3.12 oppervlakteactieve stoffen
oppervlakteactieve stoffen zijn amfifiele moleculen bestaande uit een hydrofiel en een hydrofoob domein. Ze verdelen zich tussen twee fasen in een heterogeen systeem en verhogen de schijnbare oplosbaarheid van een hydrofobe verbinding in water (Georgiou et al., 1992; Pizzul, 2006; Wang and Keller, 2009). De drie algemene kenmerken van de oppervlakteactieve stoffen zijn verrijking aan interfaces, verlaging van interfaciale spanning en vorming van micellen (Neu, 1996; Li et al., 2007)., Ze kunnen synthetisch zijn of van microbiële oorsprong (biosurfactanten). Er is vastgesteld dat koolstofbron een belangrijke rol speelt bij de productie van oppervlakteactieve verbindingen. Meestal is de aanwezigheid van water niet mengbare stoffen, bijvoorbeeld koolwaterstoffen, vereist (Rapp et al., 1979; Robert et al., 1989; Hommel, 1990; Abu-Ruwaida et al., 1991; Bredholt et al., 1998; Kumar et al., 2006) maar sommige bacteriën produceren zelfs oppervlakteactieve stoffen wanneer ze worden gekweekt op complexe koolwaterstoffen, zoals steenkool (Singh and Tripathi, 2013) en ruwe olie (Das and Mukherjee, 2007a; Ali et al.,, 2014); gewone koolstofbron, zoals glycerol (Das et al., 2008; Putri and Hertadi, 2015) en olijfolie (Khopade et al., 2012a); koolhydraten, zoals cashew appelsap (Freitas de Oliveira et al., 2013), trehalose, dextrose, fructose en sucrose (Khopade et al., 2012b); en sommige organische afvalstoffen, zoals CSL, suikerriet melasse, afval frituurolie, kaas wei afval, enz. (Guerra-Santos et al., 1984; Person and Molin, 1987; Banat et al., 2010; Rocha e Silva et al., 2014)., Verschillende types van biosurfactanten zijn geà soleerd en gekarakteriseerd met inbegrip van lipolipiden, glycolipiden, fosfolipiden, neutrale lipiden, vetzuren, peptidolipiden, lipopolysacchariden, biopolymeercomplexen, en anderen (Janek et al., 2010).
Biosurfactanten zouden de toxiciteit van zware metalen in verontreinigde locaties verminderen en de biotransformatie-efficiëntie verhogen (Sandrin et al., 2000; Hegazi et al., 2007)., Dit zou gebeuren door de complexatie van de vrije vorm van het metaal dat in oplossing verblijft, die de oplossingsfase activiteit van het metaal vermindert en het zou ook de desorptie van zware metalen bevorderen. Het zou ook optreden door de verminderde interfaciale spanningscondities uitgedrukt door de biosurfactanten, die zich zouden accumuleren op het raakvlak vaste oplossing, waardoor het directe contact tussen de biosurfactant en het gesorbeerde metaal. Ze zijn effectiever dan chemische in het verbeteren van de oplosbaarheid van organische verontreinigende stoffen (Bai et al.,, 1997) en biotransformatie van petroleumkoolwaterstoffen met inbegrip van de recalcitrante polynucleaire aromatische koolwaterstoffen met hoog molecuulgewicht (Cybulski et al., 2003; Wong et al., 2005; Das en Mukherjie, 2007a, b; Li en Chen, 2009). Van Biosurfactant wordt gemeld dat het de inheemse microbiële populatie stimuleert om koolwaterstoffen te degraderen, gedurende de toename van het oppervlak van hydrofoob in water onoplosbaar substraat en / of de biologische beschikbaarheid van hydrofoob in water onoplosbare stoffen verhoogt, bovendien gedurende de gehele incase van hydrofobiciteit in oppervlaktecellen (Kaczorek et al., 2008).,
Biosurfactanten kunnen ook de microbiële groei op gebonden substraten bevorderen door ze van oppervlakken te desorberen of door hun schijnbare Oplosbaarheid in water te vergroten. Bovendien rapporteerden Das en Mukherjie (2007a) dat de productie van biosurfactant desorptie van koolwaterstoffen van de bodem naar de waterfase van bodemslurries veroorzaakt, wat leidt tot verhoogde microbiële mineralisatie, hetzij door de oplosbaarheid van koolwaterstoffen te verhogen, hetzij door het contactoppervlak met hydrofobe verbindingen te vergroten, wat ook leidt tot een toename van de bacteriële populatie., Bijgevolg verhoogt de productie van biosurfactanten de toegankelijkheid van petroleumkoolwaterstoffen voor bodembacteriën, waardoor het biotransformatieproces wordt verbeterd. Biosurfactanten alleen wordt gemeld aan ruwe olie biotransformatie te bevorderen in grote mate zonder toevoeging van meststoffen, die de kosten van bioremediatie proces zou verminderen en de verdunning of wegwassen problemen ondervonden wanneer in water oplosbare meststoffen worden gebruikt tijdens bioremediatie van aquatische milieus minimaliseren (Thavasi et al., 2011).,
hoewel biosurfactanten van de goede voordelen van biosurfactanten en het aantrekkelijker lijken dan hun synthetische tegenhangers, zijn biosurfactanten nog niet concurrerend op de markt vanwege functionele redenen en hoge productiekosten, met name voor substraten, die 10% -30% van de totale productiekosten uitmaken (Rocha e Silva et al., 2014)., Zo heeft het gebruik van biologisch afbreekbare micro-organismen die het vermogen hebben om biosurfactant(s) of emulgator(s) te produceren het voordeel van een continue levering van natuurlijke, niet-toxische en biologisch afbreekbare oppervlakteactieve stoffen(s) tegen lage kosten voor het oplossen van de hydrofobe petroleumkoolwaterstoffen. Bovendien kunnen ze selectief de verhoogde viscositeit en verminderde wateroplosbaarheid van koolwaterstoffen tegengaan, waardoor de biotransformatiesnelheden worden verbeterd (Bento et al., 2005; El-Gendy et al., 2014; Ali et al., 2014; Chandankere et al., 2014).,
opgemerkt moet worden dat de meeste biosurfactanten worden geproduceerd tijdens de stationaire fase van microbiële groei en dat enkele microbiële species tijdens de exponentiële groeifase een lage biosurfactantproductiviteit kunnen vertonen (Ron and Rosenberg, 2001; Urum and Pekdemir, 2004). Jain et al. (1991) rapporteerde de toevoeging van Pseudomonas biosurfactant verbeterde de biotransformatie van tetradecaan, pristaan, en hexadecaan in een gleuf leem. Zhang and Miller (1995) rapporteerden de verbeterde octadecaandispersie en biologische afbraak door een Pseudomonas rhamnolipiden oppervlakteactieve stof. Herman et al., (1997) meldde dat de biosurfactanten van rhamnolipiden de in-situ biologische afbraak in poreuze matrix verbeterden.
