全球領先的糖心IOS下载測量技術——精確快速測量動靜態表麵張力

熱線:021-66110810,66110819,66110690,13564362870 Email: info@vizai.cn

當前位置首頁 > 新聞中心

鼠李糖脂—應用技術最為成熟的一種生物表麵活性劑

來源:中國洗滌用品工業協會 瀏覽 22 次 發布時間:2022-09-09

鼠李糖脂是由假單胞菌或伯克氏菌類產生的一種生物代謝性質的生物表麵活性劑。同時也是一種研究時間最長、應用技術最為成熟的一種生物表麵活性劑。它在土壤、水體和植物中都自然存在。它屬於一種糖脂類的陰離子表麵活性劑。

它們是假單孢菌在以正構烷烴為唯一碳源的培養基時,得到的一種表麵活性劑。如果假單孢菌在果糖或葡萄糖中生長,隻能得到少量產物。一旦有鼠李糖脂生成,將有助於培養基中基質烴的乳化,從而可刺激菌體生長,加速產物的生成。

鼠李糖脂的結構多達幾十種,一般在學術界經常看到雙鼠李糖脂和單鼠李糖脂的表述。

理化性能

(1)鼠李糖脂的分子量通常在476~766g/mol之間。

(2)臨界膠束濃度在20~200mg/L。

(3)鼠李糖脂的HLB值還沒相關報道,按通常的計算方法,通過對官能影響的分析計算,它的HLB值在10~15之間。

(4)能使水的表麵張力從72mN/m降低到30mN/m,油水界麵張力從43 mN/m降到1mN/m。

(5)耐溫性:在90℃的高溫下仍可保持其表麵活性。

(6)耐鹽性:10%的鹽溶液中仍不沉降或析出,而化學合成表麵活性劑在2~3%的鹽溶液中就會失活。

(7)可生化降解性:在水體或土壤生物環境中都易於降解。

(8)低毒或無毒,對環境友好。

鼠李糖脂是由微生物產生的陰離子生物表麵活性劑,它們不僅溶於甲醇、氯仿和乙醚,在堿性水溶液中也表現出良好的溶解特性。它兼具良好的化學和生物特性。具有油、水兩親性,可以降低水表麵張力,可以作為潤濕劑、乳化劑和發泡劑使用,鼠李糖脂生物表麵活性劑可以在溫度、pH值及鹽度處於極端狀況下使用,並且無毒,可以生物降解。

為探究鼠李糖脂用作生物表麵活性劑的潛力,華南理工大學食品與工程學院羅誌剛以銅綠假單胞菌1.104 52發酵生產的鼠李糖脂為研究對象,利用高效液相色譜-質譜聯用法(HPLC-MS)進行成分鑒定,並測定其臨界膠束濃度(CMC)、乳化性、起泡性及抗菌活性。成分分析結果表明,該鼠李糖脂主要由9種同係物組成,且以雙鼠李糖脂為主要成分。鼠李糖脂的臨界膠束濃度為80 mg/L,其表麵活性優於十二烷基硫酸鈉(SDS)。與對照組相比,鼠李糖脂對大豆油(乳化指數為63.75%,餘同)、液體石蠟(65.69%)和正己烷(52.54%)均表現出較好的乳化性。鼠李糖脂的起泡性和泡沫穩定性在純水中與SDS接近,且在硬水中顯著優於SDS。此外,鼠李糖脂在不同溫度(-20~121℃)、氯化鈉質量濃度(~25 g/L)及pH值(6~13)條件下均能夠保持較好的表麵活性和乳化能力。抑菌圈實驗結果表明,鼠李糖脂對金黃色葡萄球菌、大腸杆菌、白色念珠菌具有較強的抑菌活性。

對鼠李糖脂做為表麵活性劑的性能,已經發表的文獻及大量采油工程的應用表明,它有很好的可以替代或部分替代化學表麵活性劑的功能。

目前它比較廣泛的應用於石油工業、綠色農業和生態環境方麵,此外在食品行業、化妝品、醫療方麵也有較大的應用潛力。


在石油領域的應用

鼠李糖脂作為一種生物表麵活性劑,具有降低油水界麵張力的作用,運用於初次采油和二次采油之後的三采技術,主要作用原理有以下幾種:

(1)作為犧牲劑使用,減少昂貴驅油劑的用量或在地層中的損耗,和其它驅油劑複配後具有驅油效果好、見效時間長的優點,但鼠李糖脂的加入有效的減少了驅油劑的用量,大大降低了成本。

