Int. J. Mol. Sci. 2011, 12, 633-654

Int. J. Mol. Sci. 2011, 12, 633-654; doi:10.3390/ijms12010633

International Journal of
Molecular Sciences
ISSN 1422-0067
www.mdpi.com/journal/ijms
Review
Environmental Applications of Biosurfactants: Recent Advances
Magdalena Pacwa-Płociniczak
1
, Grażyna A. Płaza
2,
*, Zofia Piotrowska-Seget
1
and
Swaranjit Singh Cameotra
3
1
Department of Microbiology, Silesian University, Jagiellońska 28 street, 40-032 Katowice, Poland;
E-Mails: [e-mail] (M.P.-P.); [e-mail] (Z.P.-S.)
2
Department of Environmental Microbiology, Institute for Ecology of Industrial Areas,
Kossutha 6 street, 40-844 Katowice, Poland
3
Institute of Microbial Technology, Sector 39A, Chandigarh-160036, India;
E-Mail: [e-mail]
* Author to whom correspondence should be addressed; E-Mail: [e-mail];
Tel.: [phone](246); Fax: [phone].

Received: 30 November 2010; in revised form: 8 December 2010 / Accepted: 10 January 2011 /
Published: 18 January 2011

Abstract: Increasing public awareness of environmental pollution influences the search
and development of technologies that help in clean up of organic and inorganic
contaminants such as hydrocarbons and metals. An alternative and eco-friendly method of
remediation technology of environments contaminated with these pollutants is the use of
biosurfactants and biosurfactant-producing microorganisms. The diversity of biosurfactants
makes them an attractive group of compounds for potential use in a wide variety
of industrial and biotechnological applications. The purpose of this review is
to provide a comprehensive overview of advances in the applications of
biosurfactants and biosurfactant-producing microorganisms in hydrocarbon and metal
remediation technologies.
Keywords: biosurfactants; hydrocarbons; metals; remediation technologies

1. Introduction
Biosurfactants are a structurally diverse group of surface-active substances produced by
microorganisms. All biosurfactants are amphiphiles, they consist of two parts—a polar (hydrophilic)
OPEN ACCESS
Int. J. Mol. Sci. 2011, 12


634
moiety and non polar (hydrophobic) group. A hydrophilic group consists of mono-, oligo- or
polysaccharides, peptides or proteins and a hydrophobic moiety usually contains saturated, unsaturated
and hydroxylated fatty acids or fatty alcohols [1]. A characteristic feature of biosurfactants is a
hydrophilic-lipophilic balance (HLB) which specifies the portion of hydrophilic and hydrophobic
constituents in surface-active substances.
Due to their amphiphilic structure, biosurfactants increase the surface area of hydrophobic
water-insoluble substances, increase the water bioavailability of such substances and change the
properties of the bacterial cell surface. Surface activity makes surfactants excellent emulsifiers,
foaming and dispersing agents [2]. In comparison to their chemically synthesized equivalents they have
many advantages. They are environmentally friendly, biodegradable, less toxic and non-hazardous.
They have better foaming properties and higher selectivity. They are active at extreme temperatures,
pH and salinity as well, and can be produced from industrial wastes and from by-products. This last
feature makes cheap production of biosurfactants possible and allows utilizing waste substrates and
reducing their polluting effect at the same time [3–7].
Because of their potential advantages, biosurfactants are widely used in many industries such as
agriculture, food production, chemistry, cosmetics and pharmaceutics. The examples of biosurfactant
applications are listed in many review papers [8–10]. In this review, special attention is paid to the use
of biosurfactants in different aspects of environmental biotechnology. Many properties of microbial
surface active compounds such as emulsification/de-emulsification, dispersion, foaming, wetting and
coating make them useful in physico-chemical and biological remediation technologies of both organic
and metal contaminants. Biosurfactants increase the bioavailability of hydrocarbon resulting in
enhanced growth and degradation of contaminants by hydrocarbon-degrading bacteria present in
polluted soil. In heavy-metal polluted soils biosurfactants form complexes with metals at the soil
interface, which is followed by desorption of the metal and removal from the soil surface leading to the
increase of metal ions concentration and their bioavailability in the soil solution. The new approach is
the use of heavy metal-resistant bacterial strains capable of producing biosurfactants for increasing the
metal-removing efficiency by phytoremediation.
2. Classification and Properties of Biosurfactants
Unlike chemically synthesized surfactants, which are classified according to their dissociation
pattern in water, biosurfactants are categorized by their chemical composition, molecular weight,
physico-chemical properties and mode of action and microbial origin. Based on molecular weight they
are divided into low-molecular-mass biosurfactants including glycolipids, phospholipids and
lipopeptides and into high-molecular-mass biosurfactants/bioemulsifiers containing amphipathic
polysaccharides, proteins, lipopolysaccharides, lipoproteins or complex mixtures of these biopolymers.
Low-molecular-mass biosurfactants are efficient in lowering surface and interfacial tensions, whereas
high-molecular-mass biosurfactants are more effective at stabilizing oil-in-water emulsions [11,12].
Examples of biosurfactants and their producers are depicted in Table 1.
The biosurfactants accumulate at the interface between two immiscible fluids or between a fluid and
a solid. By reducing surface (liquid-air) and interfacial (liquid-liquid) tension they reduce the repulsive
Int. J. Mol. Sci. 2011, 12


