全 文 ：第 34 卷第 10 期
2014 年 10 月
环 境 科 学 学 报
Acta Scientiae Circumstantiae
Vol． 34，No． 10
Oct．，2014
基金项目:国家自然科学基金(No． 51278405) ;陕西省国际科技合作重点项目(No． 2012KW-25) ;榆林市 2011 年产学研合作项目
Supported by the National Natural Science Foundation of China(No． 51278405) ，the International Cooperation in Science and Technology Key Projects in
Shaanxi Province，China(No． 2012KW-25)and Yulin City in 2011 Production-Study-Ｒesearch Cooperation Projects
作者简介:马霞(1988—) ，女，E-mail:317357914@ qq． com;* 通讯作者(责任作者)，E-mail:niemaiqian@ xauat． edu． cn
Biography:MA Xia(1988—) ，female，E-mail:317357914@ qq． com;* Corresponding author，E-mail:niemaiqian@ xauat． edu． cn
DOI:10． 13671 / j． hjkxxb． 2014． 0678
马霞，聂麦茜，卢剑，等． 2014．鼠李糖脂对铜绿假单胞菌 NY3 表面特性及其烃降解效率的影响［J］．环境科学学报，34(10) :2462-2468
Ma X，Nie M Q，Lu J，et al． 2014． Effects of rhamnolipid on the properties of cell surface of strain Pseudomonas aeruginosa NY3 and its degradation
efficiency of hydrocarbons［J］． Acta Scientiae Circumstantiae，34(10) :2462-2468
鼠李糖脂对铜绿假单胞菌 NY3 表面特性及其烃降解
效率的影响
马霞1，聂麦茜1，* ，卢剑1，聂红云1，王琰2，田晓婷1，侯宝卫1
1． 西安建筑科技大学环境与市政工程学院，西安 710055
2． 陕西省微生物研究所，西安 710043
收稿日期:2013-12-12 修回日期:2014-03-12 录用日期:2014-04-01
摘要:研究了鼠李糖脂对 NY3 菌表面特性及其降解烃类物质的影响作用．结果表明，与未加鼠李糖脂相比，原油含量为 1000 mg·L－1，鼠李糖脂
100 mg·L－1 时，生长 24 和 48 h，NY3 菌细胞净生长量分别提高 8． 60 和 6． 68 倍，且产酸明显，原油中正二十六烷至正三十三烷降解效率可提高
约 60% ．分别以 LB培养基和十六烷为唯一碳源的无机盐培养基生长的 NY3 菌体(OD400nm = 1． 68±0． 08) ，与 100 mg·L
－1 的鼠李糖脂作用 1． 5
h，菌体表面疏水性分别增加 32%、6%;且以 LB培养基生长的 NY3 菌细胞，在鼠李糖脂和十六烷存在下作用 90 min，菌细胞所积聚的正十六烷
量比未加鼠李糖脂时增加了 1． 10 nmol·mg－1 干菌，说明鼠李糖脂能加快疏水性有机物的传质速度．红外光谱分析结果表明，与未加鼠李糖脂
相比，鼠李糖脂使菌体细胞中疏水性脂肪链的相对含量明显增加．因此，鼠李糖脂能增加菌体的表面疏水性，加快烃类的传质速率，从而促进
NY3 菌对烃的降解．
关键词:铜绿假单胞菌 NY3;鼠李糖脂;烃类;生物降解;菌体表面特性
文章编号:0253-2468(2014)10-2462-07 中图分类号:X172 文献标识码:A
Effects of rhamnolipid on the properties of cell surface of strain Pseudomonas
