3.12 Overfladeaktive stoffer
Overfladeaktive stoffer, der er amphiphilic molekyler, der består af en hydrofile og hydrofobe domæne. De adskiller sig mellem to faser i et heterogent system og øger den tilsyneladende opløselighed af en hydrofob forbindelse i vand (Georgiou et al., 1992; pi.andul, 2006; andang og Keller, 2009). De tre generelle egenskaber ved de overfladeaktive stoffer er berigelse ved grænseflader, sænkning af grænsefladespænding og dannelse af miceller (Neu, 1996; Li et al., 2007)., De kan være syntetiske eller af mikrobiel oprindelse (biosurfaktanter). Det er blevet fastslået, at carbonkilde spiller en vigtig rolle i produktionen af overfladeaktive forbindelser. Normalt er tilstedeværelsen af vand ikke-blandbare stoffer, f.kulbrinter, påkrævet (Rapp et al., 1979; Robert et al., 1989; Hommel, 1990; Abu-ru .aida et al., 1991; Bredholt et al., 1998; Kumar et al., 2006) men nogle bakterier producerer endda overfladeaktive stoffer, når de dyrkes på komplekse kulbrinter, såsom kul (Singh og Tripathi, 2013) og råolie (Das og Mukherjee, 2007a; Ali et al.,, 2014); almindelig carbonkilde, såsom glycerol (Das et al., 2008; Putri og Hertadi, 2015) og olivenolie (Khopade et al., 2012a); kulhydrater, såsom cashe apple æblejuice (Freitas de Oliveira et al., 2013), trehalose, de 2013trose, fructose og saccharose (Khopade et al ., 2012b); og nogle organiske affald, såsom CSL, sukkerrørmelasse, affaldstegeolie, ostevalleaffald osv. (Guerra-Santos et al ., 1984; Person og Molin, 1987; Banat et al., 2010; Rocha e Silva et al., 2014)., Flere typer af biosurfactants er blevet isoleret og karakteriseret herunder lipolipids, glycolipids, fosfolipider, neutrale lipider, fedtsyrer, peptidolipids, lipopolysaccharides, biopolymer komplekser, og andre (Janek et al., 2010).
Biosurfaktanter er rapporteret at reducere tungmetaltoksicitet i forurenede steder og øge biotransformationseffektiviteten (Sandrin et al., 2000; Hega 2000i et al., 2007)., Dette ville ske gennem kompleksdannelsen af den frie form af metallet, der er bosat i opløsning, hvilket nedsætter opløsningsfaseaktiviteten af metallet, og det ville også fremme tungmetal desorption. Det ville også forekomme ved de reducerede grænsefladespændingsbetingelser udtrykt af biosurfaktanterne, som ville akkumulere ved grænsefladen med fast opløsning, hvilket tillader direkte kontakt mellem biosurfaktanten og det sorberede metal. De er mere effektive end kemiske til forbedring af opløseligheden af organiske forurenende stoffer (Bai et al.,, 1997) og biotransformation af petroleumscarbonhydrider, herunder de genstridige højmolekylære, polynukleære aromatiske kulbrinter (Cybulski et al., 2003; 2003ong et al., 2005; Das and Mukherjie, 2007a, b; Li and Chen, 2009). Biosurfactant er rapporteret til at stimulere den oprindelige mikrobielle population til at forringe carbonhydrider, hele forøgelse af arealet af hydrofobe vand-uopløselige substrat og/eller øge biotilgængeligheden af hydrofobe ikke-vandopløselige stoffer, desuden hele incase af overflade-celle hydrophobicity (Kaczorek et al., 2008).,
Biosurfaktanter kan også forbedre den mikrobielle vækst på bundne substrater ved at desorbere dem fra overflader eller ved at øge deres tilsyneladende vandopløselighed. Desuden Das og Mukherjie (2007a) rapporterede, at produktionen af biosurfactant inducerer desorption af carbonhydrider fra jord til den vandige fase af jord, slam, der fører til øget mikrobiel mineralisering, enten ved at øge kulbrinte opløselighed eller ved at øge kontaktfladen med hydrofobe forbindelser, som fører også til en stigning i bakteriel befolkning., Derfor øger biosurfaktantproduktionen tilgængeligheden af petroleumcarboner til jordbakterier, hvilket forbedrer biotransformationsprocessen. Biosurfaktanter alene rapporteres at fremme råolie biotransformation i vid udstrækning uden tilsætning af gødning, hvilket ville reducere omkostningerne ved bioremedieringsprocessen og minimere fortyndingen eller vaske væk problemer, der opstår, når vandopløselige gødninger anvendes under bioremediering af vandmiljøer (Thavasi et al., 2011).,
Selv om den er af gode fordele ved biosurfactant og det ser ud til at være mere attraktive end deres syntetiske modparter, biosurfactants er endnu ikke konkurrencedygtig i markedet på grund af funktionelle grunde og høje produktionsomkostninger, især med hensyn til underlag, som tegner sig for 10%-30% af de samlede produktionsomkostninger (Rocha e Silva et al., 2014)., Anvendelse af bionedbrydelige mikroorganismer, der har evnen til at producere biosurfaktant(er) eller emulgator(er), har således fordelen ved kontinuerlig tilførsel af naturlige, ikke-toksiske og bionedbrydelige overfladeaktive stoffer til en lav pris til opløsning af de hydrofobe petroleumcarboner. Desuden kan de selektivt modvirke den øgede viskositet og nedsat vandopløselighed af kulbrinter, hvilket forbedrer biotransformationshastighederne (Bento et al., 2005; El-Gendy et al., 2014; Ali et al., 2014; Chandankere et al., 2014).,
Det skal bemærkes, at de fleste af de biosurfactants er rapporteret til at være produceret i løbet af den stationære fase af mikrobiel vækst og et par mikrobielle arter, der kan vise en lav biosurfactant produktivitet under sin eksponentielle vækstfase (Ron og Rosenberg, 2001; Urum og Pekdemir, 2004). Jain et al. (1991) rapporterede tilføjelsen af Pseudomonas biosurfactant forbedrede biotransformationen af tetradecan, Pristan og He .adecan i en slids loam. 1995hang and Miller (1995) rapporterede om den forstærkede octadecane-spredning og bionedbrydning af et Pseudomonas rhamnolipider-overfladeaktivt stof. Herman et al., (1997) rapporterede, at rhamnolipider biosurfaktanter forbedret in situ bionedbrydning i porøs Matri..
