生物表面活性剂对土壤中微生物降解疏水性有机(4)

高技术通讯２００６年３月第１６卷第３期

放出来并在污染物液滴表面聚集成膜，使得菌体表面亲水性增强而使之从可利用成分已经耗尽的液滴

上解吸脱离以寻找新的碳源，同时附着的生物表面活性剂层对液滴进行标记，而在生物表面活性剂的

作用下菌体表面的这种疏水性和亲水性的变化是微

生物调节吸附的生理过程１７＇１１Ｊ。另外，微生物细胞膜与生物表面活性剂胶束的吸附作用造成了微生物与胶束内部的有机污染物的直接接近，成为加强污染物传质的另一种途径。２．３污染物的摄取

对生物表面活性剂加强有机污染物降解的另一个可能的原因是在生物表面活性剂的作用下微生物细胞膜结构的改变以及由此引起的污染物透过性能

加强，而菌体表面性质的变化为细胞膜结构变化的

外在表现。对于假单胞菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ），它们对污

染物的降解能力与它们表面的疏水性能呈正关系，疏水性最强的菌体降解污染物的速率也最快㈣Ｊ。

Ｌａｎｇ和Ｐｈｉｌｐ报道，由一株红球菌（ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｉ）非离子生物表面活性剂海藻糖脂改变了其细胞表面的疏水性，加强了细胞的吸附以及烷烃向细胞内部的输送，而这种输送不需要能量和专门的细胞膜蛋白质【１９１。

生物表面活性剂莎梵婷也能够以聚集体的形式排列

在细胞膜的表面或者嵌入细胞膜中而改变细胞膜的结构，并且认为它对在细胞膜上形成”微孔”和”通道”而对污染物摄取有所帮助【３５Ｊ。

Ｓｏｕｔｈａｍ等［３６ｊ发现降解微生物产生生物表面活性剂乳化油类物质后，在油滴上的吸附往往伴随有高电位的、两性的菌体和表面活性剂界面。他们用透射电镜观察到了在乳化油滴表面带电的表面活性

剂层的形成、微小乳化油滴在细胞表面吸附以及在

细胞膜和表面活性剂层之间纤维状有机物质（被认

为是表面活性剂或表面活性剂与油的混合物）的产

生及其向细胞膜的伸展。因此他们认为，实验菌体

对油类物质的吸收是通过纳米级的微小乳化油滴与外层细胞膜的融合和对表面活性剂与油的混合态物质的摄取实现的，而这种细胞表面的微小油滴和剂油混合物导致了菌体疏水性增强。

Ａｒｉｎｏ等Ｌ３１＿比较了铜绿假单胞菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ

ａｅｔＴ嚼ｎｏｓａ）外层细胞膜的脂多糖和由它产生的生物

表面活性剂鼠李糖脂的结构，并且发现了它们的相

似陛。由此他推断鼠李糖脂可能是铜绿假单胞菌外

层细胞膜的合成物，而两者之问的相互作用也有助于解释细胞表面疏水性的变化和有机污染物穿透细

胞膜的传输作用。

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２．４细胞生化过程及基因关联

在这方面的研究报道相对较少。一般认为，生物表面活性剂在有机污染物的降解过程中是作为共

代谢产物而合成的。然而，生物表面活性剂在加强污染物的降解过程中是否与细胞的生化活动相关

联，或者说它们是否作为一种中间反应物参与了污染物的生物转化过程而成为细胞可控因素仍然尚不清楚。另外，由于降解微生物的生长往往限于有机相和水相界面而有机污染物的转化酶通常附于细胞膜上旧７Ｉ，生物表面活性剂此类酶的相互作用对酶的

活性以及相应污染物的代谢可能有重要影响。某些

种类的生物表面活性剂的产生是与基因相关的，并且疏水性物质能够激起细胞内合成它们的生化反应１３８铷Ｊ，但是基本没有证据能够揭示它们的功能和基因行为的相关性。

３

结论与展望

添加了生物表面活性剂的土壤中有机污染物的降解过程是土壤介质、污染物、生物表面活性剂和降解微生物之间的互动的过程。由于生物表面活性剂的物化和生物作用导致的污染物的生物可利用性增

强为降解强化的基本原理。其中生物表面活性剂的微生物效应主要表现为：（１）加强微生物在土壤中的

迁移；（２）改变细胞表面性质以及调节菌体在污染物上的吸附；（３）与细胞膜作用改变其结构和性质，可能形成新的污染物摄取机制。

然而生物表面活性剂在污染物降解过程中的生

理作用（如它们是否参与了污染物的转化反应，与酶

的作用等）尚不清楚。有报道认为生物表面活性剂的产生与有机污染物的降解没有必然联系１４１Ｉ，或者

与细胞其它活动有关Ｌ４２Ｊ，而它们也可以只用易溶于水的基质合成使得问题更加复杂化ｂ１，４３Ｊ。生物表面活性剂的微生物作用机理尚有诸多探寻之处。

参考文献［１］Ｍａｋｋａｒ

ＲＳ，ＣａｍｅｏｔｒａＳＳ．Ａｎｕｐｄａｔｅｏｆｔｈｅ

ＵＳｅ

ｏｆｕｎｃｏｎ—

ｖｅｎｔｉｏｎａｌｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｆｏｒｂｉｏｓｕｒｆａｃｔａｎｔｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｔｌｌｅｉｒ

ｎｅｗ

ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．ＡｐＷＭｉｃｒｏｂｉｏｌ

Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ，２００２，５８：４２８—４３４

ｌ２］Ｈｕｒｔｉｎｇ－Ｍｕｌｌｅｒ

Ｒ，Ｂｌａｓｚｃｚｙｋ

Ｒ，ＷａｇｎｅｒＦ，ｅｔａ１．Ｂｉｏｓｕｒｆａｃ

［ａｎｔｓｉｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｃｏｎｔｒ０１．Ｉｎ：ＫｏｓａｉｃＮ．Ｅｄ．Ｂｉｏｓｕｒｆａｃ—ｔａｎｔｓ

ａｎｄＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ

Ｓｃｉｅｎｃｅ

Ｓｅｒｉｅｓ．Ｎｅｗ

Ｙｏｒｋ，ＵＳＡ：ＭａｒｃｅｌＤｅｋｋｅｒ．１９９３．４８：４４７—４６９

［３］ＢａｒａｔｈｉＳ，ＶａｓｕｄｅｖａｎＮ．Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｐｅｔｒｏｌｅｕｍｈｙｄｒｏｅａｒ—

ｂｏｍｂｙＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓｉｓｏｌａｔｅｄｆｒｏｍ

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