aeruginosa NY3 and its degradation efficiency of hydrocarbons
MA Xia1，NIE Maiqian1，* ，LU Jian1，NIE Hongyun1，WANG Yan2，TIAN Xiaoting1，HOU Baowei1
1． School of Environmental and Municipal Engineering，Xian University of Architecture and Technology，Xian 710055
2． Microbiology Institute of Shaanxi，Xian 710043
Ｒeceived 12 December 2013; received in revised form 12 March 2014; accepted 1 April 2014
Abstract:The effects of biosurfactant rhamnolipid on the surface properties of Pseudomonas aeruginosa NY3 and its degradation efficiency of hydrocarbons
were studied． The results showed that rhamnolipid could increase the crude oil bioavailability． Compared with the rhamnolipid-free conditions，when the
concentration of crude oil was 1000 mg·L－1，the net accumulated biomass of NY3 strain cells increased by 8． 60 times at 24 h with the existence of
100 mg·L－1 rhamnolipid． Faster growth resulted in quicker declining of the pH values of the culture． The degradation rates of the alkanes ranging from
hexacosane to tritriacontane in the crude oil were promoted to about 60% by the rhamnolipid． The hydrophobicity of the NY3 cells (OD400nm =1． 68±0．
08)harvested from LB medium enhanced 32% after 1． 5 h interaction with rhamnolipid (100 mg·L－1)and that of the cells harvested from minimal
medium with hexadecane as the sole carbon source enhanced only 6% ． Cells harvested from LB medium accumulated and were intaken 1． 10 nmol·mg－1
dry cell more hexadecane with the assistance of rhamnolipid． The results indicated that rhamnolipid could accelerate mass transfer rate of hydrophobic
organic compounds onto cells． The analysis of FT-IＲ suggested that the ratio of the hydrophilic functional groups contained in cells harvested from both
medium reduced obviously after interaction with rhamnolipid． We may therefore conclude that rhamnolipid could enhance the hydrophobicity of NY3 cell
