Biosurfactants are potentially repl

Biosurfactants are potentially replacements for synthetic surfactants in several industrial
processes, such as lubrication, wetting, softening, fixing dyes, making emulsions, stabilizing
dispersions, foaming, preventing foaming, as well as in food, biomedical and pharmaceutical
industry, and bioremediation of organic- or inorganic-contaminated sites. Glycolipids and
lipopeptides are the most important biosurfactants (BS) for commercial purpose (Table 1).
Shete et al. (2006) [16] mapped the patents on biosurfactants and bioemulsifiers (255 patents
issued worldwide) showing high number of patents in the petroleum industry (33%), cosmet‐
ics (15%), antimicrobial agent and medicine (12%) and bioremediation (11%). Sophorolipids
(24%), surfactin (13%) and rhamnolipids (12%) represent a large portion of the patents,
however, this may be underestimated since many patents do not specify the producer
organism restricting to the specific use of the BS only.
Biodegradation - Life of Science 32
Biosurfactant class Microorganism Application
Glycolipids Rhamnolipids P. aeruginosa and P. putida Bioremediation
P. chlororaphis Biocontrol agent
Bacillus subtilis Antifungal agent
Renibacterium salmoninarum Bioremediation
Sophorolipids Candida bombicola and C. apicola Emulsifier, MEOR, alkane dissimilation
Trehalose lipidsRhodococcus spp. Bioremediation
Tsukamurella sp. and Arthrobacter sp.Antimicrobial agent
Mannosylerythr
itol lipids
Candida antartica Neuroreceptor antagonist, antimicrobial
agent
Kurtzmanomyces sp Biomedical application
Lipopeptides Surfactin Bacillus subtilis Antimicrobial agent, biomedical application
Lichenysin B. licheniformis Hemolytic and chelating agent
Table 1. Major types of biosurfactants.
Improvement of detection methods together with increased concerns with environmental
issues are pushing researchers and policymakers towards more environmentally friendly
solutions for waste management and replacements for non-biodegradable substances. Organic
aqueous wastes (e.g., pesticides), organic liquids, oils (e.g., petroleum-based) and organic
sludges or solids (e.g., paint-derived) are common environmental organic chemical hazards
and are source of soil and aquatic contaminations that are normally difficult to be removed.
Another commonly found environmental hazard are the heavy metals, such as lead, mercury,
chromium, iron, cadmium and copper, which are also linked to activities of our modern
society. The remediation of contaminated sites is usually performed via soil washing or in situ
flushing, in case of soil contamination, and bioremediation or use of dispersants, in case of
aquatic areas. Soil washing/flushing is heavily dependent on the solubility of the contaminants,
which can be very challenging when dealing with poorly soluble hazards. Hydrophobic
contaminants usually require use of detergents or dispersants, both in soil or aquatic environ‐
ment, and the process is often followed by their biodegradation. Heavy metal, however, cannot
be biodegraded and are converted to less toxic forms instead. Hence, the commonly found
combination of inorganic and organic contamination demands a complex remediation process.
High hydrophobicity and solid-water distribution ratios of some pollutants result in their
interaction with non-aqueous phases and soil organic matter. Those interactions reduce
dramatically the availability for microbial degradation, since bacteria preferentially degrade
chemicals that are dissolved in water [17].
Bioremediation is a process that aims the detoxification and degradation of toxic pollutants
through microbial assimilation or enzymatic transformation to less toxic compounds [18]. The
success of this process relies on the availability of microbes, accessibility of contaminants and
conduciveness of environment. A typical bioremediation process consists of application of
Biosurfactants: Production and Applications
http://dx.doi.org/10.5772/56144
33
nutrients (containing nitrogen and phosphorous), under controlled pH and water content,
together with an emulsifier and surface-active agents. Biostimulation is the bioremediation
based on the stimulation of naturally indigenous microbes by addition of nutrients directly to
the impacted site, whereas bioaugmentation is based on addition of specific microbes and
nutrients to the impacted site. Bioaugmentation has been subject of several reports including
use of genetically engineered microorganisms (reviewed in Gentry et al., 2004 [19]). Biostimu‐
lation success relies on microorganism targeting the pollutant as a primarily food source,
which is supported by available electron donors/acceptors and nutrients (reviewed in Smets
& Pritchard, 2003 [20]).
The bioavailability of a chemical in general is governed by physical-chemical processes such
as sorption and desorption, diffusion and dissolution. Microorganisms improve bioavailabil‐
ity of potential biodegradable nutrients by production of biosurfactants [21], and the success
of microbes in colonize a nutrient-restricted environment is often related to their capacity of
producing polymers with surfactant activity.