635
forces between two dissimilar phases and allow these two phases to mix and interact more easily
(Figure 1) [10].
Table 1. Classification of biosurfactants and their use in remediation of heavy metal and
hydrocarbon contaminated sites.
Biosurfactant
Microorganism
Applications in Environmental
Biotechnology
References
Group Class
Glycolipids
Rhamnolipids
Pseudomonas
aeruginosa,
Pseudomonas sp.
Enhancement of the degradation and
dispersion of different classes of
hydrocarbons; emulsification of
hydrocarbons and vegetable oils;
removal of metals from soil
[13–16]
Trehalolipids
Mycobacterium
tuberculosis,
Rhodococcus
erythropolis,
Arthrobacter sp.,
Nocardia sp.,
Corynebacterium sp.
Enhancement of the bioavailability of
hydrocarbons
[17]
Sophorolipids
Torulopsis bombicola,
Torulopsis
petrophilum,
Torulopsis apicola
Recovery of hydrocarbons from dregs
and muds; removal of heavy metals
from sediments; enhancement of oil
recovery
[14,18,19]
Fatty acids,
phospholipids
and neutral
lipids
Corynomycolic acid Corynebacterium lepus Enhancement of bitumen recovery [20]
Spiculisporic acid
Penicillium
spiculisporum
Removal of metal ions from aqueous
solution; dispersion action for
hydrophilic pigments; preparation of
new emulsion-type organogels,
superfine microcapsules (vesicles or
liposomes), heavy metal sequestrants
[21–23]
Phosphati-dylethanolamine
Acinetobacter sp.,
Rhodococcus
erythropolis
Increasing the tolerance of bacteria to
heavy metals
[24]
Lipopeptides
Surfactin Bacillus subtilis
Enhancement of the biodegradation
of hydrocarbons and chlorinated
pesticides; removal of heavy metals
from a contaminated soil, sediment
and water; increasing the
effectiveness of phytoextraction
[25–27]
Lichenysin Bacillus licheniformis enhancement of oil recovery [28]
Polymeric
biosurfactants
Emulsan
Acinetobacter
calcoaceticus RAG-1 Stabilization of the hydrocarbon-in-water emulsions
[29]
Alasan
Acinetobacter
radioresistens KA-53
[30]
Biodispersan
Acinetobacter
calcoaceticus A2
Dispersion of limestone in water [31]
Liposan Candida lipolytica
Stabilization of hydrocarbon-in-water
emulsions
[32]
Mannoprotein
Saccharomyces
cerevisiae
[33]
Int. J. Mol. Sci. 2011, 12


