鼠李糖脂

銅綠假單胞菌(Pseudomonase)可利用不同碳源生成鼠李糖脂。為鼠李糖脂的化學結構通式，其親水基團一般由1～2分子的鼠李糖構成，憎水基團則由1～2分子具有不同碳鏈長度的飽和或不飽和脂肪酸構成。在生物合成過程中，這些基團之間可能相互鏈接而生成多種化學結構相近的同系物。研究表明，發酵產物中一般含有4種主要的鼠李糖脂，它們分別是RLl(Rh％C10Cl0)，RL2(RhaCl0Cl0)，RL3(Rh％Cl0)和RL4(RhaC。0)其中，Rh％C。化學名為2-0．．L．吡喃鼠李糖苷一L一吡喃鼠李糖苷．羥基癸醯．羥基癸酸，又稱雙鼠李糖脂；RhaC。。C。為Ot．L一吡喃鼠李糖苷一羥基癸醯一羥基癸酸，又稱單鼠李糖脂。

隨著LC—MS等現代分析手段的應用，發酵產物中大量不同的鼠李糖族同系物被發現。Deziel等在P_aeruginosa57RP的發酵液中檢測到28種不同的鼠李糖脂化合物，它們分別連著不同的脂肪酸鏈，如C、C。。和C。，有的甚至含有不飽和脂肪酸鏈如C等，鼠李糖環也各異。國內的梁生康等在銅綠假單胞菌0-2-2以正十八烷為碳源的發酵產物中共檢出21種鼠李糖脂的同系物，都由1—2分子的鼠李糖和1—2個含p一羥基的碳鏈長度為8一l2的飽和或不飽和脂肪酸構成。

日化工業：鼠李糖脂作為表面活性和乳化性能強的生物表面活性劑，還可作為潤濕劑、乳化劑等應用於食品、製藥、日化，又由於其較強的抗菌性能和抗病毒活性，在臨床醫學中也有應用。

採油工業：一次和二次採油后，原油的平均採收率只有30%-35%左右。其中最主要的原因之一是由於粘滯力和毛細血管作用力的存在使得殘餘原油表面張力較大，原油以不連續的油塊和油珠被圈捕在油藏岩石孔中。若能在其中注入生物表面活性劑，則可降低殘餘原油表面的張力，使殘油從岩石孔中被驅趕出來，進而提高原油的採收率。

環境治理：具有生物可降解、環境友好性，其用途非常廣泛。處理含油廢水和修復被芳香烴或原油污染的土壤。許多化學合成表面活性劑由於難降解、有毒及在生態系統中的積累等性質而破壞生態環境，相比之下，生物表面活性劑則由於易生物降解、對生態環境無毒等特性而更適合於環境工程中污染治理。

生物農藥：因為鼠李糖脂可溶解黃瓜和辣椒的根腐病真菌，瓜果腐霉(Pythium aphanider matum)和辣椒疫霉(Phytophthora capsici)的遊動孢子，已被美國開發用作生物農藥，由於其生物與環境友好特性，於2004年年底獲得美國環境保護局（USEPA）頒布的免除對該農藥的系列毒性測試。在5～30PPM的濃度下，可摻入並破壞植物病害菌遊動孢子的質膜，從而殺滅腐霉、疫霉和單軸霉(Plasmopara)遊動孢子，能有效作用於根、球莖、塊根以及桿狀等農作物和經濟作物。

油罐洗滌：國內基本上僅採用人工與機械分離的方法回收部分油泥中的原油，能耗極大，原油損失近一半；雖然已經嘗試過採用化學表面活性劑，但化學表面活性劑對原油的乳化效果較差。而國際上如義大利油罐清洗公司（IDRABEL Italia S.r.l.）採用從美國購買的鼠李糖脂作為生物表面活性劑，將原油回收率提高至達95%以上，性效比非常顯著。德國Oreco公司也採用生物表面活性劑進行油罐清洗並回收絕大部分原油，取得顯著經濟效益。

