۱-۲۰-۲ اثر منبع نیتروژن بر تولید بیوسورفکتانت
اثر منبع نیتروژن بر تولید بیوسورفکتانت در میان نمک های معدنی تست شده، نمک های آمونیوم و اوره منبع نیتروژنی ترجیح داده شده تولید بیوسورفکتانت در سویه های آرتروباکتر بوده در حالیکه نیترات سبب
تولید بیشترین میزان بیوسورفکتا نت در سودوموناس ها شده است. محدودیت نیتروژن باعث افزایش تولید و به همان اندازه نیز سبب تغییر در ترکیب تولید شده می شود (۱۹).
۱-۲۰-۳ اثر فاکتور های محیطی بر تولید بیوسورفکتانت
فاکتورهای محیطی و شرایط رشد مانند دما، pH، دور شیکر و میزان دسترسی به اکسیژن نیز بر تولید بیوسورفکتانت از طریق اثر بر رشد و فعالیت سلولی اثر می گذارند. تولید رامنولیپید در سویه های سودوموناس در pH=6 به حداکثر می رسد و در pHبالاتر از ۷ به شدت کاهش می یابد. سویه های باسیلوسی گرما دوست در دمای بالاتر از چهل درجه سانتی گراد رشد و بیوسورفکتانت تولید می کنند. مهار حرارتی این بیوسورفکتانت ها سبب تغییر محسوسی در خصوصیات آنها مانند کاهش کشش کشش سطحی، بین سطحی و کارایی امولسیفیکاسیون نمی شود و همه این ویژگیها پس از اتوکلاو در دمای ۱۲۰ درجه به مدت ۱۵ دقیقه ثابت می ماند (۱۹).
۱-۲۱ تقسیم بندی بیوسورفکتانت ها
بر خلاف بیوسورفکتانت های شیمیایی که بر اساس گروه قطبی تقسیم بندی میشوند، دسته بندی بیوسورفکتانت ها عمدتا توسط ترکیب شیمیایی و منشا میکروبی آنها انجام می شود. بخش هیدروفیلی بیوسورفکتانت ها دارای آمینو اسیدها یا کاتیون ها، آنیون های پپتیدی، مونو، دی و یا پلی ساکاریدها و. . . می باشد، در حالیکه بخش هیدروفوبیکی دارای اسیدهای چرب اشباع یا غیراشباع است. به طور کلی بیوسورفکتانت ها بر اساس ترکیب شیمیایی به چند گروه اصلی شامل گلیکولیپید، لیپوپپتیدها و لیپوپروتئین ها، اسید های چرب، فسفولیپیدها، سورفکتانت های پلیمری و سورفکتانت های ذره ای تقسیم می شوند (۱۸).
۱-۲۲ انواع بیوسورفکتانت
Glycolipids : بیوسورفکتانت با وزن مولکولی پایین و کربوئیدراتی متصل به یک زنجیره اسید چرب بلند یا اسید چرب هیدروکسیل است و مشهور ترین انواع بیوسورفکتانت محسوب می شود.
Sophorolipids, Trehalolipids, Rhamnolipids از معروف ترین گلیکولیپید ها هستند.
Rhamnolipids : این نوع گلیکوپپتید از یک یا دو مولکول رامنوز تشکیل شده است. باکتری Pseudomonas aeroginosaاین بیوسورفکتانت را تولید می کند. Rhamnolipids نقش مهمی را در پاکسازی آلودگی خاک ایفا می کنند.
Trehalolipids: چندین نوع از ساختمان گلیکولیپید Trehalolipids گزارش شده است. جنس های Mycobacterium، Nocardia، acteriumbenCory از مهم ترین تولید کنندگان این بیوسورفکتنانت محسوب می شوند. Trehalolipid های تولیدی از میکروارگانیسم های مختلف در اندازه، ساختار مایکولیک اسید و تعداد اتم های کربن با هم متفاوتند.
Sophorolipids : این گلیکولیپید توسط مخمرهایی مثل bombicolaTorulopsisتولید می شود.
Sophorolipid ها شامل قند Sophorose و اسید چرب هیدروکسیل هستند که توسط پیوند بتاگلیکوزیدی به هم متصل می شوند. دو نوع Sophorolipid یافت شده است. نوع اسیدیک که در آرایشگری، ماسک صورت کاربرد داشته و خاصیت ضد شوره باکتری کشی دارد. نوع لاکتونیک خاصیت آفت کشی داشته و نسبت به نوع اسیدیک کاربرد تجاری بیشتری دارد.
teinsLipopeptids and lipopro : لیپیدهای متصل به اسید چرب هستند. معروفترین لیپوپپتید های حلقوی، سورفکتین نامیده می شوند و توسط گونه های باسیلوس تولید می شوند. شامل ۷ آمینو اسید متصل به گروه های کربوکسیل و هیدروکسیل یک اسید ۱۴ کربنه هستند. لیپوپپتید حلقوی سورفکتین به وسیله گونه باسیلوس سوبتلیس تولید می شود و از قوی ترین بیوسورفکتانت ها محسوب می شود. یکی از مهم ترین ویژگی های سورفکتین توانایی آن در لیز اریتروسیت پستانداران است.