636
Figure 1. Accumulation of biosurfactants at the interface between liquid and air.


The most active biosurfactants can lower the surface tension of water from 72 to 30 mN·m
−1
and the
interfacial tension between water and n-hexadecane from 40 to 1 mN·m
−1
[2,10]. Biosurfactant
activities depend on the concentration of the surface-active compounds until the critical micelle
concentration (CMC) is obtained. At concentrations above the CMC, biosurfactant molecules associate
to form micelles, bilayers and vesicles (Figure 2). Micelle formation enables biosurfactants to reduce
the surface and interfacial tension and increase the solubility and bioavailability of hydrophobic
organic compounds [14]. The CMC is commonly used to measure the efficiency of surfactant. Efficient
biosurfactants have a low CMC, which means that less biosurfactant is required to decrease the surface
tension [2]. Micelle formation has a significant role in microemulsion formation [34]. Microemulsions
are clear and stable liquid mixtures of water and oil domains separated by monolayer or aggregates of
biosurfactants. Microemulsions are formed when one liquid phase is dispersed as droplets in another
liquid phase, for example oil dispersed in water (direct microemulsion) or water dispersed in oil
(reversed microemulsion) [2].
Figure 2. The relationship between biosurfactant concentration, surface

Kết quả (Việt) 1:

int. j. mol. khoa học viễn tưởng. 2011, 12, 633-654; doi: 10.3390/ijms12010633


tạp chí khoa học quốc tế phân tử
ISSN 1422-0067
www.mdpi.com / tạp chí / ijms

Đánh giá các ứng dụng môi trường của biosurfactants: tiến bộ gần đây
magdalena pacwa- płociniczak

1, Grazyna một. Plaza
2,
*, Zofia piotrowska-Seget
1

và swaranjit Singh cameotra
3

1 bộ phận của vi sinh học, trường đại học Silesian,jagiellońska 28 đường phố, 40-032 Katowice, Ba Lan;
e-mail: [e-mail] (mp-p.); zofia.piotrowska-Seget @ us.edu.pl (zp-s.)
2
bộ phận của môi trường vi sinh học, viện nghiên cứu sinh thái học của các khu công nghiệp, đường phố
kossutha 6, 40-844 Katowice, Ba Lan
3
Viện công nghệ vi sinh, khu vực 39a, chandigarh-160.036, Ấn Độ;
e-mail: [e-mail] trong
.* Tác giả để người thư nên được giải quyết; thư điện tử: [e-mail];
tel:. [phone] (246), fax:. [phone]

nhận: ngày 30 tháng 11 năm 2010, trong hình thức sửa đổi: 08 tháng 12 2010 / chấp nhận: ngày 10 Tháng 1 2011 /
công bố: 18 tháng 1 năm 2011

trừu tượng: nâng cao nhận thức của công chúng về ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến việc tìm kiếm
và phát triển các công nghệ giúp làm sạch các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ
như hydrocarbon và kim loại. một phương pháp thay thế và thân thiện môi trường của công nghệ
khắc phục môi trường bị ô nhiễm với các chất gây ô nhiễm là việc sử dụng biosurfactants
và vi sinh vật biosurfactant sản xuất. sự đa dạng của biosurfactants
làm cho họ một nhóm hấp dẫn của các hợp chất sử dụng tiềm năng trong một
loạt các ứng dụng công nghiệp và công nghệ sinh học. mục đích của đánh giá này là
để cung cấp một cái nhìn tổng quan toàn diện về những tiến bộ trong các ứng dụng của biosurfactants
và vi sinh vật biosurfactant sản xuất trong hydrocarbon và kim loại
công nghệ khắc phục.
Từ khóa: biosurfactants; hydrocarbon, kim loại;khắc phục các công nghệ

1. giới thiệu
biosurfactants là một nhóm cấu trúc đa dạng của các chất hoạt động bề mặt sản xuất bởi các vi sinh vật
. tất cả biosurfactants đang amphiphiles, chúng bao gồm hai phần, một cực
truy cập mở (ưa nước)
int. j. mol. khoa học viễn tưởng. 2011, 12