(2)生物表麵活性劑具有典型的生物活性,可以激活地層本源微生物,起到協同采油的作用,在油田的礦場試驗水樣中發現:注後半年較注前油井水樣中細菌含量提高了2-3個數量級。

(3)作為一種活性劑使用,鼠李糖脂本身就是一種表麵活性劑,可以降低油水界麵張力,複配後驅油劑油水界麵張力可達到10-3mN/m的水平,從而提高原油驅替效率。


農業領域應用

已有大量研究及實際應用證實,鼠李糖脂可以用在農作物、蔬菜、水果、花卉上用於刺激生長、輔助吸收營養、增加農藥及肥料作用效果等,並經證實對人及動物無毒副作用。鼠李糖脂生物表麵活性劑可作為潤濕劑應用於葉麵肥的生產上。

鼠李糖脂生物表活劑具備將部分微量元素螯合的功能,在弱堿性環境下電離出的羧基可固定根係周圍的微量元素,降低微量元素在土壤中快速散失的可能性,保證了肥料的長效性。

對堿性土壤環境改善可以起到有效作用,是堿性土壤改性良好的添加劑。利用Rh在堿性條件下,電離出Rh-與H+的性能,與堿性土壤中的OH-中和改善土壤的堿性,從而改變土壤板結環境條件。

因為鼠李糖脂有潤濕劑的作用及良好的表麵活性,可應用到農藥上起潤濕、鋪展及滲透作用。另外,對於一些農藥殘留,鼠李糖脂具有可將其降解的能力。

此外,鼠李糖脂具有良好的抑製真菌的作用(已發表過的文獻中多次提到),用於農作物拌種和抑製真菌、黴菌的實驗,已被證實。

國外對鼠李糖脂在農業方麵的應用比較常見,美國紐約州環保局通過了生物藥含鼠李糖脂的注冊檢測。(EPA,注冊號72431-1)


環境領域應用

鼠李糖脂可用於處理多環芳烴PAHs(如:應用於墨西哥灣漏油事故中釋放出來的多環芳香族碳氫化合物),用於處理水體中難生物降解COD,處理重金屬汙染等。鼠李糖脂可以修複人類所造成的環境汙染,包括土壤、水、海岸線及海底中的油、金屬或其他汙染物。

鼠李糖脂具有一定的金屬螯合能力(“Stability Constants for the Complexation of Various Metals with a Rhamnolipid Biosesurfactant”,它作為螯合劑可以替代EDTA,用來清除土壤、汙水及其他液體的重金屬汙染物。還可用作采用植物方法吸收土壤重金屬離子的方式處理土壤,是植物技術原位處理被重金屬汙染土壤的良好方法。

針對殺蟲劑或劇毒農藥造成的土壤或水汙染,鼠李糖脂和其生產菌銅綠假單胞菌有修複的功效,根據資料顯示,鼠李糖脂能夠促進銅綠假單胞杆菌降解硫丹,從而修複劇毒汙染的土壤或水體。

鼠李糖脂作為生物表麵活性劑具有無毒、兩親等性質,並隨濃度升高至臨界濃度時會對多環芳烴產生明顯的增容作用。可以洗脫多氯聯苯,並改變多氯聯苯的HLB,使其容易被假單胞杆菌吸收降解。


食品領域的應用

目前鼠李糖脂在食品方麵多用作增大烘焙體積的膨大劑和調味劑,其食用安全性已通過了美國環保署(EPA)的食用安全認證。


日化領域的應用

鼠李糖脂除了具備良好的表麵活性外,還具備良好的細胞通透性,其來源於生物,具有良好的無毒害可降解特性。這些特點使其可廣泛應用於各種日化產品中。

化妝品工業使用大量的表麵活性劑,它們幾乎在每種產品中都存在。

鼠李糖脂是天然的產物,在潤膚霜,洗發水,肥皂,和上麵列出的大多數化妝品中,將取代石油來源的表麵活性劑和乳化劑,如SLS,SDS或NADS。

鼠李糖脂可以通過分散和潤濕性能來使物質擴散。以幫助保留水分、潤滑、產生泡沫、作為一種清洗劑。它可以保持混合物的體係穩定,控製產品的粘度,還可以乳化毛孔中的油脂,減少痤瘡的發生。


在醫藥領域的應用

鼠李糖脂可用於處理皮膚灼傷及部分皮膚病,還可作為一種基礎藥物,相關研究及臨床依據來源於克羅地亞和美國。

上世紀90年代,南斯拉夫學院研究人員在偶然的機會發現了鼠李糖脂和銅綠假單胞菌對皮膚灼傷有良好的治愈效果。