生物界面活性劑(包括酵素拮抗作用)學理介紹與可能達到效果

(網路資料整理)

為了促進油脂與水分子交互相融後脫離被油脂沾附的物體表面,因此有化學介面活性劑的應用。但是因為造成生態汙染,時下生物乳化劑(生物界面活化劑)(酵素類清潔劑)開始廣受重視;已有取代化學介面活性劑、化學乳化劑趨勢。

化學界面活性劑產生的環境荷爾蒙可能干擾生物體內分泌系統。

有機污染物也有類似的危害,曾經在台灣屏東墾丁外海擱淺的阿瑪斯號油輪,因漏油造成整個海域的污染;事後雖然大部份的原油已經撈除,但殘留於海灘、岩壁之油漬、油污,卻難以為水分子所溶解,難以被一般普遍存在自然界土壤或海洋中的微生物所取食或利用,亦即無法產生生物降解(備註),造成沿海整個生態之浩劫。

備註:何謂降解

被生物降解(指一種化合物被生物消化或分解成二種或二種以上元素或化合物的反應)

 

化學介面活性劑廣泛用於石油工業、工業洗劑、潤滑劑、農藥業、紡織業、冶煉業、油漆塗料被覆業、造紙業、皮革業、食品工業、製藥工業、化妝品工業、清潔劑甚至於個人照護(personal care),幾乎沒有一種工業不用到化學介面活性劑;

化學介面活性劑雖然用途廣泛,但有些具有毒性。有些雖然低毒,但在自然界不易生物降解,甚或分解後衍生成具有環境荷爾蒙效應之代謝物,對人體健康、生態保育造成極大之衝擊。

因此,近幾年來生物介面活性劑(biosurfactant)、生物乳化劑(bioemulsifier)還有酵素類清潔劑,廣受重視;有取代化學介面活性劑、化學乳化劑之趨勢。

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  • 生物介面活性劑具有與化學合成介面活性劑同等之乳化作用,且低(或無)毒,可以生物降解、消化,不會在環境中殘留,對環境生態友善。
  • 如以天然衍生之生物介面活性劑替代石化產品化學介面活性劑,可以減少地球溫室效應。
  • 生物界面活性劑比化學界面活性劑效能更佳、具選擇性、可被微生物分解,對環境友善。
  • 生物介面活性劑,用以處理柴油污染。
  • 生物介面活性劑,可清除底泥中之重金屬污染。
  • 生物介面活性劑使石油碳氫化物污染土壤之aliphaticaromatic碳氫化物乳化而降解。
  • 生物介面活性劑對原油、煤油具有很好的乳化效果,為極佳之生物乳化劑。
  • 生物介面活性劑具有降低水面表面張力,減少煤油介面張力之效能。
  • 大部份的生物介面活性劑為糖脂質(glycolipids),其碳氫化合物之一端,具有長鏈的脂肪酸;他端則為脂胜類(lipopeptides)、脂蛋白(lipoproteins)以及異多醣類(heteropolysaccharides)。可以降低液體之表面張力,介面間張力。且為生物多隅體,可穩定碳氫化物與油之乳化作用。
  • 生物介面活性劑在污染物上可以形成微膠粒結構(micelle structures),使有機物易於溶解,有效的增加有機污染物之水溶性,俾易於溶出排除;可用於清除油污染之油槽、油槽洩漏清理以及有機污染場址之生物復育等。
  • 生物介面活性劑可以使污水或土壤內之殺蟲劑生物降解。
  • 生物介面活性劑清除重金屬污染的研究報告指出,污染物重金屬離子緊緊的鍵結於土壤膠質或有機物顆粒上,能將重金屬陽離子吸附住,排列於rhamnolipid分子表面上,並與之結合成複合體反應(rhamnolipid-metal complexation reaction),將土壤內之重金屬化合物很順暢的萃取出來。特別容易與土壤或廢水中之鉛、鎘、汞等重金屬結合。
  • 生物介面活性劑具有殺真菌之功能。對革蘭氏陽性細菌及某些腸內微生物,具有殺菌作用;其主要作用機制,則為其取代了細胞膜之磷脂,而使得細胞膜之構造及滲透率變質,終致細胞破裂而死。
  • 生物介面活性劑具有很強的清潔除污性能,除了作為清潔劑、乳化劑之用外,尚可供污染整治、漏油阻斷、促進油污回收、貯油槽清洗等用途。此外,亦可用於土壤淋洗、廢水處理,清除土壤重金屬污染、農藥污染等。

 

介面活性劑之選用,除了要考慮效果好,使用方便,價錢便宜外;亦應考量其整個生命週期衝擊(life cycle impact,LCI)﹔亦即要分析其對整個生態系統之影響、能源之消耗、二氧化碳溫室氣體的效應等。換言之,除了價格外,亦應將環境及生態之價格(environmental and ecological costs,EE cost)納入考量。

 

備註:拮抗作用

微生物間為了彼此食物競爭,以致某些微生物產生的生物介面活性化合物,具有破壞其他微生物細胞膜之功能;故某些微生物亦具有抗菌之性能。

 

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