634 phân nưa và nhóm không phân cực (kị nước). một nhóm ưa nước bao gồm mono-, oligo-hay
polysaccharides,peptide hoặc protein và một phân nưa kỵ nước thường có bão hòa, không bão hòa
và axit béo hydroxy hoặc rượu béo [1]. một tính năng đặc trưng của biosurfactants là một
cân bằng ưa nước, ưa mỡ (HLB) xác định các phần ưa nước và kỵ nước thành
trong các chất hoạt động bề mặt.
Do cấu trúc amphiphilic của họ,biosurfactants tăng diện tích bề mặt kỵ nước
chất không tan trong nước, tăng sinh khả dụng nước của các chất đó và thay đổi các thuộc tính
của bề mặt tế bào vi khuẩn. hoạt động bề mặt làm cho bề mặt chất nhũ hoá tuyệt vời,
tạo bọt và các đại lý phân tán [2]. so với tương đương tổng hợp hóa học của họ, họ có nhiều lợi thế
.họ rất thân thiện với môi trường, phân hủy sinh học, ít độc hại và không nguy hại.
Họ đã tạo bọt tốt hơn và tính chọn lọc cao hơn. họ đang hoạt động ở nhiệt độ cực đoan,
ph và độ mặn là tốt, và có thể được sản xuất từ ​​chất thải công nghiệp từ sản phẩm. tính năng này
cuối cùng làm cho sản xuất giá rẻ của biosurfactants có thể và cho phép sử dụng chất thải và
giảm tác dụng gây ô nhiễm của họ tại cùng một thời gian [3-7].
Vì lợi thế tiềm năng của họ, biosurfactants được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như
nông nghiệp, sản xuất lương thực, hóa học, mỹ phẩm và dược phẩm. những tấm gương ứng dụng
biosurfactant liệt kê trong nhiều bài báo tổng [8-10]. trong đánh giá này, đặc biệt chú trọng đến việc sử dụng
của biosurfactants trong các khía cạnh khác nhau của công nghệ sinh học môi trường. nhiều tài sản của vi khuẩn
bề mặt các hợp chất hoạt động như nhũ tương hóa / de-nhũ tương hóa, phân tán, tạo bọt, làm ướt và
lớp phủ làm cho chúng hữu ích trong lý hóa và công nghệ xử lý ô nhiễm sinh học của cả hai
hữu cơ và các chất gây ô nhiễm kim loại.biosurfactants tăng sinh khả dụng của hydrocarbon dẫn đến
tăng cường sự phát triển và sự xuống cấp của chất gây ô nhiễm do vi khuẩn phân hủy hydrocarbon hiện diện trong
đất bị ô nhiễm. trong đất bị ô nhiễm kim loại nặng biosurfactants tạo thành phức hợp với các kim loại ở đất
giao diện, tiếp theo là giải hấp của kim loại và loại bỏ từ mặt đất dẫn đến
tăng nồng độ các ion kim loại và sinh khả dụng của họ trong dung dịch đất. phương pháp tiếp cận mới là
việc sử dụng các chủng vi khuẩn kháng kim loại nặng có khả năng sản xuất biosurfactants để tăng
kim loại loại bỏ hiệu quả bằng cách phytoremediation.
2. phân loại và tính chất của biosurfactants
không giống như bề mặt tổng hợp hóa học,được phân loại theo phân ly của họ
mẫu trong nước, biosurfactants được phân loại theo thành phần hóa học của họ, trọng lượng phân tử,
tính lý hóa và phương thức hành động và nguồn gốc vi khuẩn. dựa trên trọng lượng phân tử họ
được chia thành biosurfactants thấp phân tử có khối lượng bao gồm glycolipid, phospholipid và
lipopeptides và vào biosurfactants cao phân tử khối lượng / bioemulsifiers chứa polysaccharides amphipathic
, protein, lipopolysaccharides, lipoprotein hoặc các hỗn hợp phức tạp của các biopolymers.
Biosurfactants phân tử thấp khối lượng có hiệu quả trong việc làm giảm bề mặt tiếp giáp và căng thẳng, trong khi đó
biosurfactants cao phân tử có khối lượng có hiệu quả hơn trong việc ổn định nhũ tương dầu trong nước [11,12].
Ví dụ về biosurfactants và nhà sản xuất của họ được mô tả trong bảng 1.
Các biosurfactants tích lũy tại giao diện giữa hai chất lỏng trộn lẫn hoặc giữa chất lỏng và chất rắn
. bằng cách giảm bề mặt (chất lỏng không khí) và tiếp giáp (lỏng-lỏng) căng thẳng họ giảm đẩy
int. j. mol. khoa học viễn tưởng. 2011, 12



