生物表面活性剂对土壤中微生物降解疏水性有机物的作用机制(2)

相的部分对微生物细胞存在排斥作用；（３）生物表面

活性剂能够溶解对微生物细胞起固定作用的胞外多

聚糖并促成流动性的生物膜的形成。如果以上解释

成立，那么富集于土壤表层的微生物群落或添加菌剂将可以随着下渗的生物表面活性剂溶液到达土壤的深层。

对于小范围土壤介质中降解微生物菌落，它们向四周扩展性能对污染物的降解也有重要意义。生

物表面活性剂有加强茵体移动和菌落扩展能力的作

用。Ｍａｔｓｕｙａｍａ和Ｎａｋａｇａｗａ报道，粘质沙雷氏菌（ＳｅｒｒａｔｉａＭａｒｃｅｓｃｅｎ蠊）菌落在它自身产生的生物表面活性剂沙雷维婷（ｓｅｒｒａｗｅｔｔｉｎ）的作用下表现出了显著

的扩展生长，并且在琼脂培养基上形成了巨大的海

湾状轮廓的菌落，而不能产生沙雷维婷的变种则没有这种旁枝生长现象陇Ｊ。他们认为，由粘质沙雷氏菌产生的沙雷维婷减弱了周围水相的张力作用，使得菌落扩展的阻力变小而生长范围增加。用产生的生物表面活性剂莎凡婷的枯草芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ

ｓｕｂｔｉｌｉｓ）和没有这种性状的变种进行的实验中也有类似结果，表明具有表面活性的生物脂类物质在表

面环境中对细胞的活动性能有重要影响１２３＇２４Ｊ。２．２细胞表面性质及其在污染物表面的吸附

根据菲克扩散定律，有机污染物向降解微生物的传质加强作用不仅源自它们在土壤水相中的分散增强，同时也可以由两者之间更大的基质浓度梯度引起。降解微生物可以通过减小和污染物源之间的距离（如贴近污染物基质并形成生物膜），或者通过形成与｝亏染物有高亲和性摄取体系以更有效地降低它们周围水相中基质浓度来增大浓度梯度Ｌ２５Ｊ。就

前一种机理，微生物在污染物表面的附着很关键。而微生物细胞的表面性质是决定其附着能力的主要因素。生物表面活性剂通过在菌体细胞膜外层的吸附，能够调节细胞表面的亲水亲脂性能，从而影响微生物的附着过程和污染物的吸收。

在生物表面活性剂的作用下细胞表面的疏水性增加被认为可以加强菌体和污染物之间的亲和力而导致两者的吸附。有研究显示，与细胞壁相关联的阴离子海藻糖脂防止了细胞表面的润湿而增强了细胞在水相和有机相之间的直接接触嘶Ｊ。Ｇａｌｌｅｇｏ等１２７Ｊ发现，不动杆菌（Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ）自身产生的生物表面活性剂能够促进菌株在有机污染物液滴上的吸

。附，并且于生长在柴油琼脂培养基上的菌落周围产

生白色乳化物。对菲的一些降解菌的表面性质的考察表明，生物表面活性剂通过移除细胞膜外层的脂

多糖加强了细胞表面的疏水性，有助于菌体与基质

的直接作用［２８，２９］。Ｈｕａ等［３０］报道，在它自身产生的生物表面活性剂的作用下，一株南极假丝酵母（ＣａｎｄｉｄａＡｎｔａｒｃｔｉｃａ）表面疏水性增加，并且它对与产生生物表面活性剂碳源有相似结构的烷烃的降解能力增强。

然而生物表面活性剂改变细胞表面亲水性能的机制要视具体情况而定。Ａｒｉｎｏ等１３１Ｊ考察了一株铜绿假单胞菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）表面性质的变化，发现细胞的疏水性在甘油培养基中发酵２００小

时之后（进入静止期）开始减弱并下降到约为原来的一半。在十六烷的降解实验中也得到了类似的结果。他们认为，生物表面活性剂鼠李糖脂从细胞膜

外层的释放引起了溶液中其浓度的上升和细胞表面

疏水性的减弱。对于其它一些菌种（如不动杆菌

（Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ）），它们自身产生的生物表面活性剂在细胞上的附着能够减小细胞表面的疏水性【３２ｊ。就脂肽类的生物表面活性剂而言，Ａｈｉｍｏｕ等［３３Ｊ认为生

物表面活性剂分子极性端易吸附到弱疏水性的细胞

膜表面，而非极性端易吸附于强疏水性细胞膜表面，从而伸向细胞外侧的分子基团使得细胞表面的亲水性能与原来的相反。

从微生物的生理角度，Ｒｏｓｅｎｂｅｒｇ对这种现象的

解释是，附着在菌体表面的生物表面活性剂分子的

定向排列是微生物根据在有机污染物表面吸附和解

吸需要而调节表面性质的手段。他进一步认为，生物表面活性剂分子在许多有机污染物降解菌种的生长初期附着在菌体表面，使之疏水性增强而加强其吸附，而在菌体生长的静止期它们从外层细胞膜释

－－－－——

３２７－－－－——

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。

－ －——

３２８－— －——

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 …… 此处隐藏：2648字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……