标题：鼠李糖脂
简介
鼠李糖脂(rhamnolipid)是由假单胞菌或伯克氏菌类产生的一种生物代谢性质的生物表面活性剂。同时也是一种研究时间最长、应用技术最为成熟的一种生物表面活性剂。它在土壤、水体和植物中都自然存在。它属于一种糖脂类的阴离子表面活性剂。
2研究历史
据相关报道，鼠李糖脂是被F.G.Jarvis和M.J.Johnson于1947年第一次发现、分离和描述的。1949年，他们的论文“A glycolipide produced by Pseudomonas aeruginosa《一种由铜绿假单胞菌制成的糖脂》”在The Journal of the American Chemical Society（美国化学学会）杂志上发表。从此鼠李糖脂开始走进人们的视野。此后在长达十年的时间里人们主要的研究集中在有关细菌化学结构、细胞壁、构成细菌脂肪的交互作用上，并没有太多研究是集中在鼠李糖脂上的。1970年，Norman Shaw对已知资源做了总结，建立了细菌糖脂结构，70年代人们对鼠李糖脂在制药方面做了更多的研究，同时对鼠李糖脂的生产和产生它们的细菌等也做了更多研究。
1990年代，针对铜绿假单胞菌和鼠李糖脂的大部分工作，由Goran Piljac博士（医学博士，兽医）和他妻子Visnja Piljac博士领导的小组，及南斯拉夫生物学院完成。南斯拉夫政府通过国家石油公司INA寻找一种物质以清理可能在原始达尔马西亚海滩上发生的石油泄漏。工作人员去往世界各地获得细菌和其他菌株的样本以作研究。其中一个受测试的细菌就是铜绿假单胞菌。这个细菌显示出一些能够清理油污的迹象，测试同时偶然发现的结果表明，该菌对于处理牛皮癣和其他皮肤状况也有效。自1990年起，基于Piljacs的工作，研究人员在鼠李糖脂医学应用中有了巨大的进展，取得了成功，获得了几项专利。克罗地亚的临床经验证明，该菌及代谢产物对于牛皮癣、烧伤处理留下的慢性伤口的局部处理，有持久和显著的疗效。在克罗地亚的研究也对牛皮癣患者做了后续检查，发现首次治疗后7年，疾病消失不见了。这项技术目前被Paradigm Biomedical,Inc.拥有。
3鼠李糖脂的结构特点
国内外一般采用铜绿假单胞菌 (Pseudomonase)利用不同碳源来产生鼠李糖脂。通常我们表述的“鼠李糖脂”不是一种单一的结构体，而是由很多种同族结构组成的混合物，在已知的报道中已经发现多达28种（另有说法为60种）不同结构的鼠李糖脂结构（Deziel等在P_aeruginosa 57RP的发酵液中检测到）。 其具备一般表面活性剂的基本特征，其亲水基团一般由1～2分子的鼠李糖环构成，憎水基团则由1～2分子具有不同碳链长度的饱和或不饱和脂肪酸构成。在生物合成过程中，这些基团之间可能相互链接而生成多种化学结构相近的同系物。研究表明，发酵产物中一般含有4种主要的鼠李糖脂，学术界一般用R1-R4（或RLl-RL4，RH1-RH4）表示，其结构通式为：3.1结构式1(R1)表达通式：Rha-C10-C10
结构式：
  鼠李糖脂结构式1(R1)
详细表述：
  鼠李糖脂结构1(R1)命名、编号理化性质3.2结构式2(R2)表达通式：Rha-Rha-C10
结构式：
  鼠李糖脂结构式2（R2）
详细表述：
  鼠李糖脂结构2(R2)命名、编号及理化性质3.3结构式3(R3)表达通式：Rha-Rha-C10-C10
结构式：
  鼠李糖脂结构式3(R3)
详细表述：
  鼠李糖脂结构3(R3)命名、编号、理化性质3.4结构式4(R4)结构通式：Rha-C10