635lực giữa hai giai đoạn không giống nhau và cho phép hai giai đoạn này kết hợp và tương tác dễ dàng hơn
(hình 1) [10].
Bảng 1. phân loại biosurfactants và sử dụng trong khắc phục hậu quả của kim loại nặng và
hydrocarbon vùng ô nhiễm.
Biosurfactant

ứng dụng vi sinh vật trong môi trường công nghệ sinh học


tài liệu tham khảo nhóm lớp

glycolipids rhamnolipids

Pseudomonas aeruginosa,
Pseudomonas sp.
Tăng cường sự suy thoái và
phân tán của các tầng lớp khác nhau của hydrocarbon
; nhũ tương hóa của hydrocarbon
và dầu thực vật;
loại bỏ kim loại từ đất
[13-16]
trehalolipids

Mycobacterium tuberculosis,

Rhodococcus erythropolis,
Arthrobacter sp .,
Nocardia sp.,
Corynebacterium sp.
Tăng cường sinh khả dụng của
hydrocarbon
[17]

sophorolipidstorulopsis bombicola,

torulopsis petrophilum,

torulopsis apicola phục hồi của hydrocarbon từ cặn
và bùn, loại bỏ các kim loại nặng
từ trầm tích, tăng cường thu hồi dầu

[14,18,19]
axit béo, phospholipid

và trung lập

lipid corynomycolic axit Corynebacterium lepus tăng cường nhựa đường phục hồi [20]
spiculisporic axit

Penicillium spiculisporum
loại bỏ các ion kim loại từ dung dịch nước
giải pháp, hành động phân tán cho
màu ưa nước, chuẩn bị
mới organogels nhũ tương loại,
nang siêu nhỏ siêu mịn (túi hay
liposome), sequestrants kim loại nặng
[21-23]
phosphati-dylethanolamine
Acinetobacter sp.,
Rhodococcus

erythropolis tăng khả năng chịu đựng của vi khuẩn
kim loại nặng
[24]

lipopeptidessubtilis trực khuẩn surfactin

tăng cường sự phân hủy sinh học của hydrocacbon và clo
thuốc trừ sâu, loại bỏ các kim loại nặng
từ một đất bị ô nhiễm, trầm tích
và nước, tăng cường hiệu quả của phytoextraction

[25-27]
lichenysin trực khuẩn licheniformis tăng cường dầu phục hồi [28]

polymer biosurfactants

emulsan Acinetobacter
calcoaceticus rag-1 ổn định của nhũ tương hydrocarbon trong nước
[29]

alasan Acinetobacter
radioresistens ka-53
[30]

biodispersan Acinetobacter
calcoaceticus a2
phân tán của đá vôi trong nước [31]
liposan candida lipolytica
ổn định hydrocarbon trong nước

nhũ tương [32]

mannoprotein Saccharomyces cerevisiae

[33]
int. j. mol. khoa học viễn tưởng. 2011, 12



636 hình 1.tích lũy biosurfactants tại giao diện giữa chất lỏng và không khí.


Các biosurfactants hoạt động mạnh nhất có thể làm giảm căng bề mặt của nước 72-30 mn · m -1

và căng thẳng tiếp giáp giữa nước và n-hexadecan 40-1 mn · m -1
[2, 10]. biosurfactant
hoạt động phụ thuộc vào nồng độ của các hợp chất hoạt động bề mặt cho đến khi các mixen quan trọng
tập trung (CMC) thu được. ở nồng độ cao hơn cmc, các phân tử liên kết biosurfactant
để hình thành các mixen, bilayers và các túi (hình 2). hình thành mixen cho phép biosurfactants để giảm
bề mặt và căng thẳng tiếp giáp và làm tăng khả năng hòa tan và sinh khả dụng của các hợp chất hữu cơ kỵ
[14]. các cmc thường được sử dụng để đo lường hiệu quả của hoạt động bề mặt.biosurfactants
hiệu quả có một cmc thấp, có nghĩa là ít biosurfactant là cần thiết để giảm bề mặt căng thẳng
[2]. hình thành mixen có một vai trò quan trọng trong microemulsion hình thành [34]. các vi
là hỗn hợp chất lỏng trong suốt và ổn định của nước và các lĩnh vực dầu ngăn cách bởi đơn lớp hoặc tập hợp của biosurfactants
.các vi được hình thành khi một pha lỏng được phân tán như giọt nước trong một giai đoạn lỏng
, cho dầu ví dụ phân tán trong nước (microemulsion trực tiếp) hoặc nước phân tán trong dầu
(đảo ngược microemulsion) [2].
Hình 2. mối quan hệ giữa biosurfactant tập trung, bề mặt

