生物表面活性剂生物合成的研究进展-中国表面活性剂网.pdf

维普资讯 土 壤 (Soils)，2005，37(6)：6o=鱼 生物表面活性剂生物合成的研究进展① 崔中利 刘卫东 曹 慧 骆永明 ‘赵其国 f1土壤与农业可持续发展国家重点实验室 (中国科学院南京土壤研究所) 南京 210008； 2南京农业大学农业部农业环境微生物工程重点开放实验室 南京 210095) 摘 要 生物表面活性剂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。因此，其在工业生产上有潜在的广泛应用价值，人们关 于其合成方面的研究逐年增多。但是，由于其是次生代谢产物，传统方法主要是进行高效菌株的筛选，以及研究 不同发酵条件对其产量的影响。近年来，由于基因工程技术的广泛应用，分子生物学、遗传学和酶学等方面的方 法被人们运用于生物表面活性剂合成过程的研究，人们 了解了催化生物表面活性剂合成的各种关键酶、调控基因 的操纵元结构、合成中底物变化的过程等，从而对其生物合成的过程有了更进一步了解。 关键词 生物表面活性剂；生物合成：基因 中图分类号 S153．6+2 生物表面活性剂是生物 (主要是微生物)合成 发展及其广泛应用，微生物产表面活性剂的机制得 的低分子量、有表面活性的物质，包括糖脂、多糖 到了更深入的研究。Nakano和 Zuber等I发现了 脂、脂肽、脂蛋 白以及 中性类脂衍生物等 l【】。它们 与表面蛋白生物合成基因有关的 3个基因：srfA、 的分子结构主要 由两部分组成：一部分是疏油亲水 srfB 和 srP，并分离到一株在 srfB位置发生突变 的极性基团，如单糖、聚糖、磷酸基等；另一部分 从而增加表面活性蛋 白产量的菌株。 m 等 l【6J 是由疏水亲油的碳氢链组成的非极性基团，如饱和 将 sfP基因导入 Bacillussubtilis并表达 ，发现该基 或非饱和的脂肪醇及脂肪酸等 。和传统的化学合成 因能够诱导Bacillussubtilis生成表面活性剂。本文 表面活性剂相比，生物表面活性剂不仅因合成过程 主要从分子生物学水平介绍国内外生物表面活性剂 及原料简单在成本上 占优势，而且在本身物理化学 合成机理的研究进展。 性质如表面活性、界面活性和破乳性等方面也有 1 不同发酵条件对活性剂合成的影响 明显的优势 2【】，其 已成功应用于增强油类提取 (MEOR)、加快被油污染的海面或土壤的油类降解、 碳源和溶氧条件是生物表面活性剂产量的主要 修复重金属污染的土壤和地下水等 j【；同时生物合 影响因子 ¨J。培养基 中的碳源是决定微生物表面活 成的表面活性剂还有比化学合成物在 自然界中更易 性剂产量和结构的重要因素，有的微生物仅在烃类 被降解的特点。因此，我们可以推断：在不久的将 培养基上生长时才产生生物表面活性剂，但也有的 来，生物表面活性剂在许多方面可以逐渐替代化学 只需要一些糖类和氨基酸就可以产生。钱欣平 01 合成的表面活性剂。 将菜油作为大规模生产生物表面活性剂的首选碳 有关生物表面活性剂的研究最早见于1946年， 源，铜绿假单胞菌则在两类基质中都能产生表面活 ZoBellt41提出：微生物产生的表面活性剂是微生物提 性剂，但是在烃类基质中产量更高一些，烃链长度 高石油采收率的重要机制之一。2O世纪 6o年代之 对培养基中产生表面活性剂的浓度也有显著影响。 后，微生物对烃类乳化机制的研究引起了科学家们 培养基中的其余成份对生物表面活性剂的生产也有 的广泛关注，微生物生产表面活性剂也成为生物技 重要影响，例如C／N可 以决定假单胞菌对糖脂的生 术领域中的一个新课题。随着基因工程技术的飞速 产 ；NaNO3是石蜡酪杆菌 B126(Caseobacterparaf- ① 国家自然科学基金项 目 和中国博士后科学基金项 目 (2003033495)资助。 ·通讯作者 (hcao@njau．edu．cn)