生物表面活性剂的研究

　　【摘要】生物表面活性剂（Biosurfactant）是由微生物产生的具有高表面活性的生物分子。相对于化学合成的表面活性剂，生物表面活性剂对生态系统的毒性较低，且可生物降解。微生物降解是修复多环芳烃（PAHs）污染环境的主要途径之一。添加表面活性剂可提高多环芳烃释放速率，通过减小张力而促进多环芳烃的流动性，从而提高生物可利用性。选择合适的表面活性剂是目前表面活性剂增效修复技术中最为关注的问题。本文以菲为多环芳烃的代表，考察了阴离子型生物表面活性剂鼠李糖脂对水相和泥浆相中菲生物降解作用的影响。

　　【关键词】生物表面活性剂；微生物；降解；皂角苷；增溶作用

　　作者：陈曦

　　前言

　　多环芳烃广泛分布于环境中。由于其潜在毒性、致癌性和致突变效应，对人类健康和生态环境具有很大的危害。生物表面活性剂是微生物在一定条件下培养时，在代谢过程中分泌的具有表面活性的代谢产物。

　　本文以菲为多环芳烃的代表，考察了生物表面活性剂对水相和泥浆相中菲生物降解作用的影响。同时以新配制的菲污染底泥和陈化一段时间的菲污染底泥为研究对象，以考察对污染物解吸附和生物降解作用的影响。

　　1.材料与方法

　　1.1材料

　　1.1.1主要实验材料

　　蛋白膝（BR）、琼脂（BR）、牛肉膏（BR）、正十六烷（AR）、乙酸乙脂（AR）、盐酸（AR）、浓硫酸（AR）、葡萄糖（AR）、鼠李糖（AR）、蔗糖（AR）、菲等。

　　1.1.2培养基

　　富集培养基、斜面培养基：固体牛肉膏蛋白膝培养基、复筛培养基：同富集培养基、2216E固体培养基等。

　　1.1.3主要试验仪器

　　HZQ-FI60恒温振荡培养箱、SW-CJ-1F超净工作台、DNP-9082型电热恒温培养箱、JZ-200型表/界面张力仪等。

　　1.2实验方法

　　1.2.1样品采集

　　沈阳市大嗯拉窑地段细河，污染底泥中表层，置于已灭菌的带盖玻璃瓶中。

　　1.2.2菌种的富集和分离

　　移取2g左右泥样和土样置于盛有生理盐水的三角瓶中，震荡摇匀后，静置10min，分别移取0.5mL上清液到富集培养基中，水样则直接吸取0.5mL至富集培养液中。

　　1.2.3生物表面活性剂的提取

　　取以正十六烷为碳源的培养72h的发酵液离心15min，上清液用6mol/L的HC1调节pH值至2.0，加入等体积乙酸乙脂萃取两次；合并有机相，干燥后，得到浅黄色浆状物，为表面活性剂的粗产物。

　　1.2.4生物表面活性剂的制备薄层分离和纯化

　　将所得到的生物表面活性剂进行分离，用氯仿一甲醇提取后于40℃下减压蒸干，得到部分纯化的生物表面活性剂。

　　1.2.5菲污染底泥的配制

　　底泥样品pH为8.01，有机碳含量为2.71%。将底泥在空气中自然干燥后研磨，过孔径为2.Omm的筛，121℃高温灭菌2h，备用。

　　1.2.6多环芳烃降解菌筛选、鉴定及培养条件

　　降解菌分离自沈阳大嗯拉窑地段细河，经过多次富集培养获得，4℃保存。

　　1.2.7水相中菲的生物降解实验

　　100mL的经高温灭菌三角烧瓶中加入2mL菲的贮备液，待溶剂挥发后，加入20mL经过滤除菌的含不同浓度表面活性剂的基础海水培养基，然后接入S-10-3菌悬液1mL，25℃，180r/min摇床培养。

　　1.2.8泥浆相中菲的生物降解实验

　　100mL三角烧瓶中加入2g菲污染底泥和19mL经过滤除菌的含不同浓度表面活性剂的基础海水培养基，然后接入S-10-3菌悬液1mL，25℃，180r/min震荡培养，定时取样测定菲的含量。以加入0.02%（wt/vol）叠氮化钠的样品为无菌对照。

　　2.结果与分析

　　2.1多环芳烃降解菌S-10-3的鉴定

　　菌株S-10-3在2261E平板上28℃培养48h时，菌落呈乳白色，有光泽，表面光滑，边缘整齐，细胞直杆状，l.0x2.5um。该菌株主要的生理生化特征。

　　2.2表面活性剂对水溶液中菲生物降解的影响

　　对照实验结果表明，在实验周期内，菲的挥发可以忽略不计。没有添加鼠李糖脂时，菌株的生长及菲的降解率随培养时间的增长基本上呈线性增长，这表明菲的生物可利用性为基质从固相到水相的溶解速率所限。各体系中鼠李糖脂的浓度都明显减少，说明菌株S-10-3在降解菲的同时鼠李糖脂也被降解。

　　3.结论

　　（1）表面活性剂对多环芳烃生物降解作用的影响与所采用的表面活性剂种类及使用浓度密切相关。

　　（2）在泥浆相反应体系中，加入表面活性剂可提高菲从固相到水相的传质速率，从而提高其生物可降解性。

　　（3）经陈化后的底泥中污染物的解吸附速率和生物降解率明显降低，说明陈化过程可明显降低污染物的生物可利用性。