surfaces，accelerate mass transfer rate of hydrocarbons，and promote the degradation rate of hydrocarbons by strain NY3．
10 期 马霞等:鼠李糖脂对铜绿假单胞菌 NY3 表面特性及其烃降解效率的影响
Keywords:Pseudomonas aeruginosa NY3;rhamnolipid;hydrocarbon;biodegradation;properties of cell surface
1 引言(Introduction)
石油烃污染一直是我们面临的环境问题之一．
生物修复技术因其成本低，不易对环境产生负面影
响，而被广泛应用(Xing and Pignatello，1998)．长链
烷烃和芳香烃等由于水溶性小，致使其生物可利用
性差，一般需投加表面活性剂以提高其修复效率
(陈延君等，2007;朱生凤等，2010)．生物表面活性
剂具有无毒、易降解，明显降低水表面张力，可增溶
疏水性有机物等优点，而成为相关研究的热点(纪
卿和云喜玲，2003;Bognolo，1999;Harvey et al．，
1990)．鼠李糖脂是其中最为常用的微生物表面活
性剂，其化学结构为鼠李糖和碳链长短不同的饱和
或不饱和脂肪酸等形成的糖脂，其中有双糖和单糖
脂，脂肪酸碳链长短多在 8 ～ 10 个碳(Nie et al．，
2010)．一般自然发酵所产的鼠李糖脂为其混合物．
据文献(霍丹群等，2009;常虹等，2013)报道，在代
谢石油烃时，鼠李糖脂能促进菌株生长，促进石油
烃的降解，加速污染环境的修复速度． 据文献
(Sotirova et al．，2009;朱生凤等，2010)报道，鼠李
糖脂可通过乳化增溶作用提高烃类污染物的溶解
度，进而提高石油烃的生物可利用性． 我们实验室
前期分离获得一株铜绿假单胞菌 NY3(Nie et al．，
2010) ，能高产鼠李糖脂，且快速降解石油烃． 本论
文研究了 NY3 菌所产鼠李糖脂对该菌代谢烃类的
碳源谱的扩展作用及其以多环芳烃为碳源生长的
促进作用，研究并解析了 NY3 菌代谢烃的过程中，
鼠李糖脂对菌体细胞表面特性、烃在本体溶液与细
胞间的传质效率等的影响作用．
2 材料与方法(Materials and methods)
2． 1 实验材料
2． 1． 1 菌种来源 铜绿假单胞菌 NY3(属于假单
胞菌属，革兰氏阴性菌) ，本实验室分离并鉴定(Nie
et al．，2010)．
2． 1． 2 试剂和培养基 无机盐培养基:1． 0 g
NH4NO3，1 mL 微量元素(常虹等，2013) ，0． 5 mL
1 mol·L－1 MgSO4·7H2O 溶液，0． 1 mL 1 mol·L
－1
CaCl2·2H2O 溶液，25 mL 磷酸盐缓冲液(K2HPO4
42 g，NaH2PO4 28 g) ，pH 为 7． 5，用蒸馏水定容至
1000 mL，121 ℃高压水蒸气灭菌 30 min，备用．
LB培养基:NaCl 5． 0 g，牛肉膏 3． 0 g，蛋白胨
10. 0 g，蒸馏水 1000 mL;pH 调节为 7． 5 左右，121
℃灭菌 30 min，备用．
2． 2 实验方法
2． 2． 1 NY3 种子液的制备 将 NY3 接种于 LB 培
养基中，30 ℃，150 r·min－1，好氧振荡 24 h，OD600nm
达到 1． 85 ± 0． 06，备用．
2． 2． 2 鼠李糖脂的发酵与提纯 用 NY3 菌发酵产
鼠李糖脂，按文献(卢国满等，2006)中方法提取鼠
李糖脂纯品，储于 4 ℃冰箱，备用．
2． 2． 3 原油的生物降解 实验原油为陕北长庆油
田第二采油厂的脱水原油，含蜡较多，常温下易凝
固(Zhang et al．，2005;常虹等，2013)． 在无菌条
件下，锥形瓶中加入 200 mL 上述无机盐培养基，直
接加入 30 min紫外灯照射后的原油(由于原油中无
水，菌体不易生存，表面可能附着的菌体用紫外灯
