附性能，将废水中的酚类化合物吸附，吸附

剂吸附饱和后可解吸、再生使用，酚类化合物也可以回收利用。目前较广泛采用的固体

吸附剂有活性炭、磺化煤、大孔树脂等

1.1.2 盐析法

盐析法是通过盐析作用将酚类化合物析出。通过酚类化合物的析出，降低了水中的

酚类物质含量，从而降低含酚废水的危害。对于含有2 %～3 %酚的废水,可用氯化钠以盐析的形式将酚析出。

1.1.3 萃取法

溶剂萃取法是工业上常用的处理高浓度含酚废水及回收的方法之一。此法是利用酚

在萃取剂及水中的不同溶解度，采用与水不相溶的有机萃取剂，从废水中将酚萃取出来。溶剂萃取法常用的萃取剂有苯、汽油、醋酸丁酯、丁醇等。

1.1.4 液膜法

液膜法采用水包油包水体系除酚——外相为含酚废水，内相为接受液，中间的液膜

为能溶解酚类物质的有机相，利用酚类物质在各相中的溶解度差，通过液膜的快速传递，进行萃取与反萃取，从而达到净化废水的目的。其中，乳状液膜分离技术是膜分离技术

中有效处理高浓度含酚废水的方法之一，具有效果好费用低等优点。但是乳状液膜法需

制乳、破乳等工序，工艺流程较复杂。此外，在分离过程中的乳液溶胀和液膜破裂等问

题限制了内相浓缩液浓度的进一步提高。

鼠李糖脂资料

表面活性剂综述 皂素（saponin) 烷基多苷（Alkyl polyglucosides） 表面活性剂： 表面活性剂是一类集亲水基和憎水基于一体，可显著降低溶剂的表面张力或液一液界面张力的一类化合物。其分子结构一般包括长链疏水基团和亲水性离子基团或极性基团两个部分。通常，表面活性剂分子的两个部分的基团是不对称的。此种结构上的两亲特点，决定了表面活性剂的许多物理化学性质，是产生表面活性的内在原因。 不仅具有很高的活性，即在水中加入很少量就能使水的表面张力大幅度地降低，而且还具有独特的渗透;润湿和反润湿(防水、防油);乳化和破乳:发泡和消泡;洗涤、分散与絮凝，抗静电，润滑和加溶等应用性能。从广义上讲，可将表面活性剂称为这样一类物质即在加入很少量时就能明显改变体系的界面性质和状态的物质。 表面活性剂的化学结构特点： 表面活性剂是由性质不同的两部份组成。一部份是由疏水亲油的碳氢链组成的非极性基团，另一部份为亲水疏油的极性基。这两部份分别处于表面活性剂分子的两端，为不对称结构。因此表面活性剂分子结构的特性是一种既亲油又亲水的两亲分子。它不仅能防止油水相排斥，而且具有把两相连接起来的功能。 表面活性剂的分类：