ifølge Straube et al. (1999) stimulerer let olie teoretisk produktionen af biosurfaktant og fungerer som co-opløsningsmiddel, hvilket øger biotilgængeligheden af hydrofobe forurenende stoffer ved at hjælpe med at desorbere dem fra jordpartikler., Forhøjelsen af mikrobielle population, kan skyldes, at produktionen af biosurfactant, der, som nævnt før, foranlediget desorption af carbonhydrider fra jord til den vandige fase af jord, slam, der fører til øget mikrobiel mineralisering, enten ved at øge kulbrinte opløselighed eller ved at øge kontaktfladen med hydrofobe forbindelser (Moran et al., 2000; Christofi og Ivshina, 2002; Rahman et al., 2003; Maier, 2003; Mukherjie og Das, 2005; Das og Mukerjie, 2007a,b). Da aliel et al. (1996) rapporterede stigningen i naphthalen vandig opløselighed ved biosurfaktant., Zhang et al. (1997) rapporterede også, at rhamnolipid biosurfaktanter øger opløseligheden og biotransformationen af phenanthren. Rå biosurfactants produceret fra den termofile stammer, B. subtilis DM-04, P. aeruginosa M, eller P. aeruginosa NM stammer, er rapporteret til at øge opløseligheden af pyren, anthracen, og phenanthren (Das og Mukerjie, 2007a). Lipopeptid biosurfactant produceret af carbonhydridnedbrydende og biosurfactant producerende B., subtilis CN2 isoleret fra creosot-forurenet jord er rapporteret til at genvinde ca 85% af brugt motorolie fra forurenet sand inden for 24 timer (Bezza og Cheraw, 2015). Det biosurfaktant produceret af det marine isolat Bacillus licheniformis Mtcc 5514 rapporteres at fjerne mere end 85% adsorberet råolie fra forskellige jordtyper (Kavitha et al., 2015). Hega Ali et al. (2007) rapporterede, at produktionen af biosurfaktant af C. hominis stamme N2 øger sin tungmetaltolerance, den phenanthren vandige soliditet og biotransformationseffektivitet. Das et al., (2008) rapporterede, at et marine isolat Bacillus circulans kan nedbryde anthracen og producere biosurfaktant i et glycerol-suppleret mineralsaltmedium. En biosurfactant fremstillet fra råolie nedværdigende bakterier stamme B. licheniformis Y-1 er rapporteret at øge bioremediering af råolie-forurenet jord ved Pleurotus ostreatus, specielt den 16-polyaromatiske kulbrinter, der er anført af US-EPA, som prioriterede stoffer (Liu et al., 2016)., Men i en simuleret oliespild bioremediering eksperiment ved hjælp af en bakteriel konsortium ændret med rhamnolipids, de er rapporteret til at udøve positiv rolle i biotransformation af en lang kæde carbonhydrider, biomarkører, og polyaromatiske kulbrinter, men de udøver en negativ rolle i biotransformation af kulbrinter med relativt flygtige ejendom, såsom kort-kæden n-alkaner, lav molekylær vægt polycycliske, aromatiske carbonhydrider, og sesquiterpenes med en enkel struktur (Chen et al., 2013). Den biosurfaktant, der producerer Streptomyces spp., isolater AB1, AH4, og AM2 er rapporteret til at forringe 82.36%, 85.23%, og 81.03% 100 mg/L naphthalen inden for 12 dage, og 76.65%, 80.96%, og 67.94% alifatiske brøkdel af råolie (1% v/v) inden for 30 dage, henholdsvis (Ferradji et al., 2014).