结构式：
  鼠李糖脂结构4(R4)
详细表述：
  鼠李糖脂结构4（R4）命名、编号及理化性质3.5单、双及衍生结构鼠李糖脂的结构多达几十种，一般在学术界经常看到双鼠李糖脂和单鼠李糖脂的表述，这是什么意思？分别代表什么？
单双是指鼠李糖脂结构中的糖环的数量，外文文献表示为：di-rhamnolipid（双）、mono-rhamnolipid（单）。
最早的关于鼠李糖脂的定义来自于Jarvis和Johnson(1949)，其定义的双鼠李糖脂{[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-羟基-癸酰-3-羟基癸酸盐]，也就是后来我们称为的鼠李糖脂3或Rha-Rha-C10-C10}，是铜绿假单胞菌可以产生的几十种同类物之一，主要在脂肪酸链长度和饱和度中有所变化（Déziel等人 1999）。
链长的变化一般从C8到C12，少数情况下会有C14。已知的所有链长（如：-C10:1、-C12:1）的鼠李糖脂结构中，均观察到了单键和双键。主要几种鼠李糖脂结构中一般包含两个通常长度相同的脂肪酸链。由铜绿假单胞菌培菌的较常见的结构一般有两种，一种双鼠李糖脂（上面所述），一种单鼠李糖脂{[a-L-rhamnopyranosyl-3-hydroxydecanoyl-3-hydroxydecanoate]>>>[α-L-鼠李糖基-3-羟基癸酰-3-羟基癸酸盐]，也叫做鼠李糖脂1或Rha-C10-C10}。所谓的鼠李糖脂2和4是另外一种双鼠李糖脂和单鼠李糖脂（分别为Rha-Rha-C10 和 Rha-C10），各具有一个β-羟基癸酸基，最早的报道是用假单胞菌DSM2874在37℃培养代谢的（Syldat等人1985）。单双鼠李糖脂普遍的化学结构和术语如图所示。
  鼠李糖脂单、双结构表述
单鼠李糖脂和双鼠李糖脂的普遍结构及术语表、m,n= 4-8 (Jarvis和Johnson 1949; Edwards和Hayashi 1965; Itoh等人1971; Syldatk等人1985a,b; Gruber 等人1993)。
它们顺序出现在假单胞菌DSM2874提取物的色谱分析上之后，被叫做鼠李糖脂1-4（Syldat等人1985a,b）。虽然鼠李糖脂1-4的叫法已经很老了，但它们仍然被普遍使用。然而，还有两个类型的鼠李糖脂是αC10:1-Rha-C10-C10（被定义为鼠李糖脂A）和αC10:1-Rha-Rha-C10-C10（被定义为鼠李糖脂B）。它们由Yamaguchi 和Sato (1976)报道，且分别代表了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）酰化衍生物。这是有关酰化产物鼠李糖脂同族结构的唯一报道。
我们目前能见到的相关报道中还是经常会使用鼠李糖脂1-4（或R1-R4）的说法，但很多文献的表述并不是很统一，比较乱，我们在使用或检索文献时还是以具体结构式为准，这样不容易出现差错。
4鼠李糖脂的应用
  鼠李糖脂
鼠李糖脂是由微生物产生的阴离子生物表面活性剂，它们不仅溶于甲醇、氯仿和乙醚，在碱性水溶液中也表现出良好的溶 解特性。它兼具良好的化学和生物特性。具有油、水两亲性，可以降低水表面张力，可以作为润湿剂、乳化剂和发泡剂使用，鼠李糖脂生物表面活性剂可以在温度、PH值及盐度处于极端状况下使用，并且无毒，可以生物降解。