Lichenysin : از نظر ساختاری و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی شبیه به سورفکتین است و توسط گونه cheniformisBacillus Li تولید می شود.
اسید های چرب، فسفولیپید و بیوسورفکتانت های پلیمریک نمونه های معروفی هستند که توسط باکتری ها و مخمرها تولید می شوند.
هر کدام از این گروه ها دارای خصوصیات و کاربردهای مشخصی هستند. بیوسورفکتانت ها، علاوه برکاهش دادن کشش سطحی نفت، لایه یکپارچه نفتی را به ذرات کوچک تر می شکنند و به این ترتیب باعث امولسیونه شدن و نهایتاً حل شدن لایه نفتی در آب می شوند. همچنین نسبت سطح به حجم لکه نفتی را نیز افزایش داده وموجب میشوند تا باکتریهای نفت خواربراحتی اطراف ذرات نفتی جمع شده و آن را تجزیه نماید (۱۸).
۱-۲۳ مزیت های استفاده از بیوسور فکتانت ها
۱) تولید حجم انبوه با کاهش قیمت
۲)از آنجا که بیوسورفکتانت منشا زیستی دارد و از نفت نیست می تواند به صورت پایدار تولید شود.
۳) با محیط سازگار است.
۴)فعالیت های خاص در دماهای شدید، pHوشوری، امکان تولید انها از طریق تخمیر
۵) عملکرد انتخابی
از دیگر مزایای باکتری های مولد بیوسورفکتانت جلوگیری از آلودگی نفتی می باشد. به این طریق که باکتری های نفت خوار تولید بیوسورفکتانت می کنند که این ماده کشش سطحی نفت را کاهش داده و آن را امولسیونه می کنند (۲۰).
نفت امولسیون شده توسط باکتری که تجزیه می شود و به این ترتیب به دی اکسید کربن و مواد ساده تری تبدیل می شود که جذب میکروب های موجود در طبیعت شوند. در مواردی نظیر ترک خوردگی لوله های نفت و یا غرق شدن یک نفت کش که مقدار زیادی نفت وارد دریا می شود، با انتقال این باکتری ها به محل می توانیم آلودگی ناشی از وجود نفت از بین ببریم (۷).
۱-۲۴ مزیت بیوسورفکتانت ها به سورفکتانت های شیمیایی
تجزیه پذیری زیستی :
بر خلاف سورفکتانت های شیمیایی ترکیبات میکروبی به آسانی تجزیه می شوند در نتیجه در کاربردهای محیطی همچون حذف آلودگی های نفتی بسیار مناسب هستند، زیرا طی سازگاری که با محیط دارند به خوبی در حفظ محیط زیست نقش خود را ایفا می کنند.
تنوع شیمیایی :
به خاطر جمعیت دوگانه دوستی این عوامل فعال در سطح، کاربردهای اختصاصی در زمینه های گوناگون یافته اند. بسته به ساختار شیمیایی متنوعی که دارند، علاوه بر سوبستراهای متنوعی که از آن سنتز
می شوند، کاربردهای بسیار زیادی را برای آنها فراهم کرده است.

سمیت بسیار کم :
بیوسورفکتانت ها بر خلاف سورفکتانت های شیمیایی معمولا غیر سمی و یا با سمیت بسیار کم در نظر گرفته می شوند.
تحمل دامنه های مختلف دمایی، pH و یونی :
بسیاری از بیوسورفکتانت ها و فعالیت ها سطحی آنان به وسیله شرایط محیطی مانند دما، pH و. . . تحت تاثیر قرار نمیگیرند. به طور مثال لیکنسین حاصل از B. Lichniformis در دماهای بالاتر از ۵۰ درجه سانتی گراد، دامنه pH 9-1؛ و غلظت های Nacl و Ca به ترتیب بیشتر از ۵۰ گرم بر لیتر و ۲۵ گرم بر لیتر پایداری بسیار خوبی دارد. ویژگی های لیپو پپتید سنتز شده به وسیله B. Subtilis پس از ۲۰ دقیقه اتوکلاو در دمای ۱۲۰ درجه سانتی گراد و شش ماه قرار دادن در دمای -۱۸ سانتی گراد هیچ تغییری نکرد (۲۰).
۱-۲۵ کاربردهای بیوسورفکتانت ها
همه بیوسورفکتانت ها به صورت شیمیایی سنتز شده اند، با این وجود در سال های اخیر همه توجهات به بیوسورفکتانت ها به خاطر دامنه وسیع ویژگی های عملکردی و توانایی سنتز میکروبی معطوف شده است.