鼠李糖脂的製備方法。

它包括以下步驟：菌種篩選，對取自油田污水或油泥的樣品浸泡預處理後接入增殖培養基，劃線法接種於血液瓊脂平板上培養，挑取單菌落，並接種於藍色瓊脂平板上培養，挑取出現藍色暈圈的菌落接入斜面作菌種保藏；將初篩菌株接入發酵培養基中發酵后測定其排油活性、乳化性能及發酵液表面張力，然後選取目的菌株；發酵工藝優化，將經篩選的菌株進行發酵，在發酵過程中進行發酵培養基優化、發酵條件優化、菌種優化得到鼠李糖脂發酵液；對鼠李糖脂發酵液進行提取得到鼠李糖脂粗產品。

美國俄勒岡州立大學宣布，中美科研人員日前發現了一種能“吸食”石油的細菌，這一發現或許有助於清除墨西哥灣泄漏的大量原油。

俄勒岡州立大學說，這一發現是該校與中國西安建築技術大學以及南京農業大學研究人員共同合作的結果。

這種能“吸食”石油的細菌名叫“NY3”，是廣泛存在於自然界的綠膿桿菌的一種。研究人員是從被石油污染的土壤中分離出這種細菌的。

“NY3”能產生對人畜和環境無毒無害的鼠李糖脂，而鼠李糖脂能更有效地降解石油中有害環境的污染物——碳氫化合物和多環芳烴。此外，利用鼠李糖脂清除油污要比目前使用的合成化學清潔劑更經濟實惠。

據相關報道，鼠李糖脂是被F.G.Jarvis和M.J.Johnson於1947年第一次發現、分離和描述的。1949年，他們的論文“A glycolipide produced by Pseudomonas aeruginosa《一種由銅綠假單胞菌製成的糖脂》”在The Journal of the American Chemical Society（美國化學學會）雜誌上發表。從此鼠李糖脂開始走進人們的視野。此後在長達十年的時間裡人們主要的研究集中在有關細菌化學結構、細胞壁、構成細菌脂肪的交互作用上，並沒有太多研究是集中在鼠李糖脂上的。1970年，Norman Shaw對已知資源做了總結，建立了細菌糖脂結構，70年代人們對鼠李糖脂在製藥方面做了更多的研究，同時對鼠李糖脂的生產和產生它們的細菌等也做了更多研究。

1990年代，針對銅綠假單胞菌和鼠李糖脂的大部分工作，由Goran Piljac博士（醫學博士，獸醫）和他妻子Visnja Piljac博士領導的小組，及南斯拉夫生物學院完成。南斯拉夫政府通過國家石油公司INA尋找一種物質以清理可能在原始達爾馬西亞海灘上發生的石油泄漏。工作人員去往世界各地獲得細菌和其他菌株的樣本以作研究。其中一個受測試的細菌就是銅綠假單胞菌。這個細菌顯示出一些能夠清理油污的跡象，測試同時偶然發現的結果表明，該菌對於處理牛皮癬和其他皮膚狀況也有效。自1990年起，基於Piljacs的工作，研究人員在鼠李糖脂醫學應用中有了巨大的進展，取得了成功，獲得了幾項專利。克羅埃西亞的臨床經驗證明，該菌及代謝產物對於牛皮癬、燒傷處理留下的慢性傷口的局部處理，有持久和顯著的療效。在克羅埃西亞的研究也對牛皮癬患者做了後續檢查，發現首次治療后7年，疾病消失不見了。這項技術目前被Paradigm Biomedical,Inc.擁有。

國內外一般採用銅綠假單胞菌 (Pseudomonase)利用不同碳源來產生鼠李糖脂。通常我們表述的“鼠李糖脂”不是一種單一的結構體，而是由很多種同族結構組成的混合物，在已知的報道中已經發現多達28種（另有說法為60種）不同結構的鼠李糖脂結構（Deziel等在P_aeruginosa 57RP的發酵液中檢測到）。 其具備一般表面活性劑的基本特徵，其親水基團一般由1～2分子的鼠李糖環構成，憎水基團則由1～2分子具有不同碳鏈長度的飽和或不飽和脂肪酸構成。在生物合成過程中，這些基團之間可能相互鏈接而生成多種化學結構相近的同系物。研究表明，發酵產物中一般含有4種主要的鼠李糖脂，學術界一般用R1-R4（或RLl-RL4，RH1-RH4）表示，其結構通式為：

3.1結構式1(R1)