照射法灭菌) ，浓度达 1000 mg·L－1，NY3 菌接种量
为 8%(V /V)．加入鼠李糖脂，浓度为 100 mg·L－1，以
未加鼠李糖脂为对照． 降解体系和对照均做 3 组平
行样． 30 ℃，150 r·min－1 摇床培养． 定时采样，测降
解液的 pH 值和 OD600nm．相同的平行样，摇床培养 4
d后，用 3×10 mL的正己烷萃取，合并有机相，定容，
利用气相色谱测定各烃组分的降解率．
2． 2． 4 鼠李糖脂对 NY3 菌以单一烃类为碳源和能
源生长的影响实验 无菌条件下，按 2． 2． 3 节中的
条件加无机盐、鼠李糖脂和 NY3 菌种子液，再外加
各单一烃(如表 1 所示) ，使其浓度分别达 800
mg·L－1 ．以未加鼠李糖脂为对照，3 组平行实验． 30
℃，150 r·min－1 摇床培养 4 d，测降解液的 pH 值和
OD600nm．以 4 d的 OD600nm 减 0 时刻 OD600nm 的差值表
示菌种净生长量．
2． 2． 5 NY3 菌表面性能的测定 无菌操作条件
下，100 mL 无机盐培养基于 250 mL 锥形瓶中，以
2%(V /V)的正十六烷作为唯一碳源，NY3 菌接种量
为 8%，在 30 ℃，150 r·min－1 的恒温振荡培养 5 d．
同时 LB培养基培养 NY3 菌． 10000 r·min－1 条件下
离心 10 min，收集菌体细胞，用无机盐培养液洗涤 3
次后，制成菌悬液，OD400nm 调节为 1． 68 ± 0． 08． 两
种菌悬液分别和鼠李糖脂进行吸附作用．各取 5 mL
上述菌悬液与 5 mL 浓度为 0、20、40、60、80、100、
120、140 mg·L－1 的鼠李糖脂溶液在 50 mL 锥形瓶
中混合． 30 ℃，150 r·min－1 的恒温振荡 1． 5 h，使菌
体细胞与鼠李糖脂充分作用．再在 10000 r·min－1 条
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环 境 科 学 学 报 34 卷
件下离心 10 min，收集菌体，用无机盐培养液洗涤 3
次，分散到 5 mL的无机盐培养液中，在 400 nm处测
定该菌悬液的吸光度，3 组平行实验．以菌体与鼠李
糖脂吸附作用前后 OD400nm 的差值反映鼠李糖脂与
菌体细胞表面的相互作用(任芳谊，2008)．
菌体表面的疏水性通过 BATH方法测定(Zhang
and Miller，1994;任芳谊，2008)． 将上述与鼠李糖
脂作用后的菌悬浮液 5 mL 与 1 mL 正十六烷混合，
充分振荡后静置 5 min，再剧烈振荡 60 s，然后室温
静置分层 30 min，下层水相菌悬液用移液枪小心吸
出，测 OD400nm．按式(1)计算和鼠李糖脂作用后的菌
体表面的疏水性并求其平均值:
H =
A0 － A1
A0
× 100% (1)
式中，H 为菌体表面疏水性;A0 为吸附前菌液吸光
度;A1 为吸附后菌液吸光度．
2． 2． 6 NY3 菌细胞烃类浓度的测定 取 4 瓶 100
mL 2． 2． 1 节中制备的 NY3 菌种子液，分别在 10000
r·min－1 条件下离心 10 min，收集菌体，用去离子水
洗涤 3 次，分别悬于 20 mL 去离子水中． 分别加 1
mL正十六烷，并投加鼠李糖脂浓度达 100 mg·L－1 ．
30 ℃，以未加鼠李糖脂为对照组． 150 r·min－1 恒温
振荡 20、40、60、90 min 后，10000 r·min－1 条件下离
心 10 min，收集菌体，并用去离子水洗涤 3 次，加入
20 mL 10% NaClO 溶液，40 ℃，150 r·min－1 下裂解
细胞 40 min，往破胞液中加 5 mL正己烷萃取正十六
烷，以正十二烷为内标物(陈帆等，2000)．每个样品
平行 3 组实验．用气相色谱测定细胞中正十六烷的
含量．
2． 2． 7 气相色谱测定烃类的方法和色谱条件 气
相色谱测定原油组分及其降解率:将 2． 2． 3 节中萃
取的原油溶于 2 mL 正己烷中，用安捷伦 6890N 单
检测器气相色谱仪(FID 检测器) ，用标准物质鉴定