Kết quả (Việt) 2:

Int. J. Mol. Sci. 2011, 12, 633-654; Doi:10.3390 / ijms12010633

tạp chí quốc tế
khoa học phân tử
ISSN 1422-0067
www.mdpi.com/ tạp chí/ijms
Review
môi trường ứng dụng của Biosurfactants: tiến bộ tại
Magdalena Pacwa-Płociniczak
1
, Grażyna A. Płaza
2,
*, Zofia Piotrowska-Seget
1
và
Swaranjit Singh Cameotra
3
1
vùng vi sinh vật học, đại học Silesia, Jagiellońska 28 street, 40-032 Katowice, Ba Lan.
E-mail: [e-mail] (TNC-P.); [e-mail] (Z.P.-S.)
2
vùng vi sinh môi trường, viện sinh thái học của công nghiệp vùng,
Kossutha 6 street, 40-844 Katowice, Ba Lan
3
viện công nghệ vi sinh, lĩnh vực 39A, Chandigarh-160036, Ấn Độ;
E-Mail: [e-mail]
* Tác giả mà thư cần được giải quyết; E-Mail: [e-mail];
Tel.: [phone](246); Fax: [phone].

nhận được: 30 tháng 11 năm 2010; trong sửa đổi hình thức: tháng 8 năm 2011 / được chấp nhận: 10 tháng 1 năm 2011 /
xuất bản: 18 tháng 1 năm 2011

trừu tượng: tăng nâng cao nhận thức công cộng của ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến tìm kiếm
và phát triển của công nghệ giúp dọn sạch hữu cơ và vô cơ
chất gây ô nhiễm như hydrocarbon và các kim loại. Một phương pháp thay thế và thân thiện với sinh thái của
khắc phục công nghệ của môi trường bị ô nhiễm với các chất ô nhiễm là việc sử dụng
biosurfactants và vi sinh vật sản xuất biosurfactant. Sự đa dạng của biosurfactants
làm cho họ một nhóm hấp dẫn của các hợp chất cho tiềm năng sử dụng trong nhiều
ứng dụng công nghiệp và linh. Mục đích của nhận xét này là
để cung cấp một tổng quan toàn diện về các tiến bộ trong các ứng dụng của
biosurfactants và biosurfactant sản xuất vi sinh vật trong hydrocarbon và kim loại
khắc phục công nghệ.
Từ khoá: biosurfactants; hydrocarbon; kim loại; khắc phục công nghệ

1. Giới thiệu
Biosurfactants là một nhóm đa dạng về cấu trúc của surface-active chất được sản xuất bởi
vi sinh vật. Tất cả biosurfactants amphiphiles, họ bao gồm hai phần-một cực (Purifying)
truy cập mở
Int. J. Mol. Sci. 2011, 12