表達通式：Rha-C10-C10

3.2結構式2(R2)

表達通式：Rha-Rha-C10

鼠李糖脂結構式2（R2）

3.3結構式3(R3)

表達通式：Rha-Rha-C10-C10

3.4結構式4(R4)

結構通式：Rha-C10

3.5單、雙及衍生結構

單雙是指鼠李糖脂結構中的糖環的數量，外文文獻表示為：di-rhamnolipid（雙）、mono-rhamnolipid（單）。

最早的關於鼠李糖脂的定義來自於Jarvis和Johnson(1949)，其定義的雙鼠李糖脂{[a-L-rhamnopyranosyl-(1-2)-a-L-rhamnopyranosyl-3-hydroxydecanoyl-

3-hydroxydecanoate]>>>[α-L-鼠李糖基-(1-2)-α-L-鼠李糖基-3-羥基-癸醯-3-羥基癸酸鹽]，也就是後來我們稱為的鼠李糖脂3或Rha-Rha-C10-C10}，是銅綠假單胞菌可以產生的幾十種同類物之一，主要在脂肪酸鏈長度和飽和度中有所變化（Déziel等人1999）。

鏈長的變化一般從C8到C12，少數情況下會有C14。已知的所有鏈長（如：-C10:1、-C12:1）的鼠李糖脂結構中，均觀察到了單鍵和雙鍵。主要幾種鼠李糖脂結構中一般包含兩個通常長度相同的脂肪酸鏈。由銅綠假單胞菌培菌的較常見的結構一般有兩種，一種雙鼠李糖脂（上面所述），一種單鼠李糖脂{[a-L-rhamnopyranosyl-3-hydroxydecanoyl-3-hydroxydecanoate]>>>[α-L-鼠李糖基-3-羥基癸醯-3-羥基癸酸鹽]，也叫做鼠李糖脂1或Rha-C10-C10}。所謂的鼠李糖脂2和4是另外一種雙鼠李糖脂和單鼠李糖脂（分別為Rha-Rha-C10 和 Rha-C10），各具有一個β-羥基癸酸基，最早的報道是用假單胞菌DSM2874在37℃培養代謝的（Syldat等人1985）。單雙鼠李糖脂普遍的化學結構和術語如圖所示。

單鼠李糖脂和雙鼠李糖脂的普遍結構及術語表、m,n=4-8(Jarvis和Johnson1949;Edwards和Hayashi1965;Itoh等人1971;Syldatk等人1985a,b;Gruber等人1993)。

它們順序出現在假單胞菌DSM2874提取物的色譜分析上之後，被叫做鼠李糖脂1-4（Syldat等人1985a,b）。雖然鼠李糖脂1-4的叫法已經很老了，但它們仍然被普遍使用。然而，還有兩個類型的鼠李糖脂是αC10:1-Rha-C10-C10（被定義為鼠李糖脂A）和αC10:1-Rha-Rha-C10-C10（被定義為鼠李糖脂B）。它們由Yamaguchi和Sato(1976)報道，且分別代表了Rha-C10-C10（鼠李糖脂1）和Rha-Rha-C10-C10(鼠李糖脂3)的α癸烯酸（αC10:1）醯化衍生物。這是有關醯化產物鼠李糖脂同族結構的唯一報道。

我們目前能見到的相關報道中還是經常會使用鼠李糖脂1-4（或R1-R4）的說法，但很多文獻的表述並不是很統一，比較亂，我們在使用或檢索文獻時還是以具體結構式為準，這樣不容易出現差錯。

 鼠李糖脂是由微生物產生的陰離子生物表面活性劑，它們不僅溶於甲醇、氯仿和乙醚，在鹼性水溶液中也表現出良好的溶解特性。它兼具良好的化學和生物特性。具有油、水兩親性，可以降低水表面張力，可以作為潤濕劑、乳化劑和發泡劑使用，鼠李糖脂生物表面活性劑可以在溫度、PH值及鹽度處於極端狀況下使用，並且無毒，可以生物降解。