目前它比较广泛的应用于石油工业、绿色农业和生态环境方面，此外在食品行业、化妆品、医疗方面也有较大的应用潜力。4.1在石油领域的应用鼠李糖脂作为一种生物表面活性剂，具有降低油水界面张力的作用，运用于初次采油和二次采油之后的三采技术，主要作用原理有以下几种：
（1）作为牺牲剂使用，减少昂贵驱油剂的用量或在地层中的损耗，和其它驱油剂复配后具有驱油效果好、见效时间长的优点，但鼠李糖脂的加入有效的减少了驱油剂的用量，大大降低了成本。
（2）生物表面活性剂具有典型的生物活性，可以激活地层本源微生物，起到协同采油的作用，在油田的矿场试验水样中发现：注后半年较注前油井水样中细菌含量提高了2-3个数量级。
（3）作为一种活性剂使用，鼠李糖脂本身就是一种表面活性剂，可以降低油水界面张力，复配后驱油剂油水界面张力可达到10-3mN/m的水平,从而提高原油驱替效率。4.2农业领域应用已有大量研究及实际应用证实,鼠李糖脂可以用在农作物、蔬菜、水果、花卉上用于刺激生长、辅助吸收营养、增加农药及肥料作用效果等，并经证实对人及动物无毒副作用。
鼠李糖脂生物表面活性剂可作为润湿剂应用于叶面肥的生产上。因为许多植物叶片都覆有一层蜡质层，使叶片表面成为一种保护表面，鼠李糖脂生物表活剂可作为润湿剂，添加于叶面肥料中，以疏水基通过色散力吸附在蜡质层的表面,亲水基则伸入肥液中形成定向吸附膜取代了疏水的蜡质层，改善叶面肥料在蜡质层的润湿状况，使肥料充分铺展，促进肥料营养物质最大限度的被吸收利用。
鼠李糖脂生物表活剂具备将部分微量元素鳌合的功能，在弱碱性环境下电离出的羧基可固定根系周围的微量元素，降低微量元素在土壤中快速散失的可能性，保证了肥料的长效性。（Root Uptake of Lipophilic Zinc#Rhamnolipid Complexes，J. Agric. Food Chem. 2008, 56, 2112–2117）
对碱性土壤环境改善可以起到有效作用，是碱性土壤改性良好的添加剂。利用Rh在碱性条件下，电离出Rh-与H+的性能，与碱性土壤中的OH-中和改善土壤的碱性，从而改变土壤板结环境条件。
因为鼠李糖脂有润湿剂的作用及良好的表面活性，可应用到农药上起润湿、铺展及渗透作用。另外，对于一些农药残留，鼠李糖脂具有可将其降解的能力。
此外，鼠李糖脂具有良好的抑制真菌的作用（已发表过的文献中多次提到），用于农作物拌种和抑制真菌、霉菌的实验，已被证实。
国外对鼠李糖脂在农业方面的应用比较常见，美国纽约州环保局通过了生物药含鼠李糖脂的注册检测。（EPA，注册号72431-1）4.3环境领域应用鼠李糖脂可用于处理多环芳烃PAHs（如：应用于墨西哥湾漏油事故中释放出来的多环芳香族碳氢化合物），用于处理水体中难生物降解COD，处理重金属污染等。
鼠李糖脂可以修复人类所造成的环境污染，包括土壤、水、海岸线及海底中的油、金属或其他污染物。鼠李糖脂具有一定的金属螯合能力（“Stability Constants for the Complexation of Various Metals with a Rhamnolipid Biosurfactant”，J. ENVIRON. QUAL., VOL. 30, MARCH–APRIL 2001），它作为螯合剂可以替代EDTA，用来清除土壤、污水及其他液体的重金属污染物。还可用作采用植物方法吸收土壤重金属离子的方式处理土壤，是植物技术原位处理被重金属污染土壤的良好方法。
针对杀虫剂或剧毒农药造成的土壤或水污染，鼠李糖脂和其生产菌铜绿假单胞菌有修复的功效，根据资料（“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）显示，鼠李糖脂能够促进铜绿假单包杆菌降解硫丹，从而修复剧毒污染的土壤或水体。
