摘要：生物表面活性劑是一種多功能物質(zhì)，具有毒性低、可生物降解、環(huán)境相容性好等特點(diǎn)，是化學(xué)表面活性劑的生態(tài)替代品。該研究以產(chǎn)表面活性劑解烴菌BD-2為研究對(duì)象，分析菌株BD-2生長(zhǎng)與表面活性劑的形成關(guān)系，采用單因素實(shí)驗(yàn)優(yōu)化培養(yǎng)基組成和發(fā)酵條件，考察環(huán)境條件對(duì)生物表面活性劑穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明，解烴菌BD-2產(chǎn)表面活性劑的量與菌體生長(zhǎng)相關(guān)，最適碳氮源為葡萄糖和硝酸銨，F(xiàn)e2+對(duì)菌株BD-2產(chǎn)生物表面活性劑無(wú)顯著影響，Mn2+對(duì)菌株BD-2產(chǎn)生物表面活性劑有較好的促進(jìn)作用。菌株BD-2產(chǎn)表面活性劑的最適發(fā)酵條件為：pH 7、溫度30℃、鹽濃度1%，在此條件下，生物表面活性劑產(chǎn)量可顯著提高至2.6 g/L，同時(shí)，發(fā)酵液的表面張力由68.3 mN/m降低到26.80 mN/m，乳化指數(shù)(E24)達(dá)到92.8%。此外，菌株BD-2產(chǎn)生的生物表面活性劑在較寬的溫度、pH和鹽濃度范圍內(nèi)具有良好的穩(wěn)定性。

石油是現(xiàn)代社會(huì)重要的化工原料和能源，在勘探、開(kāi)發(fā)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的泄漏不可避免會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。石油及其衍生物進(jìn)入土壤環(huán)境，會(huì)引起土壤生態(tài)系統(tǒng)退化，對(duì)微生物、植物甚至人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。目前，修復(fù)石油污染土壤的技術(shù)包括物理、化學(xué)和生物方法，其中，生物修復(fù)技術(shù)以石油污染物作為微生物生長(zhǎng)、增殖的碳源和能源，進(jìn)而修復(fù)受損土壤環(huán)境，具有高效、經(jīng)濟(jì)、無(wú)二次污染、環(huán)境友好和管理簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，被認(rèn)為是最具有潛力的修復(fù)技術(shù)。

在微生物修復(fù)過(guò)程中，由于石油污染物的疏水性，易被土壤顆粒大量吸附，阻礙降解菌與石油污染物之間的有效接觸，影響微生物修復(fù)效果。大量研究表明，表面活性劑是兩親性分子，具有親水性和親脂性，可以通過(guò)乳化石油烴或改變降解菌細(xì)胞表面疏水性，促使污染物從土壤顆粒中解吸，增加與降解菌之間接觸，提高石油烴的生物可利用性。表面活性劑可分為化學(xué)表面活性劑和生物表面活性劑，化學(xué)表面活性劑因其難降解性、毒性會(huì)導(dǎo)致土壤微生態(tài)系統(tǒng)失衡，進(jìn)而影響石油污染物的礦化。與化學(xué)表面活性劑相比，生物表面活性劑具有低毒高效、可生物降解、環(huán)境相容性高、生態(tài)安全等特點(diǎn)，作為化學(xué)表面活性劑的生態(tài)替代品，受到廣泛關(guān)注。

生物表面活性劑是由微生物在細(xì)胞膜或細(xì)胞外產(chǎn)生的一類具有親水基和疏水基的兩親性有機(jī)物質(zhì)，通過(guò)乳化、膠束增溶、降低表面張力等方式，增加微生物細(xì)胞和疏水性污染物之間的接觸，以提高生物可利用性和污染物代謝。Liu等發(fā)現(xiàn)菌株Y-1產(chǎn)生的生物表面活性劑可使總石油烴、多環(huán)芳烴的降解率分別上升至54.00%、45.08%。Bezza等研究指出添加樹(shù)形類芽孢桿菌CN5菌株產(chǎn)生的生物表面活性劑，可以使芘的去除率從16%提高到67%。羅皓麗等發(fā)現(xiàn)蠟樣芽孢桿菌產(chǎn)生的生物表面活性劑可將石油污染物的去除率提高至91.23%。賈凌慧等研究表明鼠李糖脂可以顯著提高石油降解速率。目前，生物表面活性劑仍然存在產(chǎn)率較低、成本高的問(wèn)題，限制了其在場(chǎng)地修復(fù)實(shí)踐中的應(yīng)用。

優(yōu)化微生物發(fā)酵條件可提高生物表面活性劑產(chǎn)量，有助于擴(kuò)大生物表面活性劑的應(yīng)用。研究表明，培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境因子是影響微生物產(chǎn)生生物表面活性劑的主要因素。碳、氮源是微生物生長(zhǎng)、代謝和繁殖的基礎(chǔ)，F(xiàn)e 2+、Mn 2+、Mg 2+等金屬離子則是微生物合成某些酶的必需或輔助因子，對(duì)次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生起著調(diào)節(jié)作用。Bertrand等發(fā)現(xiàn)FeSO4可以促進(jìn)生物表明活性劑的合成。劉記成等研究表明FeSO4、MnSO4可分別提高谷草轉(zhuǎn)氨酶活性、谷氨酰胺合成酶活性，使蒼白桿菌產(chǎn)生的生物表面活性劑產(chǎn)量顯著提高。此外，pH、溫度、鹽濃度等環(huán)境因子會(huì)通過(guò)影響微生物生長(zhǎng)，進(jìn)而影響生物表面活性劑的合成。基于此，本研究以新疆克拉瑪依油田獲得的產(chǎn)表面活性劑解烴菌BD-2為研究對(duì)象，分析其產(chǎn)生的生物表面活性劑性能，考察碳源、氮源、金屬離子和環(huán)境因子對(duì)其產(chǎn)生物表面活性劑的影響，并評(píng)價(jià)生物表面活性劑的穩(wěn)定性，以期為產(chǎn)生物表面活性劑菌株的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。