634
đảo và không cực (kỵ nước) nhóm. Một nhóm Purifying bao gồm mono-, oligo - hoặc
polysaccharides, peptide hoặc protein và một đảo kỵ nước thường có chứa bão hòa, không bão hòa
và hydroxylated axit béo hoặc béo rượu [1]. Một tính năng đặc trưng của biosurfactants là một
Purifying lipophilic cân bằng (HLB) các chỉ định các phần của Purifying và kỵ nước
các thành phần trong chất surface-active.
Do để cấu trúc amphiphilic của họ, biosurfactants tăng diện tích bề mặt của kỵ nước
chất không hòa tan nước, tăng khả dụng sinh học nước của các chất và thay đổi các
tính chất của bề mặt tế bào vi khuẩn. Hoạt động bề mặt làm cho bề mặt tuyệt vời natri NaNO2,
khuynh hướng tạo bọt và phân tán các đại lý [2]. So với tương đương về mặt hóa học tổng hợp đều
nhiều lợi thế. Họ là môi trường thân thiện, phân hủy, ít độc hại và không độc hại.
Họ đã tốt hơn bọt thuộc tính và chọn lọc cao. Họ đang hoạt động ở nhiệt độ khắc nghiệt,
pH và độ mặn là tốt, và có thể được sản xuất từ các chất thải công nghiệp và từ bộ phận nội tạng. Cuối cùng này
tính năng làm cho sản xuất giá rẻ của biosurfactants có thể và cho phép sử dụng chất thải và
việc giảm hiệu quả gây ô nhiễm của họ cùng một lúc [3–7].
Vì của lợi thế tiềm năng của họ, biosurfactants được dùng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như
nông nghiệp, sản xuất thực phẩm, hóa học, Mỹ phẩm và dược phẩm. Các ví dụ của biosurfactant
ứng dụng được liệt kê trong nhiều giấy tờ nhận xét [8]. Trong này xem xét, đặc biệt chú ý trả cho việc sử dụng
của biosurfactants trong các khía cạnh khác nhau của công nghệ sinh học môi trường. Nhiều đặc tính của vi khuẩn
bề mặt hoạt động các hợp chất như emulsification/de-emulsification, phân tán, tạo bọt, wetting và
làm lớp phủ cho chúng hữu ích trong khắc phục lý-hóa học và sinh học công nghệ của cả hai hữu cơ
và kim loại chất gây ô nhiễm. Biosurfactants tăng khả dụng sinh học của hydrocarbon dẫn đến
nâng cao tăng trưởng và sự xuống cấp của chất gây ô nhiễm do giảm đi hydrocarbon vi khuẩn hiện diện ở
ô nhiễm đất. Trong đất bị ô nhiễm kim loại nặng biosurfactants tạo thành tổ hợp bằng kim loại tại đất
giao diện, được theo sau bởi desorption kim loại và loại bỏ từ mặt đất, dẫn đến các
tăng trưởng dân số nồng độ ion kim loại và khả dụng sinh học của họ trong các giải pháp đất. Cách tiếp cận mới là
việc sử dụng của các chủng vi khuẩn kháng kim loại nặng có thể sản xuất biosurfactants để tăng các
hiệu quả loại bỏ các kim loại bởi phytoremediation.
2. Phân loại và tài sản Biosurfactants
không giống như bề mặt hóa học tổng hợp, mà được phân loại theo phân ly của
mô hình trong nước, biosurfactants được phân loại theo thành phần hóa học của chúng, trọng lượng phân tử,
tính chất lý hóa chất và các chế độ của hành động và vi khuẩn nguồn gốc. Dựa trên trọng lượng phân tử họ
được chia thành thấp phân tử khối lượng biosurfactants bao gồm glycolipids, phospholipid và
lipopeptides và vào cao phân tử khối lượng biosurfactants/bioemulsifiers có amphipathic
polysaccharides, protein, lipopolysaccharides, lipoprotein hoặc các hỗn hợp phức tạp của các biopolymers.
Thấp-phân tử-mass biosurfactants được hiệu quả trong việc làm giảm căng thẳng trên bề mặt và interfacial, trong khi
cao phân tử khối lượng biosurfactants có hiệu quả hơn tại ổn định nhũ tương dầu trong nước [11,12].
Ví dụ của biosurfactants và nhà sản xuất của họ được mô tả trong bảng 1.
Biosurfactants tích lũy tại giao diện giữa hai immiscible chất lỏng hoặc giữa một chất lỏng và
một chất rắn. Bằng cách giảm bề mặt (chất lỏng-máy) và interfacial (chất lỏng chất lỏng) căng thẳng chúng làm giảm sự khó chịu
Int. J. Mol. Sci. 2011, 12