烷烃组分，并计算各组分的降解率． 色谱条件:5%
Phenyl Methyl Siloxane HP-5毛细管气相色谱柱(30
m×320 μm×0． 25 μm)．载气:99． 99%高纯氮气． 进
样口温度 300 ℃，分流比 31． 1 ∶1． 检测器温度:300
℃，氢气流量 40 mL·min－1，空气流量 450 mL·min－1，
进样量 1 μL．程序升温:初始 50 ℃，保留 7 min，再
以 20 ℃·min－1 升温至 100 ℃，保留 1 min，最后
以 5 ℃·min－1 升温至 290 ℃，保留 5 min．
正十六烷含量测定的气相条件:进样口温度
250 ℃，分流比 50． 0∶1．程序升温:初始 160 ℃，保留
1 min，再以 20 ℃·min－1 升温至 260 ℃，保留 6 min．
其他条件同上．
2． 2． 8 傅里叶红外谱图 将上述与浓度分别为 0
和 100 mg·L－1 的鼠李糖脂作用 1． 5 h 后的 NY3 菌
体(以正十六烷为唯一碳源和 LB 培养基生长所收
集的) (见 2． 2． 5 节)充分振荡洗涤，离心收集，真空
干燥，与 KBr 充 分 混 合 研 磨，压 片 制 样，用
IＲPrestige-21 /FTIＲ-8400S 傅里叶红外光谱仪器测
量(时有明等，2008)．
图 1 铜绿假单胞菌 NY3 在半固体原油中的生长及其产酸特征
Fig． 1 Growth curves and properties of acidic compound production
by Pseudomonas aeruginosa NY3 on semi solid crude oil as
carbon sources
3 结果(Ｒesults)
3． 1 表面活性剂对 NY3 菌降解烃类的影响作用
3． 1． 1 鼠李糖脂对 NY3 菌降解原油的影响 按照
2． 2． 3 节中的实验方法，NY3 菌以原油为唯一碳源
生长，测定不同条件下生长液的 pH值和 OD600nm，结
果如图 1 所示．由图 1 可知，在未投加鼠李糖脂条件
下，NY3 菌在半固体原油上生长速率非常缓慢，48 h
OD600nm 仅为 0． 570，96 h OD600nm 可达到 1． 083．小幅
度 pH值下降说明有少量酸产生，产酸是烃被氧化
代谢的证据． 添加鼠李糖脂后，NY3 菌能以半固体
原油为唯一碳源快速生长． 24 h后 OD600nm 已经达到
1. 152(已扣除鼠李糖脂产生的乳化现象所贡献的
光密度) ，48 h时已达到最高点 4． 380，随 NY3 菌快
速生长，发酵液 pH也明显下降;菌体生长量达到最
大时，pH值也降至最低，pH = 6． 48． 随后，菌的生长
已趋于稳定，且有些微的下降，发酵液 pH 出现小幅
度上升趋势． NY3 菌在长势最旺盛的时段内，pH 的
下降也是最明显的，说明 NY3 菌在生长最快的时
候，产酸也是最多的．
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10 期 马霞等:鼠李糖脂对铜绿假单胞菌 NY3 表面特性及其烃降解效率的影响
一般认为，随着正构烷烃碳链的增长，其疏水
性逐渐增大，生物可利用性也逐渐降低． NY3 菌生
长 4 d后，按照 2． 2． 7 节中的实验方法，测定剩余原
油中各组分的含量，结果如图 2 所示．从图 2c 结果
看，添加鼠李糖脂的体系反应 4 d 后，原油中的液态
烷烃几乎完全降解，而固态烷烃也有大幅度的降
解．鼠李糖脂明显加快了半固体原油中烃的降解．
与起始时刻原油气相色谱如图 2a所示的结果相比，
计算各组分去除率，然后，比较投加和未投加鼠李
糖脂的降解率，计算鼠李糖脂对烃类降解的提高效
率结果，如图 2d所示．
图 2 可以明显看出，在添加鼠李糖脂后，NY3
菌对原油的降解率均有提高，且提高率随着烷烃碳
链的增加而增加，对正二十六烷至正三十三烷降解
效率提高幅率可达约 60% ． 因此，NY3 菌所产鼠
李糖
图 2 鼠李糖脂对 NY3 菌降解原油中烃类效率的促进作用
