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生物表面活性剂 小组成员：申丽、熊一力、高莹、 李徐立、黄江平 演讲：高雅珺 主要内容 一、生物表面活性剂的形成和制备 二、生物表面活性剂的结构与性质 三、生物表面活性剂的应用 四、问题和发展前景 定义：生物表面活性剂是指在一定条件下培养微生物时，在其代谢过程中分泌出的具有一定表面活性的代谢产物。 分类：微生物产生的生物表面活性剂种类很多，依据它们的化学组成和微生物来源可分为糖脂、脂肽和脂蛋白、脂肪酸和磷脂、聚合物和全胞表面本身等五大类。 一、生物表面活性剂的形成和制备 形成：生物表面活性剂多数由细菌、酵母菌、真菌等微生物产生。许多微生物都可能仅靠烃类为单一碳源而生长。微生物要利用这些烃类，就必须使烃类通过外层亲水细胞壁进入细胞，由于烃基水溶性非常小，一些细胞和酵母菌分泌出离子型表面活性剂，另一些微生物产生非离子型表面活性剂。有时候一种细菌在不同的培养基下和不同的环境中可分泌形成不同的表面活性剂。 制备：主要分为培养发酵、分离提纯、粗产品纯化三大步骤。 培养发酵：酶促进反应合成生物表面活性剂,是一种体外生产方法，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 分离提纯: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、真空过滤等方法 粗产品纯化：粗产品 加入十六烷基三甲基溴化铵 凝聚沉淀 离心分离 沉淀部分 蒸馏水清洗 沉淀 溶于硫酸钠溶液 离心 液体 磺化纳 离心 清液 蒸馏水渗析 冷冻干燥 生物表面活性剂 二、生物表面活性剂的结构与性质 结构：与合成表面活性剂相类似，生物表面活性剂的分子结构主要由两部分组成：一部分是疏油亲水的极性基团，如单糖、聚糖、磷酸基等；另一部分是由疏水亲油的碳氢链组成的非极性基团，如饱和或非饱和的脂肪醇及脂肪酸等。疏水基一般为脂肪酰基链,极性亲水基则有多种形式,如中性脂的酯或醇官能团。 性质 生物表面活性剂与合成表面活性剂的比较： 与化学合成的表面活性剂相近的性质 1.表面性能优良，具有渗透、湿润、乳化、增溶、发泡、消泡、洗涤、去污等表面性能 2.热稳定性和化学稳定性较好，能忍受75℃，140h; 耐受酸碱 PH：1.7-1.4，不变性 优于化学合成表面活性剂的特性 1.化学结构发杂庞大，表面活性更高，乳化能力更强 2.来源于微生物代谢产物，本省无毒，能完全降解，环境友好 3.生物相容性好，可广泛用于化妆品、药物和食品 4.分子结构类型多样。有特殊官能团，作用专一 5.生产原料来源广泛，生产过程环保性好 6.生产工艺先进，生产技术高科技化，生产成本适中 三、生物表面活性剂的应用 1.在石油开采业上的应用 微生物强化采油（MEOR）：开采石油时往油层中注入某些微生物,同时注入一些微生物生长所必需的营养物,以地下石油为唯一碳源,这些微生物在生长的同时,能产生生物表面活性剂。这些生物表面活性剂可降低原油与水两相界面的张力,从而可提高油田的开采量。 优势:在油田开采中,应用一次及二次采油技术开采后,仍有大约70%的原油滞留在储油层中。而生物表面活性剂可将遗留在油井中的脂肪烃、芳香烃、环烷烃彻底乳化，同时其本身基本不会被地层中泥沙、沙石所吸收，且用量小，甚至在地下高温环境中仍能发挥其表面活性作用。 清洗贮油罐、油轮贮仓、输油管道以及运油车时很有效 处理炼油厂废水（鼠李糖脂：加快正构烷烃的生物降解过程；在油水乳化染料中作为高效乳化稳定剂） 2　在环境生物工程上的应用 生物修复：加入微生物或表面活性剂，能够增强憎水性化合物的亲水性和生物可利用性,使进入环境的污染物不断地降解。 就土壤污染来说，土壤微生物降解烷烃化合物是烷烃污染物从土壤中消失的基本原理 糖脂类生物表面活性剂不仅可提高烷烃的去除率,而且可加速烷烃的矿化程度,缩短可被微生物利用的适应时间 用于修复受重金属等其他化学物质污染的土壤。 3、在食品工业和精细化工中的应用 生物表面活性剂作为天然添加剂已在食品加工业广泛使用。蔗糖酯、卵磷脂、山梨聚糖等都是目前食品工业常用的乳化剂 。 生物表面活性剂还可以用作食品加工业和精细化工中的保湿剂、防腐剂、润湿剂、起泡剂、增稠剂、润滑剂等。 4、在其他方面的应用 农业方面，生物表面活性剂除可用于土壤改良外，还可用作肥料、植物保护以及杀虫剂等 医疗卫生方面，生物表面活性剂可用于治疗某些疾病，用发酵法生产的磷脂蛋白对人体细胞中的免疫缺陷蛋白病毒具有抑制作用。 用于杀菌剂、杀虫剂效果的监测，以及发酵工业细胞数量随时监控等方面 四、问题和发展前景 决定生物表面活性剂生产成本的主要因素有原料、发酵工艺和下游技术等。 解决问题的途径