按表面活性剂有水溶液中能否解离，分为离子型与非离子型表面活性剂。而离子型表面活性剂又按产生电荷的性质分为阴离子、阳离子型和两性离子型; 按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为水溶性和油溶性表面活性剂;前者占多数，但后者日益重要，只是其品种不多。 按分子量分类，可将分子量大于104者称为高分子表面活性剂，在103一104称为中分子量表面活性剂及分子量大于102一103者称为低分子量表面活性剂。 还有按表面活性剂的功能来进行分类的。有表面张力降低剂、渗透剂、润湿剂、乳化剂、增溶剂、消泡剂等。 表面活性剂的性质： 表面活性剂的两亲特性使其能定向地吸附于两相界面上，亲水基一端朝向水相，疏水基一端朝向油相，从而降低了水溶液的表面张力或油水界面张力。表面活性剂在界面上吸附越多，界面张力降低得越多。表面活性剂在溶液表面的吸附量随溶液浓度增大而增多，当表面活性剂浓度达到或超过某一数值后，表面吸附量不再增加。此时溶液中的表面活性剂分子会从单体缔合为胶态聚集物，即形成胶束。胶束内部是由表面活性剂憎水基形成的疏水性内核;胶束外部是由亲水基组成的外壳。表面活性剂在溶液中形成胶束时的浓度称为临界胶束浓度(Critical micellar concenrtation，CMC)。CMC可作为表面活性剂的表面活性的一个量度。CMC越小，则表示此种表面活性剂形成胶团所需浓度越低，因而，改变表/界面性质，起到乳化、增溶等作用所需的浓度也就越低。表面活性剂在固一液界面上的吸附作用，如土壤一水或故态有机物一水界面，同样可降低固一液界面张力，促进有机污染物分子脱离固体表面。 当表面活性剂达到一定浓度后，活性剂分子形成球状、层状或棒状的聚集体，它们的亲油基团彼此靠在一起，而亲水基团向外伸向水相，这样的聚集体叫做胶束。能够形成胶束的最低表面活性剂浓度叫做临界胶束浓度，简称cMc。 表面活性剂的水溶液当表面活性剂浓度超过临界胶束浓度(CMC)时，能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著提高的现象称之为表面活性剂的增溶作用。 水溶液中表面活性剂的存在能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增加，此即表面活性剂的增溶作用。 增溶作用为一胶团现象，与表面活性剂在溶液中形成胶团有密切关系。胶束具有疏水性的微环境，对有机物的增溶作用显著，可大大提高憎水性有机物在水相的表观溶解度。表面活性剂的增溶作用与表面活性剂的结构、被增溶物的结构密切相关。另外，溶液中所存在的有机添加物和无机盐以及温度等环境因素也会对增溶作用具有明显影响。表面活性剂对难溶性有机污染物的增溶作用受表面活性剂的种类和浓度、胶束的结构、有机物的性质、表面活性剂的HLB值、无机电解质、环境温度、共存有机物等因素的影响。 增溶作用的特点: 1)只有在表面活性剂浓度高于CMC时增溶作用才明显表现出来，也就是微溶物溶解度的增加是由于胶团的形成，表面活性剂浓度越大(>CMC)，胶团形成的越多，微溶物也就溶解得越多。 2)增溶作用不同于水溶助长作用。水溶助长作用是使用混合溶剂来增大溶解度，以苯为例，大量乙醇(或乙酸)的加入会使苯在水中的溶解度大大增加，这称之为水溶助长作用。其原因在于:相当大量的乙醇(或乙酸)的加入大大改变了溶剂的性质，而在增溶作用中，表面活性剂的用量相当少，溶剂性质也无明显变化。