Fig． 2 Improvement of rhamnolipid on degradation of crude oil by Pseudomonas aeruginosa NY3
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环 境 科 学 学 报 34 卷
脂，可以显著提高烷烃的可生物利用性，尤其对长
链烷烃．文献(吴小红等，2006)报道，添加鼠李糖脂
后受试菌体降解石油烃的半衰期缩短了近 1 倍，石
油烃的降解率提高了 11% ～ 26% ．而对本文受试菌
NY3 来说，添加鼠李糖脂对原油中长链烃的降解率
提高幅度可高达 60%，因此，鼠李糖脂使该菌降解
烃类的碳链长度大大增加，扩大了其代谢的碳源谱．
3． 1． 2 鼠李糖脂对 NY3 菌降解单一烃类的影响作
用 为进一步证明投加鼠李糖脂能促进了烃的代
谢过程，按照 2． 2． 4 节中的实验方法，分别以单一烷
烃和 4 个多环芳烃(菲、芴、荧蒽、芘)为碳源，测定 4
d后 NY3 菌的生长量，结果如表 1 所示．从表 1 结果
看，投加鼠李糖脂后，NY3 菌以所有受试烃为唯一
碳源均能生长，但鼠李糖脂对 C22 ～ C32 正构烷烃
和多环芳烃等碳源的代谢促进作用更明显． 与上述
原油中混合烃降解时获得的结果一致．
表 1 NY3 菌以单一烃类为碳源和能源生长及其产酸特征
Table 1 Growth and acids production properties of Pseudomonas
aeruginosa NY3 under the single hydrocarbons as the sole
carbon source and energy
烃类
ΔOD600nm1)
未加 Ｒha 加 Ｒha
pH
未加 Ｒha 加 Ｒha
正十四烷 0． 84±0． 07 1． 05±0． 03 7． 41±0． 06 6． 22±0． 05
正十六烷 0． 89±0． 08 1． 29±0． 04 7． 31±0． 07 6． 13±0． 12
正十七烷 0． 68±0． 05 1． 03±0． 05 7． 26±0． 03 6． 64±0． 06
正十八烷 0． 65±0． 08 1． 10±0． 09 7． 33±0． 09 6． 90±0． 09
正十九烷 0． 57±0． 06 0． 94±0． 07 7． 25±0． 05 6． 62±0． 15
正二十一烷 0． 34±0． 05 0． 79±0． 03 7． 49±0． 14 7． 15±0． 11
正二十二烷 0． 39±0． 04 0． 99±0． 02 7． 39±0． 05 7． 13±0． 09
正二十三烷 0． 27±0． 01 0． 80±0． 06 7． 40±0． 05 7． 19±0． 07
正二十四烷 0． 35±0． 09 0． 86±0． 04 7． 31±0． 08 7． 09±0． 07
正二十五烷 0． 24±0． 02 0． 79±0． 05 7． 46±0． 08 7． 15±0． 07
正二十六烷 0． 29±0． 06 0． 89±0． 02 7． 41±0． 03 7． 20±0． 09
正二十八烷 0． 29±0． 04 0． 81±0． 07 7． 50±0． 09 7． 17±0． 12
正三十二烷 0． 27±0． 03 0． 78±0． 08 7． 56±0． 14 7． 11±0． 06
菲 0． 33±0． 01 0． 63±0． 02 7． 54±0． 06 7． 22±0． 09
芴 0． 33±0． 03 0． 79±0． 05 7． 48±0． 04 7． 25±0． 07
荧蒽 0． 32±0． 02 0． 79±0． 05 7． 51±0． 09 7． 19±0． 05
芘 0． 22±0． 01 0． 72±0． 03 7． 58±0． 05 7． 26±0． 07
注:1)ΔOD600nm = 4dOD600nm － 0 时刻 OD600nm，用以反映 NY3 菌的生
长量．
3． 2 鼠李糖脂对 NY3 菌表面性能及其吸附烃类性
能的影响
3． 2． 1 菌细胞表面性能的比较 鼠李糖脂是表面
活性剂，能提高疏水性有机物的表观溶解度，因而