The best-studied biosurfactant are the glycolipids, which contain mono- or disaccharides
linked to long-chain aliphatic acids or hydroxyaliphatic acids. Rhamnolipids are better known
glycolipid class, which are normally produced as a mixture of congeners that varies in
composition according to the bacterium strain and medium components, which provides
specific properties to rhamnolipids derived from different isolates and production processes
[7]. This class of biosurfactant has been implied in several potential applications such as in
bioremediation, food industry, cosmetics and as an antimicrobial agent. Several reports have
been shown rhamnolipids to be efficient in chelating and remove/wash heavy metals, perhaps
due to the interaction between the polar glycosidic group with the metal ions. Whereas their
interaction with organic compounds increases their bioavailability or aids their mobilization
and removing in a washing treatment. Rhamnolipids have been shown to be effective in
reducing oil concentration in contaminated sandy soil [22] and their addition at relatively low
concentration (80 mg/L) to diesel/water system substantially increased biomass growth and
diesel degradation [23]. Interestingly, rhamnolipids combined with a pool of enzyme pro‐
duced by Penicillium simplicissimum enhanced the biodegradation of effluent with high fat
content from poultry processing plant, suggesting a synergistic interaction between biosur

Kết quả (Việt) 1:

Biosurfactants có khả năng là thay thế cho các bề mặt tổng hợp trong một số công nghiệpquy trình, chẳng hạn như dầu bôi trơn, làm ướt, làm mềm, sửa chữa thuốc nhuộm, làm cho nhũ tương, ổn địnhdispersions, tạo bọt, ngăn ngừa tạo bọt, cũng như trong thực phẩm, y sinh và dược phẩmngành công nghiệp, và đều của các trang web hữu cơ - hoặc vô cơ-ô nhiễm. Glycolipids vàlipopeptides là quan trọng nhất biosurfactants (BS) cho mục đích thương mại (bảng 1).Shete et al. (2006) [16] ánh xạ bằng sáng chế trên biosurfactants và bioemulsifiers (255 bằng sáng chếphát hành trên toàn thế giới) Hiển thị số lượng bằng sáng chế trong ngành công nghiệp dầu khí (33%), cosmet‐ICS (15%), các chế phẩm kháng đại lý và y khoa (12%) và đều (11%). Sophorolipids(24%), surfactin (13%) và rhamnolipids (12%) đại diện cho một phần lớn của các bằng sáng chế,Tuy nhiên, điều này có thể được đánh giá thấp vì nhiều bằng sáng chế không xác định các nhà sản xuấtsinh vật hạn chế để sử dụng cụ thể chỉ BS.Phân - cuộc sống khoa học 32Biosurfactant lớp ứng dụng vi sinh vậtGlycolipids Rhamnolipids P. aeruginosa và P. putida đềuP. chlororaphis Biocontrol đại lýBacillus subtilis kháng nấm đại lýRenibacterium salmoninarum đềuSophorolipids Candida bombicola và C. apicola Emulsifier, MEOR, ankan dissimilationTrehalose lipidsRhodococcus spp. đềuTsukamurella sp. và Arthrobacter sp. Các chế phẩm kháng đại lýMannosylerythritol lipidCandida antartica Neuroreceptor đối kháng, kháng khuẩnĐại lýKurtzmanomyces sp y sinh học ứng dụngLipopeptides Surfactin Bacillus subtilis kháng sinh đại lý, y sinh học ứng dụngLichenysin sinh licheniformis bệnh và chelating đại lýBảng 1. Loại chính của biosurfactants.Cải thiện phát hiện phương pháp cùng với mối quan tâm tăng với môi trườngvấn đề đang đẩy mạnh các nhà nghiên cứu và hoạch định chính sách đối với nhiều hơn nữa thân thiện môi trườnggiải pháp quản lý chất thải và thay thế cho phòng không phân hủy chất. Hữu cơdung dịch chất thải (ví dụ như, thuốc trừ sâu), chất lỏng hữu cơ, các loại dầu (ví dụ như, dựa trên dầu mỏ) và hữu cơsludges hoặc chất rắn (ví dụ như, nguồn gốc Sơn) là phổ biến môi trường nguy hiểm hóa học hữu cơvà là nguồn của đất và thủy sản contaminations thường khó bị loại bỏ.Một mối nguy hiểm môi trường phổ biến mặt hàng là các kim loại nặng, chẳng hạn như chì, thủy ngân,crôm, sắt, cadmium và đồng, cũng được liên kết với các hoạt động của chúng tôi hiện đạixã hội. Khắc phục trang web bị ô nhiễm là thường thực hiện thông qua đất rửa hoặc tại chỗđỏ bừng, trong trường hợp