目前它比較廣泛的應用於石油工業、綠色農業和生態環境方面，此外在食品行業、化妝品、醫療方面也有較大的應用潛力。

4.1在石油領域的應用

鼠李糖脂作為一種生物表面活性劑，具有降低油水界面張力的作用，運用於初次採油和二次採油之後的三采技術，主要作用原理有以下幾種：

（1）作為犧牲劑使用，減少昂貴驅油劑的用量或在地層中的損耗，和其它驅油劑復配后具有驅油效果好、見效時間長的優點，但鼠李糖脂的加入有效的減少了驅油劑的用量，大大降低了成本。

（2）生物表面活性劑具有典型的生物活性，可以激活地層本源微生物，起到協同採油的作用，在油田的礦場試驗水樣中發現：注後半年較注前油井水樣中細菌含量提高了2-3個數量級。

（3）作為一種活性劑使用，鼠李糖脂本身就是一種表面活性劑，可以降低油水界面張力，復配后驅油劑油水界面張力可達到10-3mN/m的水平,從而提高原油驅替效率。

4.2農業領域應用

已有大量研究及實際應用證實,鼠李糖脂可以用在農作物、蔬菜、水果、花卉上用於刺激生長、輔助吸收營養、增加農藥及肥料作用效果等，並經證實對人及動物無毒副作用。

鼠李糖脂生物表面活性劑可作為潤濕劑應用於葉面肥的生產上。因為許多植物葉片都覆有一層蠟質層，使葉片表面成為一種保護表面，鼠李糖脂生物表活劑可作為潤濕劑，添加於葉面肥料中，以疏水基通過色散力吸附在蠟質層的表面,親水基則伸入肥液中形成定向吸附膜取代了疏水的蠟質層，改善葉面肥料在蠟質層的潤濕狀況，使肥料充分鋪展，促進肥料營養物質最大限度的被吸收利用。

鼠李糖脂生物表活劑具備將部分微量元素鰲合的功能，在弱鹼性環境下電離出的羧基可固定根系周圍的微量元素，降低微量元素在土壤中快速散失的可能性，保證了肥料的長效性。（Root Uptake of Lipophilic Zinc#Rhamnolipid Complexes，J. Agric. Food Chem. 2008, 56, 2112–2117）

對鹼性土壤環境改善可以起到有效作用，是鹼性土壤改性良好的添加劑。利用Rh在鹼性條件下，電離出Rh-與H+的性能，與鹼性土壤中的OH-中和改善土壤的鹼性，從而改變土壤板結環境條件。

因為鼠李糖脂有潤濕劑的作用及良好的表面活性，可應用到農藥上起潤濕、鋪展及滲透作用。另外，對於一些農藥殘留，鼠李糖脂具有可將其降解的能力。

此外，鼠李糖脂具有良好的抑制真菌的作用（已發表過的文獻中多次提到），用於農作物拌種和抑制真菌、黴菌的實驗，已被證實。

國外對鼠李糖脂在農業方面的應用比較常見，美國紐約州環保局通過了生物葯含鼠李糖脂的註冊檢測。（EPA，註冊號72431-1）

4.3環境領域應用

鼠李糖脂可用於處理多環芳烴PAHs（如：應用於墨西哥灣漏油事故中釋放出來的多環芳香族碳氫化合物），用於處理水體中難生物降解COD，處理重金屬污染等。

鼠李糖脂可以修復人類所造成的環境污染，包括土壤、水、海岸線及海底中的油、金屬或其他污染物。鼠李糖脂具有一定的金屬螯合能力（“Stability Constants for the Complexation of Various Metals with a Rhamnolipid Biosurfactant”，J. ENVIRON. QUAL., VOL. 30, MARCH–APRIL 2001），它作為螯合劑可以替代EDTA，用來清除土壤、污水及其他液體的重金屬污染物。還可用作採用植物方法吸收土壤重金屬離子的方式處理土壤，是植物技術原位處理被重金屬污染土壤的良好方法。

針對殺蟲劑或劇毒農藥造成的土壤或水污染，鼠李糖脂和其生產菌銅綠假單胞菌有修復的功效，根據資料（“EFFECT OF RHAMNOLIPID POTENTIAL ON BIODEGRADATION OF ENDOSULFAN BY Pseudomonas aeruginosa IN BATCH STUDIES.” Arunkumar Mani ,J Biosci Tech, Vol 2 (3),2011,268-278）顯示，鼠李糖脂能夠促進銅綠假單包桿菌降解硫丹，從而修復劇毒污染的土壤或水體。