提高其生物可利用性(Doong and Lei，2003)． 按前
期初步研究结果推测，鼠李糖脂也可与菌体相互吸
图 3 鼠李糖脂浓度对 NY3 菌表面性能的影响
Fig． 3 Effect of the NY3 strain surface properties under different
dosages of rhamnolipid surfactants
附，可改变菌体表面的特性，从而改变菌体对疏水
性有机物的传质方式和速度，从而加速其可利用
性．为验证这一推测，按照 2． 2． 5 节中的实验方法，
取 5 mL菌悬液(OD400nm = 1． 68 ± 0． 08)与 5 mL 不
同浓度鼠李糖脂溶液(如图 3 横坐标所示)作用后，
离心、洗涤、收集菌体，并用等体积的无机盐溶液悬
浮，以与鼠李糖脂作用前后 OD400nm 的差值，计算被
鼠李糖脂吸附的菌体量，结果如图 3a 所示．同时测
定吸附鼠李糖脂后所收集菌体的表面疏水性，结果
如图 3b所示．从图 3a看，NY3 菌新鲜菌体细胞易与
鼠李糖脂相互作用，被鼠李糖脂吸附的细胞量随着
鼠李糖脂浓度的增加而增加． 而 LB 培养基中生长
的菌体比以正十六烷为唯一碳源生长的菌体细胞
与鼠李糖脂亲和力更大，吸附量更大，导致吸附前
后菌体的表面疏水性差别更大，如图 3b 所示，两种
培养基所生长的新鲜菌体疏水性变化趋势无明显
差别．与鼠李糖脂作用后，LB 培养基生长的菌体疏
水性比正十六烷为唯一碳源生长的菌体细胞疏水
性提高约 30%，说明鼠李糖脂对菌体的表面特性影
响很大．在实验过程中我们观察到，与作用前相比，
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10 期 马霞等:鼠李糖脂对铜绿假单胞菌 NY3 表面特性及其烃降解效率的影响
由于鼠李糖脂作用后的菌体细胞分散更不易收集，
洗涤时需更高的离心速度． 并且，随着鼠李糖脂浓
度的增加，菌体细胞的收集也更困难，菌体收集量
减少，菌体更易分散于洗涤溶液中． 当鼠李糖脂浓
度达 100 mg·L－1，作用后菌体收集量达到最小值，
这是由于被鼠李糖脂吸附所造成的菌体细胞损失．
作用 1． 5 h后离心收集时细胞易分散，说明鼠李糖
脂已经改变了菌体表面特性，结合 3． 1 节中的结果
分析，鼠李糖脂与细胞作用后，细胞表面的疏水性
增加，有利于细胞对烃类物质的吸收与代谢． 这一
结果与文献(任芳谊，2008)中报道的结果相似．
3． 2． 2 鼠李糖脂对 NY3 菌体细胞积聚烃类的影响
用 LB 培养基生长的 NY3 菌细胞，在体系中加入
100 mg·L－1 的鼠李糖脂后，按照 2． 2． 6 节及 2． 2． 7
节方法进行实验，结果如图 4 所示． 从图 4 可知，在
体系中加入 100 mg·L－1 的鼠李糖脂后，作用 20、40、
60、90 min时，NY3 菌细胞所积聚的正十六烷量均
较未添加鼠李糖脂组的高． 添加鼠李糖脂后，反应
20 min，菌细胞所积聚的正十六烷量提高了 0. 63
nmol·mg－1(以干菌计) ，当反应到 90 min后，其增加
量可达到 1． 10 nmol·mg－1(干菌)．
图 4 鼠李糖脂对 NY3 菌细胞摄取十六烷效率的影响
Fig． 4 Effect of rhamnolipid on the intake efficiency of hexadecane
by NY3 cells
说明鼠李糖脂是一种两亲性物质(Lang and
Wullbrandt，1999;梁生康等，2005) ，可在油水界面
定向排列成单分子膜．其亲水基一般由 1 ～ 2 个鼠李
糖环构成，可与菌充分接触;憎水基由不同长度碳
链的脂肪酸构成，与烃类物质接触，从而使烃类物
质进入菌细胞，加速疏水性有机物的传质速度，促
进 NY3 菌体对烃类化合物的摄取能力．
3． 3 鼠李糖脂对 NY3 菌细胞结构特征的影响
按照 2． 2． 8 节中的方法，分别测定以十六烷为
唯一碳源的无机盐培养基和以 LB 培养基生长的
NY3 菌细胞与鼠李糖作用前后的红外光谱，结果如
图 5 所示． 3440 cm－1 处中等强度、且较宽的吸收带