ô nhiễm đất và đều hoặc sử dụng các chất phân tán, trường hợpkhu vực thủy sản. Đất Giặt/đỏ bừng là phụ thuộc nhiều vào độ hòa tan của các chất gây ô nhiễm,mà có thể rất khó khăn khi giao dịch với mối nguy hiểm kém hòa tan. Kỵ nướcchất gây ô nhiễm thường đòi hỏi việc sử dụng chất tẩy rửa hoặc chất phân tán, cả hai trong đất hoặc thủy sản environ‐ment, and the process is often followed by their biodegradation. Heavy metal, however, cannotbe biodegraded and are converted to less toxic forms instead. Hence, the commonly foundcombination of inorganic and organic contamination demands a complex remediation process.High hydrophobicity and solid-water distribution ratios of some pollutants result in theirinteraction with non-aqueous phases and soil organic matter. Those interactions reducedramatically the availability for microbial degradation, since bacteria preferentially degradechemicals that are dissolved in water [17].Bioremediation is a process that aims the detoxification and degradation of toxic pollutantsthrough microbial assimilation or enzymatic transformation to less toxic compounds [18]. Thesuccess of this process relies on the availability of microbes, accessibility of contaminants andconduciveness of environment. A typical bioremediation process consists of application ofBiosurfactants: Production and Applicationshttp://dx.doi.org/10.5772/5614433nutrients (containing nitrogen and phosphorous), under controlled pH and water content,together with an emulsifier and surface-active agents. Biostimulation is the bioremediationbased on the stimulation of naturally indigenous microbes by addition of nutrients directly tothe impacted site, whereas bioaugmentation is based on addition of specific microbes andnutrients to the impacted site. Bioaugmentation has been subject of several reports includingsử dụng vi sinh vật biến đổi gen (được nhận xét trong Gentry et al., năm 2004 [19]). Biostimu‐lation thành công dựa vào các vi sinh vật nhắm mục tiêu chất gây ô nhiễm như là một nguồn thực phẩm chủ yếuđó được hỗ trợ bởi điện tử có sẵn các nhà tài trợ/chất nhận khác ở và các chất dinh dưỡng (xem xét trong Smets& Pritchard, 2003 [20]).Khả dụng sinh học của một chất hóa học nói chung được quản lý bởi quá trình vật lý-hóa chất như vậynhư sorption và desorption, phổ biến và giải thể. Vi sinh vật cải thiện bioavailabil‐Anh tiềm năng phân hủy chất dinh dưỡng bằng cách sản xuất biosurfactants [21], và sự thành côngcác vi khuẩn trong xâm chiếm một chất dinh dưỡng giới hạn môi trường thường liên quan đến khả năng củasản xuất polyme với chất hoạt động.Biosurfactant nghiên cứu nhất là glycolipids, có chứa mono - hoặc disacaritliên kết với các axit béo chuỗi dài hoặc hydroxyaliphatic axit. Rhamnolipids biết đếnglycolipid lớp, mà thường được sản xuất như một hỗn hợp của congeners mà thay đổi trongthành phần theo chủng vi khuẩn và các thành phần trung bình, cung cấpCác thuộc tính cụ thể để rhamnolipids có nguồn gốc từ chủng khác nhau và quy trình sản xuất[7]. lớp này của biosurfactant đã được gợi ý trong một số ứng dụng tiềm năng như vậy như trongđều, công nghiệp thực phẩm, Mỹ phẩm và là một tác nhân kháng khuẩn. Một số báo cáo cóđược chứng minh rhamnolipids để được hiệu quả trong chelating và loại bỏ/rửa các kim loại nặng, có lẽdo sự tương tác giữa nhóm glycosidic cực với các ion kim loại. Trong khi đó của họtương tác với các hợp chất hữu cơ làm tăng khả dụng sinh học của họ hoặc hỗ trợ vận động của họvà loại bỏ trong một điều trị rửa. Rhamnolipids đã được chứng minh là có hiệu quả tronggiảm dầu tập trung tại ô nhiễm đất cát [22] và của họ bổ sung tại tương đối thấptập trung (80 mg/L) để hệ thống động cơ diesel/nước đáng kể tăng sự phát triển nhiên liệu sinh học vàđộng cơ diesel các suy thoái [23]. Điều thú vị, rhamnolipids kết hợp với một hồ bơi của enzym pro‐duced bởi Penicillium simplicissimum nâng cao phân nước thải với cao chất béonội dung từ chăn nuôi gia cầm nhà máy chế biến, cho thấy một sự tương tác hiệp đồng giữa biosur