3.12 Overflateaktive stoffer
Tensider er amfifile molekyler som består av en hydrofile og hydrofobe domene. De partisjon mellom to faser i et heterogent system og øke den tilsynelatende løseligheten av et hydrofobt stoff i vann (Georgiou et al., 1992; Pizzul, 2006; Wang og Keller, 2009). De tre generelle karakteristikker av tensider er berikelse på grensesnitt, senking av interfacial spenning, og dannelsen av micelles (Neu, 1996; Li et al., 2007)., De kan være syntetiske eller av mikrobiell opprinnelse (biosurfactants). Det har blitt etablert at karbon kilde spiller en viktig rolle i produksjonen av overflateaktive stoffer. Vanligvis tilstedeværelse av vann immiscible stoffer, f.eks., hydrokarboner, er nødvendig (Rapp et al., 1979; Robert et al., 1989; Hommel, 1990; Abu-Ruwaida et al., 1991; Bredholt et al., 1998; Kumar et al., 2006), men enkelte bakterier selv produsere tensider når dyrket på komplekse hydrokarboner, slik som kull (Singh og Tripathi, 2013) og råolje (Das og Mukherjee, 2007a; Ali et al.,, 2014); vanlig karbon kilde, for eksempel glyserol (Das et al., 2008; Putri og Hertadi, 2015) og olivenolje (Khopade et al., 2012a); karbohydrater, for eksempel cashew eplejuice (Freitas de Oliveira et al., 2013), trehalose, druesukker, fruktose og sukrose (Khopade et al., 2012b); og noen av organisk avfall, for eksempel CSL, sukkerrør melasse, avfall steking olje, ost whey avfall, etc. (Guerra-Santos et al., 1984; Person og Molina, 1987; Banat et al., 2010; $ This_region e Silva et al., 2014)., Flere typer biosurfactants har blitt isolert og karakterisert inkludert lipolipids, glycolipids, fosfolipider, nøytrale lipider, fettsyrer, peptidolipids, lipopolysaccharides, biopolymer komplekser, og andre (Janek et al., 2010).
Biosurfactants er rapportert å redusere heavy metal toksisitet i forurensede områder og forbedre biotransformation effektivitet (Sandrin et al. I 2000; Hegazi et al., 2007)., Dette vil skje gjennom complexation av fri form av metall som er bosatt i løsningen, noe som reduserer løsning-fase aktiviteten av metallet, og det vil også fremme tungmetaller desorpsjon. Det vil også oppstå på grunn av den reduserte interfacial spenning forhold som er uttrykt ved biosurfactants, som ville samle på solid løsning grensesnitt, slik at den direkte kontakt mellom biosurfactant og sorbed metall. De er mer effektive enn kjemiske seg i å øke løseligheten av organiske miljøgifter (Bai et al.,,, 1997) og biotransformation av petroleum hydrokarboner, inkludert gjenstridige høy-molekylær–vekt polynukleære aromatiske hydrokarboner (Cybulski et al., 2003; Wong et al., 2005; Das og Mukherjie, 2007a,b; Li og Chen, 2009). Biosurfactant er rapportert å stimulere urfolk mikrobiell befolkningen til å forringe hydrokarboner, gjennom økning av arealet av hydrofobe vann-kan ikke løses opp substratet og/eller øke biotilgjengeligheten av hydrofobe vann-uløselige stoffer, og dessuten, gjennom incase av overflaten celle hydrophobicity (Kaczorek et al., 2008).,
Biosurfactants kan også forbedre den mikrobielle vokse på bundet underlag av desorbing dem fra overflater eller ved å øke deres tilsynelatende vann løselighet. Videre, Das og Mukherjie (2007a) rapporterte at produksjonen av biosurfactant induserer desorpsjon av hydrokarboner fra jord til den vandige fasen av jord slurries fører til økt mikrobiell mineralization, enten ved å øke hydrokarbon løselighet eller ved å øke kontaktflaten med hydrofobe forbindelser som fører også til økning i bakteriell befolkningen., Følgelig biosurfactant produksjonen øker tilgjengeligheten av petroleum hydrokarboner til jord bakterier, styrke biotransformation prosessen. Biosurfactants alene er rapportert å fremme råolje biotransformation til en stor grad uten å legge til gjødsel, noe som vil redusere kostnadene for bioremediation prosessen og minimere fortynning eller vaske vekk problemer som kan oppstå når vannløselig gjødsel er brukt under bioremediation av akvatiske miljøer (Thavasi et al., 2011).,
Selv om det av gode fordeler av biosurfactant og det ser ut til å være mer attraktive enn de syntetiske motstykker, biosurfactants ennå ikke er konkurransedyktige i markedet på grunn av funksjonelle årsaker og høye produksjonskostnader, spesielt i forhold til underlag, som står for 10%-30% av den totale produksjonskostnader (Rocha e Silva et al., 2014)., Dermed, ved hjelp av biodegrading mikroorganismer som har evnen til å produsere biosurfactant(s) eller emulgator(e) har nytte av kontinuerlig tilførsel av naturlige, ikke-giftig, og biologisk nedbrytbare tensider(s) til en lav kostnad for solubilizing den hydrofobe petroleum hydrokarboner. Videre, de kan velge å motvirke økt viskositet og redusert løselighet av hydrokarboner, og dermed styrkes den biotransformation priser (Bento et al., 2005; El-Gendy et al., 2014; Ali et al., 2014; Chandankere et al., 2014).,
Det bør bemerkes at de fleste av biosurfactants er rapportert å være produsert under den stasjonære fasen av mikrobiell vekst og et par mikrobiell arter kan vise en lav biosurfactant produktivitet i løpet av sin ekspontiell vekstfase (Ron og Rosenberg, 2001; Urum og Pekdemir, 2004). Jain et al. (1991) rapporterte tillegg av Pseudomonas biosurfactant forbedret biotransformation av tetradecane, pristane, og hexadecane i et slit loam. Zhang og Miller (1995) rapporterte forbedret octadecane spredning og biologisk nedbrytning av en Pseudomonas rhamnolipids overflateaktivt middel. Herman et al., (1997) rapporterte at rhamnolipids biosurfactants forbedret in-situ biologisk nedbrytning i porøse matrise.