volgens Straube et al. (1999), lichte olie stimuleert theoretisch de productie van biosurfactant en fungeren als co-oplosmiddel, het verhogen van de biologische beschikbaarheid van hydrofobe verontreinigingen door te helpen om ze te desorberen uit bodemdeeltjes., De toename van de microbiële populatie kan het gevolg zijn van de productie van biosurfactant, die, zoals eerder vermeld, De desorptie van koolwaterstoffen van de bodem naar de waterfase van bodemslurries veroorzaakte, wat leidde tot een verhoogde microbiële mineralisatie, hetzij door de oplosbaarheid van koolwaterstoffen te verhogen, hetzij door het contactoppervlak met hydrofobe verbindingen te vergroten (Moran et al., 2000; Christoffi and Ivshina, 2002; Rahman et al., 2003; Maier, 2003; Mukherjie en Das, 2005; Das en Mukerjie, 2007a,b). Daziel et al. (1996) rapporteerde de toename van de oplosbaarheid in naftaleen in water door biosurfactant., Zhang et al. (1997) meldde ook dat rhamnolipide biosurfactanten de oplosbaarheid en biotransformatie van fenantreen verhogen. Ruwe biosurfactanten geproduceerd uit de thermofiele stammen, B. subtilis DM-04, P. aeruginosa m, of P. aeruginosa NM stammen, zijn gemeld om de oplosbaarheid van pyreen, antraceen en fenantreen te verhogen (Das and Mukerjie, 2007a). Biosurfactant van Lipopeptide geproduceerd door koolwaterstofafbrekende en biosurfactant producerende B., van subtilis CN2, geïsoleerd uit met creosoot verontreinigde grond, wordt gemeld dat het ongeveer 85% van de gebruikte motorolie binnen 24 uur uit verontreinigd zand terugwint (Bezza en Cheraw, 2015). De biosurfactant die door het mariene isolaat Bacillus licheniformis MTCC 5514 wordt geproduceerd, zou meer dan 85% van geadsorbeerde Ruwe olie uit verschillende bodemtypes verwijderen (Kavitha et al., 2015). Hegazi et al. (2007) rapporteerde dat de productie van biosurfactant door C. hominis stam N2 zijn tolerantie voor zware metalen, de phenantreen-waterige stevigheid en de biotransformatie-efficiëntie verhoogt. Das et al., (2008) meldde dat een marien isolaat Bacillus circulans antraceen kan afbreken en biosurfactant kan produceren in een glycerol-aangevuld mineraalzouten medium. Een biosurfactant geproduceerd uit een aardolieafbrekende bacteriestam B. licheniformis Y-1 zou de bioremediatie van met aardolie verontreinigde grond door Pleurotus ostreatus versterken, in het bijzonder de 16-polyaromatische koolwaterstoffen die door de VS-EPA als prioritaire verontreinigende stoffen zijn vermeld (Liu et al., 2016)., Echter, in een gesimuleerde mariene olieramp bioremediatie experiment met behulp van een bacterieel consortium gewijzigd met rhamnolipiden, ze worden gemeld om een positieve rol in de biotransformatie van lange keten koolwaterstoffen, biomarkers, en polyaromatische koolwaterstoffen uit te oefenen, maar ze oefenen een negatieve rol in de biotransformatie van koolwaterstoffen met relatief vluchtige eigenschap, zoals korte keten n-alkanen, laag-moleculaire-gewicht polynucleaire aromatische koolwaterstoffen en sesquiterpenen met eenvoudige structuur (Chen et al., 2013). De biosurfactor die Streptomyces spp.produceert, van de isolaten AB1, AH4 en AM2 wordt gemeld dat ze 82,36%, 85,23% en 81,03% van 100 mg/l naftaleen binnen 12 dagen afbreken en 76,65%, 80,96% en 67,94% van de alifatische fractie van ruwe olie (1% v/v) binnen 30 dagen (Ferradji et al., 2014).