۱-۲۵-۱ کاربرد بیوسورفکتانت ها در صنعت نفت
بیوسورفکتانت ها به خوبی جایگاه خود را در بخش های مختلف صنعت نفت پیدا کرده اند. این امر به خصوص در ازدیاد برداشت میکروبی نفت بسیار به چشم می آید. کاهش کشش سطحی نفت، کاهش کشش بین سنگ مخزن و نفت، کاهش ویسکوزیته نفت و دیگر کاربردهای ارزشمند بیوسورفکتانت ها خود نمایانگر اهمیت آنها در این صنعت است. البته تجزیه آلودگیهای نفتی در مناطق نفت خیز و حذف این آلودگی ها از پتانسیل های ارزشمند این مولکول ها به شمار می روند. بیوسورفکتانت های رامنولیپیدی قادر به حذف فلزات سنگینی مانند کادمیم، روی، اورانیوم از خاک می باشد. میکروب از طریق رامنولیپید سطح سلولی به کادمیم متصل شده وآن را به درون خود جذب می کند. امولسان تولید شده به وسیله A. Calcoaceticus می تواند به اورانیوم متصل شود. شرکت Multi-Biotech یکی از زیر مجموعه های شرکت Geodyne Technology است که بیوسورفکتانت ها به منظور کاربرد در ازدیاد برداشت نفت به صورت تجاری درآورده است (۱).
۱-۲۵-۲ کاربرد بیوسورفکتانت ها در صنایع غذایی
بیوسورفکتانت ها علاوه بر ویژگی های ذکر شده در صنایع غذایی نیز کاربردهای فراوانی دارند. آنان در کنترل تراکم گلبول های چربی، بهبود بافت و عمر مفید محصولات نشاسته ای، اصلاح ویژگیهای رئولوژیکی خمیر گندم و بهبود سازگاری و بافت محصولات بر پایه چربی به خوبی عمل می کنند. استفاده از سورفکتانت های رامنولیپیدی سبب پایداری خمیر و نیز حجم و بافت محصولات آشپزی می شود. لسیتین و مشتقات آن، استرهای اسید چرب شامل گلیسرول، سوربیتان و مشتقات اتیوگزیلاته مونوگلیسریدها در حال حاضر بیشترین امولسیفایر های مورد استفاده در صنایع غذایی هستند (۱).
۱-۲۶ نقش های طبیعی و فیزیولوژیکی بیوسورفکتانت ها
با افزایش تعداد بیوسورفکتانت های میکروبی شناسایی شده، مشخص شده که بیوسورفکتانت هایی که ساختارهای بسیار متفاوتی نسبت به هم دارند به وسیله میکروارگانیسم های متفاوتی تولید می شوند. عمومی سازی نقش های فیزیولوژیکی بیوسورفکتانت ها بسیار مشکل است و عمده مطالعات صورت گرفته بر ویژگیهای سطحی آنها استوار است (۳).
۱-۲۷ افزایش سطح تماس ناحیه هیدروفوبی سوبستراها
در رشد باکتری روی هیدروکربن ها، سرعت رشد می تواند به وسیله سطح ناحیه تداخلی ما بین آب و هیدروکربن (نفت) محدود شود. زمانی که سطح این ناحیه محدود می شود افزایش بیوماس بصورت حسابی بیشتر از حالت لگاریتمی است. در حقیقت سورفکتانت میکروبی با افزایش ناحیه سطح تماس، سبب افزایش بیوماس سلولی (در نتیجه استفاده از هیدروکربن بیشتر ) به صورت لگاریتمی می شود (۸).
۱-۲۸ هالوفیل ها
هالوفیل ها باکتری های شیمیوتروف هستند که در محلول های آب شور اشباع شده اند، مانند دریاچه نمک و حوضچه هایی که آب دریا در آنها تبخیر می شود، مانند حوضچه های نمک نزدیک خلیج سان فرانسیسکو زندگی می کنند. نمک دوست های افراطی از ATP برای تنفس هوازی استفاده می کنند و توسط رنگ دانه بنفش خود، شکلی از فتوسنتز را با کسب انرژی نور خورشید، انجام میدهند. این باکتری بی خطر بوده و حوضچه های مذکور برای تولید نمک به صورت تجاری مورد استفاده قرار میگیرند.
اسم این نوع باکتری ها از معادل یونانی آن یعنی نمک دوست گرفته شده است. هالوفیل ها را می توان در هر جایی که غلظت نمکش ۵ برابر آب اقیانوس ها باشد به عنوان مثال در دریاچه نمک یوتا (یکی از ایالت های آمریکا) یافت.
هالوفیل ها از این جهت منحصر به فرد تلقی می شوند که قادرند در آب هایی با شوری ۱۵ تا ۲۰ درصد به زندگی خود ادامه دهند. هالوفیل ها نیز خود به دو گروه میانه رو و افراطی تقسیم می شوند. هالوفیل های میانه رو می توانند در آب های ۱۵ تا ۲۰ درصد شوری زندگی می کنند ولی این در حالیکه است که نوع افراطی آنها در آب هایی با شوری حدود ۳۶ درصد هم یافت می شوند (۲۱).