鼠李糖脂作為生物表面活性劑具有無毒、兩親等性質，並隨濃度升高至臨界濃度時會對多環芳烴產生明顯的增容作用。可以洗脫多氯聯苯，並改變多氯聯苯的HLB，使其容易被假單胞桿菌吸收降解。（鼠李糖脂的製備及其在修復多氯聯苯污染土壤中的應用，馬滿英，湖南大學博士畢業論文）

4.4食品領域的應用

目前鼠李糖脂在食品方面多用作增大烘焙體積的膨大劑和調味劑，其食用安全性已通過了美國環保署（EPA）的食用安全認證。

4.5日化領域的應用

鼠李糖脂除了具備良好的表面活性外，還具備良好的細胞通透性，其來源於生物，具有良好的無毒害可降解特性。這些特點使其可廣泛應用於各種日化產品中。

化妝品工業使用大量的表面活性劑，它們幾乎在每種產品中都存在。包含表面活性劑的不同產品包括抗頭皮屑產品、護膚霜、染髮劑、香波和護髮素、牙膏、睫毛膏、指甲油、唇膏、止汗劑、嬰兒用品、剃鬚膏、保濕劑、肥皂、眼影、濕巾及香水等。其中最常用的就是SLES（十二烷基醚硫酸鹽）和SLS（十二烷基硫酸鹽）。

監管機構已經指責SLES包含一種致癌物質，1.4-二惡烷。1.4-二惡烷是SLES生產的副產品，通常不能完全從SLES產品中去除。SLS已被證明是在較高濃度時對皮膚有刺激性。雖然SLS的傳統生產來源於椰子或棕櫚油，但一些SLS的製造來源於石油和石油副產品。鼠李糖脂是天然的產物，在潤膚霜，洗髮水，肥皂，和上面列出的大多數化妝品中，將取代石油來源的表面活性劑和乳化劑，如SLS，SDS或NADS。

鼠李糖脂可以通過分散和潤濕性能來使物質擴散。以幫助保留水分、潤滑、產生泡沫、作為一種清洗劑。它可以保持混合物的體系穩定，控制產品的粘度，還可以乳化毛孔中的油脂，減少痤瘡的發生。

4.6在醫藥領域的應用

鼠李糖脂可用於處理皮膚灼傷及部分皮膚病，還可作為一種基礎藥物，相關研究及臨床依據來源於克羅埃西亞和美國：

上世紀90年代，南斯拉夫學院研究人員在偶然的機會發現了鼠李糖脂和銅綠假單胞菌對皮膚灼傷有良好的治癒效果，從此人們開始了對鼠李糖脂在醫學上應用的研究。（“Enhanced healing of full-thickness burn wounds using dirhamnolipid Tamara Stipcevic”, Ante Piljac, and Goran Piljac TajCo Inc., 2323 Shasta Drive #40, Davis, CA 95616, USA）比較全面地闡述了鼠李糖脂在治療皮膚燒傷的作用，取得了寶貴的臨床應用經驗。

另外，美國Piljac等人於申請並於1995年10月3日獲得授權“以鼠李糖脂為基礎的醫藥製劑”的專利（US5455232），進一步促進了鼠李糖脂在醫學上的應用的研究。

2004年鼠李糖脂生物表面活性劑獲頒發總統綠色化學挑戰獎。獲獎信息發佈於美國環境保護署（U.SEnvironmentalProtectionAgency，簡稱EPA）官方網站。 

鼠李糖脂生物表面活性劑在食品中、農藥化學品中的容許量申請及批複（68 FR 25026和68 FR 16796）。信息公佈於美國聯邦註冊官方網站(federal register)。 

美國環境保護署農藥規劃辦公室，批准鼠李糖脂可用作生物農藥的備案手續文件（農藥編碼：110029）。信息發佈於美國環境保護署（U.SEnvironmentalProtectionAgency，簡稱EPA）官方網站。 

鼠李糖脂作為一種新的活性成分，批准登記生物殺菌劑的聯邦登記公告2003年5月7日（68 FR 24456）。信息公佈於美國聯邦註冊官方網站(federal register)。