鼠李糖脂的提取与纯化

鼠李糖脂的提取与纯化：用1mol/LNaOH调培养48h发酵液(发酵时间待定)的pH值至8.0后8000r/min离心10min除菌体，上清液用36%HCl调pH值至2.0，然后以V(上清液):V(氯仿):V(甲醇)=3:2:1萃取15min，静置分层，收集下层液用旋转蒸发仪（50℃）浓缩至50ml，溶剂自然挥发干后即得纯鼠李糖脂。将鼠李糖脂溶于0.05mol/LNaHCO3溶液中得鼠李糖脂溶液[1]。 之前的这种提取方法可以得到纯的鼠李糖脂。 关于发酵液中鼠李糖脂的含量检测。有文献提到用电喷雾质谱ESI-MS来检测鼠李糖脂的含量。还有一种主要用分光光度计和标准曲线的方法来做。如下：一、材料、仪器及方法 鼠李糖、苯酚、浓硫酸、尿素、Na2HPO4、KI~P04、Mgs04·7H20、CaC12·2H20均为国产分析纯。紫外可见分光光度仪。 鼠李糖标准母液的配制：取鼠李糖于105℃烘干至衡重，精确称取25 mg 溶于250 mL容量瓶中，蒸馏水定容，摇匀即得0.10 g/L鼠李糖标准母液。 苯酚溶液的配制：苯酚用水浴加热后溶解，称取100 g，加铝片0.10 g，氢氧化钠0.05 g，蒸馏收集182 ℃的馏分。取馏出液6.00 g，加水100 mL，置于棕色瓶中，备用。 样品的测定：种子培养基接种生物表面活性剂产生菌L Y4，发酵16 h，此时菌株处于对数生长中后期，以此时的发酵液作为种子液。接种量5％，200 r/min～240 r/min，发酵周期为2 d。将发酵液过滤除去过量的植物油（与他用的培养基有关，其中添加了植物油），准确移取滤液0.5 mL稀释至100.0 mL，取2.0 mL 稀释液(按鼠李糖标准曲线绘制中的方法显色)于482 nln处测其吸光度值，同时以蒸馏水作对照，由回归方程得鼠李糖的含量，鼠李糖的含量乘以相关系数3即为鼠李糖脂的产量。 二、鼠李糖标准曲线的绘制 分别移取鼠李糖标准母液2.5 mL、5.0 mL、7.5 mL、10.0 mL、12.5 mL、15.0 mL、17.5 mL、20.0 mL于50 mL容量瓶中，蒸馏水稀释定容。取2.0 mL标准溶液，以蒸馏水作对照，分别加入1.0 mL苯酚溶液，摇匀，迅速加入5.0 mL 浓硫酸，振摇5 min后于100℃水浴中加热15 min，而后置于冰水中迅速冷却10

鼠李糖脂农业应用介绍

鼠李糖脂在绿色农业中的应用 一、鼠李糖脂简介 1.1 来源及结构 鼠李糖脂是由铜绿假单胞菌在一定培养条件下，通过生物合成的方法产生出的具有表面活性的糖脂类产物，它由鼠李糖元和脂肪酸组成，其分子结构通式为： R1: R1=α-L吡喃鼠李糖基R2: R1=H R2=β羟基癸 酸R2=β羟基癸酸 鼠李糖脂的分子结构中既有极性基团又有非极性基团,是一类中性两极分子。亲水基团是非离子形式的单糖、二糖、多糖、羧基、氨基或肽链，疏水基团由带羟基的脂肪酸组成。 1.2鼠李糖脂粗提纯品组分构成 鼠李糖脂生物表面活性剂是生物发酵制品，粗提纯的产品中还含

有一些如糖脂、多糖、甘油、有机脂肪酸等代谢物，另外还包括少量的蛋白类物质，如菌体细胞蛋白、核酸蛋白、多糖类蛋白等。 1.3鼠李糖脂主要功能特点 鼠李糖脂是目前生物表面活性剂中最重要、应用最广泛的一类，它属于水溶性阴离子生物表面活性剂，具有降低界面张力、增溶、乳化、渗透、润湿等多种功能，同时它又具有较好的热稳定性和化学稳定性，在90℃时仍具有很好的表面性能，并且能被微生物100%降解，是典型的环保型绿色产品。 1.4鼠李糖脂已获得的绿色认证 （1）急性经口毒性试验LD50＞5000mg/kg·Bw，属实际无毒。 （2）2004年，美国环保署即通过了鼠李糖脂作为生物农药的备案（PC Code 110029）。 （3）纽约州环境保护部固体和危险材料农药管理局，新的活性成分鼠李糖脂登记农药新产品的注册文件（EPA注册编号72431-1）。 （4）鼠李糖脂作为一种新的活性成分，申请登记生物杀菌剂的联帮登记公告。2003年5月7日（68 FR 24456）。 （5）美国环保署（EPA），关于鼠李糖脂生物表面活性剂在食品中、农药化学品中的容许量申请及批复。（68 FR 25026和68 FR 16796） 1.5 鼠李糖脂农业应用方向 （1）添加于肥料中提高肥料利用率，增强肥效； （2）直接作为生物农药或添加于农药产品中，增强药效； （3）用于土壤调节，增强土壤活力；

膏状鼠李糖脂 (1)