635
lực lượng giữa hai giai đoạn khác nhau và cho phép những giai đoạn hai để trộn và tương tác dễ dàng hơn
(Figure 1) [10].
Bảng 1. Phân loại của biosurfactants và sử dụng của họ trong khắc phục của heavy metal và
hydrocarbon ô nhiễm các trang web.
Biosurfactant
vi sinh vật
ứng dụng trong môi trường
công nghệ sinh học
tham khảo
Nhóm lớp
Glycolipids
Rhamnolipids
Pseudomonas
aeruginosa,
Pseudomonas sp.
nâng cao của sự xuống cấp và
phân tán của các lớp khác nhau của
hydrocarbon; emulsification của
hydrocarbon và các loại dầu thực vật;
loại bỏ kim loại từ đất
[10]
Trehalolipids
Mycobacterium
bệnh lao,
Rhodococcus
erythropolis,
Arthrobacter sp.,
Nocardia sp.,
Corynebacterium sp.
tăng cường khả dụng sinh học của
hydrocarbon
[17]
Sophorolipids
Torulopsis bombicola,
Torulopsis
petrophilum,
Torulopsis apicola
phục hồi hydrocacbon từ dregs
và bùn; loại bỏ kim loại nặng
từ trầm tích; tăng cường dầu
phục hồi
[14,18,19]
axit béo,
phospholipid
và trung lập
lipid
Corynomycolic axit Corynebacterium lepus nâng cao của nhựa đường phục hồi [20]
Spiculisporic axit
Penicillium
spiculisporum
Loại bỏ các ion kim loại từ dung dịch nước
giải pháp; phân tán hành động cho
Purifying sắc tố; chuẩn bị
mới kiểu nhũ tương organogels,
phụ tùng microcapsules (các túi hoặc
liposomes), kim loại nặng sequestrants
[21–23]
Phosphati-dylethanolamine
Acinetobacter sp.,
Rhodococcus
erythropolis
tăng khả năng chịu của các vi khuẩn để
kim loại nặng
[24]
Lipopeptides
Surfactin Bacillus subtilis
nâng cao của phân
của hydrocarbon và clo
thuốc trừ sâu; loại bỏ kim loại nặng
từ một đất bị ô nhiễm, trầm tích
và nước; tăng các
hiệu quả của phytoextraction
[25–27]
Lichenysin Bacillus licheniformis tăng cường phục hồi dầu [28]
Polymeric
biosurfactants
Emulsan
Acinetobacter
calcoaceticus ổn định RAG-1 của nhũ tương hydrocarbon trong nước
[29]
Alasan
Acinetobacter
radioresistens KA-53
[30]
Biodispersan
Acinetobacter
calcoaceticus A2
phân tán của đá vôi trong nước [31]
Liposan Candida lipolytica
ổn định của hydrocarbon trong nước
nhũ tương
[32]
Mannoprotein
Saccharomyces
cerevisiae
[33]
Int. J. Mol. Sci. 2011, 12


636
hình 1. Tích lũy của biosurfactants tại giao diện giữa chất lỏng và không khí.


Biosurfactants tích cực nhất có thể làm giảm sức căng bề mặt của nước từ 72 30 mN·m
−1
và
interfacial căng thẳng giữa các nước và n-hexadecan từ 40 đến 1 mN·m
−1
[2,10]. Biosurfactant
hoạt động phụ thuộc vào nồng độ của các hợp chất surface-active cho đến khi quan trọng micelle
tập trung (CMC) được lấy. Ở nồng độ trên Ban QLCĐ, biosurfactant phân tử liên kết
để hình thức micelles, bilayers và các túi (hình 2). Micelle hình thành cho phép biosurfactants để giảm
bề mặt và interfacial căng thẳng và làm tăng độ hòa tan và khả dụng sinh học của kỵ nước
hợp chất hữu cơ [14]. Ban QLCĐ thường được sử dụng để đo lường hiệu quả của chất. Hiệu quả
biosurfactants có một CMC thấp, có nghĩa là ít hơn biosurfactant là cần thiết để giảm mặt
căng [2]. Micelle hình thành có một vai trò quan trọng trong sự hình thành microemulsion [34]. Microemulsions
là hỗn hợp chất lỏng rõ ràng và ổn định của các nước và dầu lĩnh vực cách nhau bằng monolayer hoặc tập hợp của
biosurfactants. Microemulsions được hình thành khi một giai đoạn chất lỏng phân tán như giọt trong một
giai đoạn chất lỏng, ví dụ: dầu phân tán trong nước (trực tiếp microemulsion) hoặc nước phân tán trong dầu
(reversed microemulsion) [2].
Hình 2. Mối quan hệ giữa nồng độ biosurfactant, bề mặt