Ifølge for å Straube et al. (1999), lett olje teoretisk stimulerer produksjonen av biosurfactant og fungere som co-solvent, øke biotilgjengeligheten av hydrofobe forurensninger ved å bidra til å desorb dem fra jord partikler., Økningen av mikrobiell befolkningen kan være grunn til produksjon av biosurfactant, som, som nevnt før, indusert den desorpsjon av hydrokarboner fra jord til den vandige fasen av jord slurries fører til økt mikrobiell mineralization, enten ved å øke hydrokarbon løselighet eller ved å øke kontaktflaten med hydrofobe forbindelser (Moran et al. I 2000; Christofi og Ivshina, 2002; Rahman et al., 2003; Maier, 2003; Mukherjie og Das, 2005; Das og Mukerjie, 2007a,b). Daziel et al. (1996) rapporterte økning av naphthalene oppløsning i vann ved biosurfactant., Zhang et al. (1997) rapporterte også at rhamnolipid biosurfactants øke løseligheten og biotransformation av phenanthrene. Råolje biosurfactants produsert fra thermophilic stammer, B. subtilis DM-04, P. aeruginosa M, eller P. aeruginosa NM stammer, er rapportert å øke løseligheten av pyren, anthracene, og phenanthrene (Das og Mukerjie, 2007a). Lipopeptide biosurfactant produsert av hydrokarbon nedverdigende og biosurfactant å produsere B., subtilis CN2 isolert fra kreosot-forurenset jord er rapportert å gjenopprette ca 85% av brukt motorolje fra forurenset sand innen 24 timer (Bezza og Cheraw, 2015). Den biosurfactant produsert av marine isolere Bacillus licheniformis MTCC 5514 er rapportert å fjerne mer enn 85% av adsorbert olje fra forskjellige typer jord (Kavitha et al., 2015). Hegazi et al. (2007) rapporterte at produksjonen av biosurfactant av C. hominis belastning N2 øker sin heavy metal toleranse, phenanthrene vandig soliditet, og biotransformation effektivitet. Das et al., (2008) rapporterte at en marine isolere Bacillus circulans kan forringe anthracene og produsere biosurfactant i en glyserol-supplert mineral salter medium. En biosurfactant produsert fra en petroleum nedverdigende bakterier belastning B. licheniformis Y-1 er rapportert å øke bioremediation av petroleum-forurenset jord ved Pleurotus ostreatus, spesielt den 16-poly-aromatic hydrocarbons oppført av US-EPA, som prioriterte miljøgifter (Liu et al., 2016)., Imidlertid, i en simulert marine oljesøl bioremediation eksperiment ved hjelp av en bakteriell consortium endret med rhamnolipids, de er rapportert til å utøve en positiv rolle i biotransformation av langkjedede hydrokarboner, biomarkører, og poly-aromatic hydrocarbons, men de utøve en negativ rolle i biotransformation av hydrokarboner med relativt flyktige eiendom, som for eksempel kort-kjeden n-alkaner, lav-molekylær-vekt polynukleære aromatiske hydrokarboner og sesquiterpenes med enkel struktur (Chen et al., 2013). Den biosurfactant å produsere Streptomyces spp., isolater AB1, AH4, og AM2 er rapportert å redusere 82.36%, 85.23%, og 81.03% av 100 mg/L naphthalene innen 12 dager og 76.65%, 80.96%, og 67.94% av alifatiske brøkdel av råolje (1% v/v) innen 30 dager, henholdsvis (Ferradji et al., 2014).