膏状鼠李糖脂 编号名称单位规格 北京华越洋WX087 鼠李糖脂瓶100mg 北京华越洋WX088 鼠李糖脂瓶1g 膏状鼠李糖脂基本信息： 棕色膏状物，纯度90％以上。 分子量600.05 pH值3.5-4.5 表面张力：29MN/m CMC：26-50mg/L 华越洋膏状鼠李糖脂为单鼠李糖脂和双鼠李糖脂的混合物：单鼠李糖脂Rha-C10C10(Rf2)和双鼠李糖脂Rha-Rha-C10C10(Rf2)，其中单双鼠李糖脂的质量比值约2:1。 膏状鼠李糖脂溶解性： 可以溶于有机溶剂如甲醇、氯仿、乙酸乙酯、乙醇、DMAC（二甲基乙酰胺）等。此膏状物直接溶于水后，为白色乳状液；若将其溶于偏碱性水溶液，得到澄清透明溶液，所以用温度略高于室温（50度）的弱碱性水溶液（pH8-9）溶解膏状鼠李糖脂；当pH<4.0则为沉淀形式。 鼠李糖脂的用途： 日化工业：华越洋鼠李糖脂作为表面活性和乳化性能强的生物表面活性剂，还可作为润湿剂、乳化剂等应用于食品、制药、日化，又由于其较强的抗菌性能和抗病毒活性，在临床

医学中也有应用。 采油工业：一次和二次采油后，原油的平均采收率只有30％-35％左右。其中最主要的原因之一是由于粘滞力和毛细血管作用力的存在使得残余原油表面张力较大，原油以不连续的油块和油珠被圈捕在油藏岩石孔中。若能在其中注入生物表面活性剂，则可降低残余原油表面的张力，使残油从岩石孔中被驱赶出来，进而提高原油的采收率。 环境治理：具有生物可降解、环境友好性，其用途非常广泛。处理含油废水和修复被芳香烃或原油污染的土壤。许多化学合成表面活性剂由于难降解、有毒及在生态系统中的积累等性质而破坏生态环境，相比之下，生物表面活性剂则由于易生物降解、对生态环境无毒等特性而更适合于环境工程中污染治理。 膏状鼠李糖脂来源： 为微生物发酵所得次级代谢产物，发酵液经高温灭菌、过滤去除菌体、结晶、萃取、蒸发、再结晶等工艺而成膏状鼠李糖脂。 膏状鼠李糖脂保存： 常温密闭保存。

鼠李糖脂在生态农业中的应用

鼠李糖脂在生态农业中的应用 一、鼠李糖脂简介 1.1 鼠李糖脂的来源 鼠李糖脂通常是由铜绿假单胞菌在一定培养条件下，通过生物发酵的方法产生的具有表面活性的糖脂类产物[1]。1949年，Jarvis和Johnson最早对使用铜绿假单胞菌（Pseudomonas spp.）生产鼠李糖脂进行了报道[2]。目前，人们通常采用假单胞菌（Pseudomonas spp.）发酵生产鼠李糖脂。发酵法的关键是首先筛选出性能优良的高产菌株，然后再进行培养条件的优化来提高产量、降低成本。培养基中的碳源是决定生物表面活性剂产量和结构的重要因素。鼠李糖脂在菌株培养中生产的限制条件是发酵过程中累积的次级代谢产物，这些限制条件不包括碳源，而氮源和磷则会限制鼠李糖脂的生产[3]。鼠李糖脂发酵的关键首先是能筛选或者构建出鼠李糖脂产量高的菌株，然后再对合适的生产菌株的发酵的各种条件进行优化，从而达到高产量低成本的目标。条件优化主要从碳源、氮源、无机盐离子以及pH、温度等方面来进行[4]。 目前主要通过代谢工程和基因工程方法来提高鼠李糖脂产量，这些策略的主要目的是：(a)不使用化学消泡剂获得高浓度的鼠李糖脂；(b)利用可再生资源生产鼠李糖脂，降低生产底物成本；(c)控制生产过程中的其他产物，获得单一的鼠李糖脂而不是混合物；(d)建立鼠李糖脂的非致病性生产菌株；(e)寻常基础材料生物催化鼠李糖脂的生产[5]。实际工业生产中，鼠李糖脂生产条件的优化主要是通过添加脂肪酸、生产菌株随机突变、控制发酵pH值、控制底物摄取量和运用Tween-80及Triton X-100提高鼠李糖脂的产量。之前有研究者将鼠李糖基转移酶复合物I(Rh1AB)在相对较安全的生产宿主恶臭假单胞菌KT2440中异源表达，但是产量提高的很少[6]。可以通过构建工程菌株提高鼠李糖脂产量，之前有研究证明自转运酯酶参与了细胞膜的形成和运动，也参与了脂类的运输，当敲除自转运酯酶基因，鼠李糖脂产量明显降低，由此可知，自转运酯酶也参与了鼠李糖脂的形成，过量表达自转运酯酶EstA[7]和鼠李糖基转移酶复合物I(Rh1AB)提高鼠李糖脂产量[8]。 1.2 鼠李糖脂的结构