鼠李糖脂作为生物表面活性剂具有无毒、两亲等性质，并随浓度升高至临界浓度时会对多环芳烃产生明显的增容作用。可以洗脱多氯联苯，并改变多氯联苯的HLB，使其容易被假单胞杆菌吸收降解。（鼠李糖脂的制备及其在修复多氯联苯污染土壤中的应用，马满英，湖南大学博士毕业论文）4.4食品领域的应用目前鼠李糖脂在食品方面多用作增大烘焙体积的膨大剂和调味剂，其食用安全性已通过了美国环保署（EPA）的食用安全认证。4.5日化领域的应用鼠李糖脂除了具备良好的表面活性外，还具备良好的细胞通透性，其来源于生物，具有良好的无毒害可降解特性。这些特点使其可广泛应用于各种日化产品中。
化妆品工业使用大量的表面活性剂，它们几乎在每种产品中都存在。包含表面活性剂的不同产品包括抗头皮屑产品、护肤霜、染发剂、香波和护发素、牙膏、睫毛膏、指甲油、唇膏、止汗剂、婴儿用品、剃须膏、保湿剂、肥皂、眼影、湿巾及香水等。其中最常用的就是SLES（十二烷基醚硫酸盐）和SLS（十二烷基硫酸盐）。
监管机构已经指责SLES包含一种致癌物质，1.4-二恶烷。1.4-二恶烷是SLES生产的副产品，通常不能完全从SLES产品中去除。SLS已被证明是在较高浓度时对皮肤有刺激性。虽然SLS的传统生产来源于椰子或棕榈油，但一些SLS的制造来源于石油和石油副产品。鼠李糖脂是天然的产物，在润肤霜，洗发水，肥皂，和上面列出的大多数化妆品中，将取代石油来源的表面活性剂和乳化剂，如SLS，SDS或NADS。
鼠李糖脂可以通过分散和润湿性能来使物质扩散。以帮助保留水分、润滑、产生泡沫、作为一种清洗剂。它可以保持混合物的体系稳定，控制产品的粘度，还可以乳化毛孔中的油脂，减少痤疮的发生。4.6在医药领域的应用鼠李糖脂可用于处理皮肤灼伤及部分皮肤病，还可作为一种基础药物，相关研究及临床依据来源于克罗地亚和美国：
上世纪90年代，南斯拉夫学院研究人员在偶然的机会发现了鼠李糖脂和铜绿假单胞菌对皮肤灼伤有良好的治愈效果，从此人们开始了对鼠李糖脂在医学上应用的研究。（“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）比较全面的阐述了鼠李糖脂在治疗皮肤烧伤的作用，取得了宝贵的临床应用经验。
另外，美国Piljac等人于申请并于1995年10月3日获得授权“以鼠李糖脂为基础的医药制剂”的专利（US5455232），进一步促进了鼠李糖脂在医学上的应用的研究。
5相关奖励及认证
■2004年鼠李糖脂生物表面活性剂获颁发总统绿色化学挑战奖。获奖信息发布于美国环境保护署（U.SEnvironmentalProtectionAgency，简称EPA）官方网站。[1]
■鼠李糖脂生物表面活性剂在食品中、农药化学品中的容许量申请及批复（68 FR 25026和68 FR 16796）。信息公布于美国联邦注册官方网站(federal register)。[2-3] 
■美国环境保护署农药规划办公室，批准鼠李糖脂可用作生物农药的备案手续文件（农药编码：110029）。信息发布于美国环境保护署（U.SEnvironmentalProtectionAgency，简称EPA）官方网站。[4]
■鼠李糖脂作为一种新的活性成分，批准登记生物杀菌剂的联帮登记公告2003年5月7日（68 FR 24456）。信息公布于美国联邦注册官方网站(federal register)。[5]