生物表面活性劑(biosurfactants)是一種由微生物合成的、結(jié)構(gòu)多樣的表面活性物質(zhì),包括糖脂、脂肽、脂蛋白、磷脂以及中性類脂衍生物等。它們的分子結(jié)構(gòu)包括親水基和親油基兩部分,其中親水基的極性基團(tuán)主要為單糖、多糖、磷酸基、氨基酸和肽等,另一部分是由碳?xì)滏溄M成的親油的非極性基團(tuán),主要為飽和或非飽和脂肪酸及脂肪醇。
由于生物表面活性劑具有既親水又親油的兩性分子結(jié)構(gòu),使得生物表面活性劑與化學(xué)表面活性劑具有類似的性能,如起泡、消泡、乳化、破乳、分散、絮凝、潤濕、鋪展、滲透、潤滑、抗靜電以及殺菌等功能。
隨著化學(xué)表面活性劑環(huán)境問題的日益突出,生物表面活性劑的應(yīng)用越來越被人們關(guān)注。20世紀(jì)80年代后期,利用生物工程技術(shù)研制生物表面活性劑已成為國際生物工程領(lǐng)域中的一個新興課題。在近20年的時間里,隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的迅猛發(fā)展以及生物表面活性劑在石油開采、環(huán)保、制藥、食品加工等方面的應(yīng)用,人們對在工業(yè)領(lǐng)域利用該技術(shù)產(chǎn)生了強(qiáng)烈興趣,全球環(huán)保意識的增強(qiáng)更加推動了生物表面活性劑取代化學(xué)表面活性劑這一趨勢。
生物表面活性劑有多種來源、多種化學(xué)結(jié)構(gòu)和多種用途,現(xiàn)階段人們一般依據(jù)它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)來分類。其中糖脂類生物表面活性劑是生物表面活性劑中主要的一種,也是國內(nèi)外研究多的一種,主要包括鼠李糖脂、海藻糖脂、槐糖脂等。
許多微生物都以烴類為惟一碳源產(chǎn)生生物表面活性劑,這是由于大多數(shù)烴類為憎水性有機(jī)物,微生物必須產(chǎn)生表面活性劑降低界面張力,增加溶解性,使其到達(dá)菌體表面從而被利用,因此烴類是生產(chǎn)生物表面活性劑的主要基質(zhì)。利用基質(zhì)培養(yǎng)的方法生產(chǎn)生物表面活性劑稱為發(fā)酵法,發(fā)酵法的前提是篩選出高效優(yōu)勢菌種,再進(jìn)行培養(yǎng)條件的優(yōu)化來提高產(chǎn)量、降低成本,終生產(chǎn)出高性能的生物表面活性劑。除了發(fā)酵法,現(xiàn)今另一個研究的熱點(diǎn)是酶促反應(yīng)生產(chǎn)生物表面活性劑。