生物表面活性剂鼠李糖脂应用于重金属污染处理的技术

生物表面活性剂鼠李糖脂应用于重金属污染处理 的技术基础 赵力金艳方 （北京沃太斯环保科技发展有限公司、大庆沃太斯化工有限公司） 1前言 对重金属污染土壤的控制和治理问题，涉及到的标准有《土壤环境质量标准》（GB15618-1995），《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84)，《地下水质量标准》（GBT 14848-93），《土壤环境质量评价标准限量》(HJ 350-2007)，《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）等，这些标准从不同的角度都规范了一些重金属的最离极限含量。涉及到的重金属有：镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍、硒、铍、锑、银、铊等等，砷和硒虽不是重金属，但由于它们的毒性与重金属相似，也列入到重金属污染类。 重金属以化合物、离子形态存在于土壤中，从土壤颗粒表面及土壤结构内部脱离、转移到土壤颗粒之间的水份中，并保证这些水份在一定的流动状态下，不再回到土壤表面，从而实现被淋洗出土壤体系、或者在外加电场条件下定向移动到阴极、或被植物根系吸收，是工程技术要解决的关键问题。 已经有科学家和工程技术人员找到了很多解决这个问题的办法，表面活性剂技术和螯合（络合）技术已经被证明有很好的功效，选择非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂，与螯合剂复配成工作液体，或者选择兼有两者功效的物质做为工作液，在实验室和小型的现场都见到了很好的去除重金属的效果。 从环境工程的角度出发，对污染物的处理工程，要求应用的技术手段和方法，不能产生其它的对环境有污染的结果。所以近年来在土壤重金属污染修复研究中，大多数的技术人员都采用了非离子、阴离子性的生物表面活性剂做为工作液体或者环境液体的添加物，取得了一批成果。这些非离子、阴离子性的生物表面活性剂能满足所有工程技术的要求，包括表面活性（改变土壤颗粒表面润湿性）、螯合剂的功能（减小金属离子与土壤颗粒表面的结合力，可以使金属离子以螯合态稳定的存在于土壤颗粒间的水系统中），同时这些表面活性剂不论是残留在土壤中，还是被淋洗出土壤系统，都极易被其它环境微生物以营养物质利用而消失。 2、鼠李糖脂生物表面活性剂介绍 鼠李糖脂是由假单胞菌或伯克氏菌类产生的一种生物代谢性质的生物表面活性剂。是一种研究时间最长、应用技术最为成熟的一种生物表面活性剂，它在土壤、水体和植物中都自然存在，属于一种糖脂类的阴离子表面活性剂。 2.1理化性能 （1）鼠李糖脂的分子量通常在476~766g/mol之间， （2）临界胶束浓度在20~200mg/L. （3）鼠李糖脂的HLB值还没相关报道，按通常的计算方法，通过对官能影响的分析计