是 O—H 和 N—H 等(亲水键)伸缩振动吸收引起
的;2900 ～ 3000 cm－1 范围内较弱谱峰为 C—H 键
(疏水键)的伸缩振动峰，1200 ～ 1400 cm－1 范围内
较强的峰为 C—H 键的变角振动峰，两者均为脂肪
链的特征吸收峰(李涛和阳辛凤，2009) ，可反映菌
体细胞中疏水性烃基含量． 1654 cm－1、1543 cm－1 峰
来自蛋白质中酰胺Ⅰ、酰胺Ⅱ的特征振动峰;800 ～
1200 cm－1 峰为多糖特征峰，其中最强峰 1080 cm－1
峰为碳水化合物 C—O—C 的伸缩振动峰(赵德璋
等，2007)．
图 5 与鼠李糖脂作用前后对 NY3 菌体的红外谱图
Fig． 5 IＲ spectrum of NY3 cells before and after interaction
with rhamnolipid
参照文献(樊晓宇等，2012)中的方法，计算各
峰面积，并计算 3440 cm－1 处峰面积与其它各峰面
积的比值，结果发现，3440 cm－1 处峰面积与 1654
cm－1、1543 cm－1、1080 cm－1 处峰面积的比值，和细胞
是否与鼠李糖脂作用关系不大，即投加鼠李糖脂与
否对 NY3 菌体细胞中蛋白质、碳水化合物含量影响
不大． 而 3440 cm－1 处峰面积与 2900 ～ 3000 cm－1、
1200 ～ 1400 cm－1 处峰面积比值与投加鼠李糖脂与
否的关系较大，如表 2 所示． 由表 2 结果看，与未投
加鼠李糖脂相比，与 100 mg·L－1 鼠李糖脂溶液作用
后，菌体细胞在 3440 cm－1 处峰面积与 2900 ～ 3000
cm－1 波段峰面积、1200 ～ 1400 cm－1 波段峰面积的
比值均明显降低，说明添加鼠李糖脂后，菌体细胞
中疏水性脂类的相对含量增加． 这种增加可能是由
鼠李糖脂的吸附引起，也可能是由于细胞摄入烃类
的速度加快，使得烃或其氧化产物或类似于聚羟基
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环 境 科 学 学 报 34 卷
脂肪酸(PHA)类物质在细胞内的积聚而引起的．
表 2 鼠李糖脂对 NY3 菌细胞的红外吸收特性的影响
Table 2 Effect of rhamnolipid on the FT-IＲ absorption properties of
NY3 cells
细胞培养条件
3440 cm－1 峰面积 /
2900 ～ 3000 cm－1
峰面积
未加 Ｒha 加 Ｒha
3440 cm－1 峰面积 /
1200 ～ 1400 cm－1
峰面积
未加 Ｒha 加 Ｒha
LB培养基生
长的菌细胞
24． 88 19． 21 24． 42 9． 37
C16 为唯一碳源
生长的菌细胞
27． 05 14． 43 7． 51 3． 93
4 结论(Conclusions)
1)与未加鼠李糖脂相比，油含量为 1000
mg·L－1，投加鼠李糖脂 100 mg·L－1，生长 24 和 48
h，NY3 菌净的生长量分别提高 8． 60 和 6． 68 倍，且
产酸量较多，pH明显下降，烷烃降解率也明显提高，
且提高率随着烷烃碳链的增加而增加，对正二十六
烷至正三十三烷降解效率提高幅率可达约 60% ．
2)鼠李糖脂小于 100 mg·L－1 时，随其浓度增
高，菌体表面的疏水性略有增加．以 LB 培养基生长
的 NY3 菌细胞，在 100 mg·L－1 的鼠李糖脂和十六烷
存在下，反应 20、90 min，菌细胞所积聚的正十六烷
量比未加鼠李糖脂时分别增加了 0． 63、1. 10
nmol·mg－1(以干菌计)． 说明鼠李糖脂能加快疏水
性有机物的传质速度．
3)红外光谱分析结果表明，与未投加鼠李糖脂
相比，NY3 菌生长时，鼠李糖脂使菌体细胞中疏水
性脂类的相对含量明显增加．
责任作者简介:聂麦茜，教授，主要从事微生物降解石油烃研
究．地址:西安建筑科技大学环境与市政工程学院． E-mail:
niemaiqian@ xauat． edu． cn．
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