3.12 surfaktanty
surfaktanty są cząsteczkami amfifilowymi składającymi się z domeny hydrofobowej i hydrofobowej. Dzielą się one między dwoma fazami w heterogenicznym układzie i zwiększają pozorną rozpuszczalność związku hydrofobowego w wodzie (Georgiou et al., 1992; Pizzul, 2006; Wang i Keller, 2009). Trzy ogólne cechy środków powierzchniowo czynnych są wzbogacanie w interfejsach, obniżenie napięcia międzyfazowego i tworzenie Miceli (Neu, 1996; Li et al., 2007)., Mogą być syntetyczne lub pochodzenia mikrobiologicznego (biosurfaktanty). Ustalono, że źródło węgla odgrywa ważną rolę w produkcji związków powierzchniowo czynnych. Zwykle wymagana jest obecność substancji nierozpuszczalnych w wodzie, np. węglowodorów (Rapp et al., 1979; Robert et al., 1989; Hommel, 1990; Abu-Ruwaida et al., 1991; Bredholt et al., 1998; Kumar et al., 2006), ale niektóre bakterie wytwarzają nawet surfaktanty, gdy uprawiane są na złożonych węglowodorach, takich jak węgiel (Singh and Tripathi, 2013) i ropa naftowa (Das and Mukherjee, 2007a; Ali et al.,, 2014); zwykłe źródło węgla, takie jak glicerol (Das et al., 2008; Putri and Hertadi, 2015) i oliwa z oliwek (Khopade et al., 2012a); węglowodany, np. sok z jabłek nerkowca (Freitas de Oliveira et al., 2013), trehaloza, dekstroza, fruktoza i sacharoza (Khopade et al., 2012b); oraz niektóre odpady organiczne, takie jak CSL, melasa trzciny cukrowej, odpady oleju do smażenia, odpady serwatki serowej itp. (Guerra-Santos et al., 1984; Person and Molin, 1987; Banat et al., 2010; Rocha e Silva et al., 2014)., Wyizolowano i scharakteryzowano kilka rodzajów biosurfaktantów, w tym lipolipidy, glikolipidy, fosfolipidy, lipidy neutralne, kwasy tłuszczowe, peptydolipidy, lipopolisacharydy, kompleksy Biopolimerów i inne (Janek et al., 2010).
biosurfaktanty są zgłaszane do zmniejszenia toksyczności metali ciężkich w zanieczyszczonych miejscach i zwiększenia efektywności biotransformacji (Sandrin et al., 2000; Hegazi et al., 2007)., Występuje to poprzez kompleksowanie wolnej formy metalu przebywającego w roztworze, co zmniejsza aktywność fazy roztworu metalu, a także promuje desorpcję metali ciężkich. Wystąpiłoby to również przez zmniejszone warunki napięcia międzyfazowego wyrażone przez biosurfaktanty, które gromadzą się w interfejsie ciało stałe-roztwór, umożliwiając bezpośredni kontakt między biosurfaktantem i sorbed metalu. Są one bardziej skuteczne niż chemiczne w zwiększaniu rozpuszczalności zanieczyszczeń organicznych (Bai et al.,, 1997) i biotransformacji węglowodorów ropopochodnych, w tym rekalcytrantowych wielkocząsteczkowych wielojądrowych węglowodorów aromatycznych (Cybulski et al., 2003; Wong et al., 2005; Das i Mukherjie, 2007A, b; Li i Chen, 2009). Biosurfaktant jest zgłaszane do stymulowania lokalnej populacji drobnoustrojów do degradacji węglowodorów, przez zwiększenie powierzchni hydrofobowego podłoża nierozpuszczalnego w wodzie i / lub zwiększenie biodostępności hydrofobowych substancji nierozpuszczalnych w wodzie, ponadto przez okrywanie hydrofobowości komórek powierzchniowych (Kaczorek i in., 2008).,
Biosurfaktanty mogą również zwiększać wzrost drobnoustrojów na związanych podłożach przez desorbowanie ich z powierzchni lub przez zwiększenie ich pozornej rozpuszczalności w wodzie. Ponadto Das i Mukherjie (2007a) poinformowali, że produkcja biosurfaktantu indukuje desorpcję węglowodorów z gleby do fazy wodnej zawiesin glebowych, co prowadzi do zwiększonej mineralizacji drobnoustrojów, albo przez zwiększenie rozpuszczalności węglowodorów lub przez zwiększenie powierzchni kontaktu ze związkami hydrofobowymi, co prowadzi również do wzrostu populacji bakterii., W związku z tym produkcja biosurfaktantów zwiększa dostępność węglowodorów ropopochodnych do bakterii glebowych, usprawniając proces biotransformacji. Same biosurfaktanty są zgłaszane do promowania biotransformacji ropy naftowej w dużym stopniu bez dodawania nawozów, co zmniejszyłoby Koszty Procesu bioremediacji i zminimalizowałoby problemy z rozcieńczaniem lub zmywaniem napotkane podczas rozpuszczalnych w wodzie nawozów stosowanych podczas bioremediacji środowisk wodnych (Thavasi et al., 2011).,
mimo dobrych zalet biosurfaktantu i wydaje się być bardziej atrakcyjny niż ich syntetyczne odpowiedniki, biosurfaktanty nie są jeszcze konkurencyjne na rynku ze względów funkcjonalnych i wysokich kosztów produkcji, zwłaszcza w odniesieniu do substratów, które stanowią 10% -30% całkowitych kosztów produkcji (Rocha e Silva et al., 2014)., Tak więc, przy użyciu biodegradowalnych mikroorganizmów, które mają zdolność do wytwarzania biosurfaktantów lub emulgatorów ma tę zaletę, że ciągłe dostarczanie naturalnych, nietoksycznych i biodegradowalnych środków powierzchniowo czynnych(s) przy niskich kosztach rozpuszczania hydrofobowych węglowodorów naftowych. Ponadto mogą selektywnie przeciwdziałać zwiększonej lepkości i zmniejszonej rozpuszczalności w wodzie węglowodorów, zwiększając w ten sposób szybkość biotransformacji (Bento et al., 2005; El-Gendy et al., 2014; Ali i in., 2014; Chandankere et al., 2014).,
należy zauważyć, że większość biosurfaktantów są zgłaszane być produkowane podczas stacjonarnej fazy wzrostu drobnoustrojów i kilka gatunków drobnoustrojów może wykazywać niską produktywność biosurfaktantów podczas jego wykładniczej fazy wzrostu (Ron i Rosenberg, 2001; Urum i Pekdemir, 2004). Jain et al. (1991) poinformował, że dodanie Pseudomonas biosurfaktant wzmocnił biotransformację tetradekanu, pristanu i heksadekanu w szczelinie. Zhang i Miller (1995) opisali zwiększoną dyspersję oktadekanu i biodegradację przez surfaktant Pseudomonas rhamnolipids. Herman i in., (1997) poinformował, że biosurfaktanty ramnolipidów wzmocniły biodegradację in situ w matrycy porowatej.
