バイオサーファクタントの組み合わせを使用したオイル回収の強化

バイオサーファクタントは、微生物によって産生される両親媒性界面活性分子であり、2つの相間の表面および界面張力を低下させる能力を有する¹。典型的なバイオサーファクタントは、通常、糖部分またはペプチド鎖または親水性アミノ酸から構成される親水性部分と、飽和または不飽和脂肪酸鎖²から構成される疎水性部分とを含む。その両親媒性の性質のために、バイオサーファクタントは2つの相の間の界面で集合し、境界における界面張力を低下させ、1つの相の他方の相への分散を促進する^1,3。これまでに報告されている様々なタイプのバイオサーファクタントには、炭水化物がエステル結合を介して長鎖脂肪族またはヒドロキシ脂肪族酸に連結された糖脂質(例えば、ラムノリピッド、トレハロ脂質およびソホロリピッド)、脂質がポリペプチド鎖に結合しているリポペプチド(例えば、サーファクチンおよびリケニシン)、および通常、多糖−タンパク質複合体(例えば、 エムルサン、リポサン、アラサンおよびリポマンナン)⁴。微生物によって産生される他のタイプのバイオサーファクタントには、脂肪酸、リン脂質、中性脂質、および粒子状のバイオサーファクタント⁵が含まれる。バイオサーファクタントの最も研究されたクラスは糖脂質であり、その中でほとんどの研究はラムノリピッド⁶について報告されている。ラムノ脂質は、1分子または2分子の長鎖脂肪酸(通常はヒドロキシデカン酸)に連結されたラムノース(親水性部分を形成する)の1つまたは2つの分子を含有する。ラムノ脂質は、緑膿菌⁷から最初に報告された一次糖脂質である。

バイオサーファクタントは、それらが提供する様々なユニークで独特の特性のために、化学的対応物と比較してますます注目を集めています⁸.これらには、より高い特異性、より低い毒性、より大きな多様性、調製の容易さ、より高い生分解性、より良い発泡性、環境適合性および極端な条件下での活性が含まれる⁹。バイオサーファクタントの構造的多様性(図S1)は、それらに化学的対応物¹⁰に対する優位性を与える別の利点である。それらの臨界ミセル濃度(CMC)は通常、化学界面活性剤¹¹よりも数倍低いので、それらは一般に、より低い濃度でより効果的かつ効率的である。それらは非常に耐熱性(最大100°C)であり、より高いpH(最大9)および高い塩濃度(最大50g / L)に耐えることができると報告されており¹² 、それによって極端な条件への曝露を必要とする工業プロセスにおいていくつかの利点を提供する¹³。生分解性と毒性が低いため、バイオレメディエーションなどの環境用途に適しています。彼らが提供する利点のために、彼らは食品、農業、洗剤、化粧品、石油産業のような様々な産業でますます注目を集めています¹¹。バイオサーファクタントはまた、石油汚染物質および有毒汚染物質を除去するための油修復において多くの注目を集めている¹⁴。

ここでは、 Rhodococcus sp. IITD102、 Lysinibacillus sp. IITD104、およびPaenibacillus sp. IITD108によって産生されたバイオ サーファクタ ントの産生、特性評価、および適用を報告する。強化された油回収のためのバイオサーファクタントの組み合わせのスクリーニング、特性評価、および適用に関連するステップを 図1に概説する。

図1:バイオサーファクタントの組み合わせを使用した油回収率を高める方法。 ステップワイズなワークフローが表示されます。作業は4段階で行った。まず、微生物株を培養し、ドロップ崩壊アッセイ、油拡散アッセイ、エマルジョンインデックスアッセイ、および表面張力測定を含む様々なアッセイによってバイオサーファクタントの産生についてスクリーニングした。次いで、バイオサーファクタントを無細胞ブロスから抽出し、その性質を薄層クロマトグラフィーを用いて同定し、LCMS、NMR、およびFT-IRを用いてさらに同定した。次のステップでは、抽出されたバイオサーファクタントを一緒に混合し、得られた混合物の油回収率を高める可能性をサンドパックカラム技術を用いて決定した。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

バイオサーファクタントを産生するこれらの微生物株のスクリーニングは、微生物の増殖による無細胞培地の表面張力の低下のドロップ崩壊、油拡散、エマルジョンインデックスアッセイおよび決定によって行われた。バイオサーファクタントを抽出し、特徴付け、LCMS、 ^1HNMR、およびFT-IRによって化学的に同定した。最後に、これらの微生物によって産生されるバイオサーファクタントの混合物を調製し、シミュレートされた砂パックカラムで残留油を回収するために使用した。

本研究は、残留油回収率を高めるためのバイオサーファクタント組合せのスクリーニング、同定、構造特性評価、および適用に関与する方法のみを示している。微生物株^15、16によって産生されるバイオサーファクタントの詳細な機能的特徴付けを提供していない。任意のバイオサーファクタントの詳細な機能特性評価のために、臨界ミセル決定、熱重量分析、表面濡れ性、および生分解性などの様々な実験が行われる。しかし、この論文は方法論文であるため、残留油回収を促進するためのバイオサーファクタントの組み合わせのスクリーニング、同定、構造特性評価、および適用に焦点を当てています。これらの実験はこの研究には含まれていない。