według Straube et al. (1999), lekki olej teoretycznie stymuluje produkcję biosurfaktantu i działa jako współrozpuszczalnik, zwiększając biodostępność hydrofobowych zanieczyszczeń, pomagając w desorbowaniu ich z cząstek gleby., Wzrost populacji drobnoustrojów może być spowodowany produkcją biosurfaktantu, który, jak wspomniano wcześniej, wywołał desorpcję węglowodorów z gleby do fazy wodnej zawiesin glebowych, co prowadzi do zwiększonej mineralizacji drobnoustrojów, albo przez zwiększenie rozpuszczalności węglowodorów lub przez zwiększenie powierzchni kontaktu ze związkami hydrofobowymi (Moran et al., 2000; Christofi and Ivshina, 2002; Rahman et al., 2003; Maier, 2003; Mukherjie i Das, 2005; Das i Mukerjie,2007A, b). Daziel i in. (1996) reported the increase of the naphthalene aqueous solubility by biosurfactant., Zhang i in. (1997) poinformował również, że biosurfaktanty ramnolipidu zwiększają rozpuszczalność i biotransformację fenantrenu. Surowy biosurfaktanty produkowane ze szczepów termofilnych, B. subtilis DM-04, P. aeruginosa m, lub P. aeruginosa NM szczepy, są zgłaszane do zwiększenia rozpuszczalności pirenu, antracenu i fenantrenu (Das i Mukerjie, 2007A). Biosurfaktant lipopeptydu wytwarzany przez rozkładanie węglowodorów i biosurfaktant wytwarzający B., subtilis CN2 wyizolowany z gleby zanieczyszczonej kreozotem odzyskuje około 85% zużytego oleju silnikowego z zanieczyszczonego piasku w ciągu 24 godzin (Bezza and Cheraw, 2015). Biosurfaktant wytwarzany przez izolat morski Bacillus licheniformis MTCC 5514 jest zgłaszany do usuwania ponad 85% adsorbowanej ropy naftowej z różnych rodzajów gleby (Kavitha et al., 2015). Hegazi i in. (2007) poinformował, że produkcja biosurfaktantu przez szczep C. hominis N2 zwiększa jego tolerancję metali ciężkich, wodną solidność fenantrenu i wydajność biotransformacji. Das et al., (2008) poinformował, że morski izolat Bacillus circulans może rozkładać antracenu i produkować biosurfaktant w pożywce z soli mineralnych z dodatkiem glicerolu. Biosurfaktant produkowany z bakterii degradujących ropę naftową szczep B. licheniformis Y-1 jest zgłaszany w celu zwiększenia bioremediacji gleby zanieczyszczonej ropą naftową przez Pleurotus ostreatus, szczególnie 16-poliaromatyczne węglowodory wymienione przez US-EPA, jako priorytetowe zanieczyszczenia (Liu et al., 2016)., Jednak w symulowanym eksperymencie bioremediacji morskiej wycieku oleju z wykorzystaniem konsorcjum bakteryjnego zmienionego ramnolipidami, donoszono, że wywierają pozytywną rolę w biotransformacji długołańcuchowych węglowodorów, biomarkerów i węglowodorów poliaromatycznych, ale wywierają negatywną rolę w biotransformacji węglowodorów o stosunkowo lotnych właściwościach, takich jak krótkołańcuchowe n-alkany, wielojądrowe węglowodory aromatyczne o niskiej masie cząsteczkowej i seskwiterpeny o prostej strukturze(Chen et al., 2013). Biosurfaktant wytwarzający Streptomyces spp., Izolaty AB1, AH4 i AM2 ulegają degradacji odpowiednio o 82,36%, 85,23% i 81,03% 100 mg/L naftalenu w ciągu 12 dni i 76,65%, 80,96% i 67,94% frakcji alifatycznej ropy naftowej (1% v/v) w ciągu 30 dni (Ferradji et al., 2014).
