表面活性素又稱抗菌脂肽、枯草肽,是由7個α-氨基酸殘基、1個羥基脂肪酸殘基,以內酯鍵結合形成的環狀化合物分子。表面活性素具有獨特的親水、親油結構,親水基團為酸性氨基酸殘基、內酯環鏈骨架,親油基團為肽鏈氨基酸、長脂肪酸側鏈。
根據新思界產業研究中心發布的《
2024-2029年中國表面活性素(抗菌脂肽)行業應用市場需求及開拓機會研究報告》顯示,表面活性素結構獨特,具有良好的去垢、乳化、增溶等特性和抑菌、抗腫瘤、抗炎等功效,在石油開采、生物燃料、日化洗滌、環境治理、農業、醫藥等領域具有廣闊應用前景。石油開采是表面活性素重要應用領域之一,在該領域,表面活性素可用于制備頁巖抑制劑、分散劑、破乳劑、鉆井液、洗井液、壓裂液等。
脂肽是由微生物分泌的一種天然產物,根據結構不同,其分為環狀脂肽、線狀脂肽兩大類。表面活性素是環狀脂肽的一種,主要從枯草芽孢桿菌的發酵液中提取得到。按照肽鏈中氨基酸類型和連接順序不同,表面活性素又分為十余種其他結構類似物。
表面活性素主要由枯草芽孢桿菌合成。枯草芽孢桿菌又稱枯草桿菌,是芽孢桿菌屬中最常見的一種細菌,廣泛存在于在土壤、作物根系/體表、動植物殘體中。中國、美國、印度是全球最主要的枯草芽孢桿菌生產國,我國相關企業有臺灣百泰生物、武漢科諾生物、福建凱立生物、江蘇蘇濱生物等。
表面活性素表面性能優異,應用潛力巨大,但由于天然高產菌株篩選難度大、發酵產率低、安全性研究有限,表面活性素工業化生產和應用受到極大限制。近年來,合成生物學、基因重組等技術的快速發展,為表面活性素規模化生產提供了新途徑,我國相關研究院校有清華大學、中科院先進技術研究院等。
清華大學于慧敏教授團隊從特殊環境中篩選獲得野生枯草芽孢桿菌,采用原位編輯超強啟動子工程、營養細胞-芽孢調控等策略,成功構建高產表面活性素的無休眠枯草芽孢桿菌超級細胞工廠,打通了表面活性素高產新工藝。該工藝成本、產量優勢明顯,2022年該工程菌高產表面活性素技術已完成中試和產業化規模生產工藝開發。
新思界
行業分析人士表示,以表面活性素為代表的脂肽類生物表面活性劑具有天然、高效、環保等特點,在節能減排、雙碳背景下,脂肽類生物表面活性劑有望逐步替代化學表面活性劑,市場發展空間廣闊。目前我國實現脂肽類生物表面活性劑工業化生產的企業較少,主要有大慶華理生物技術股份有限公司、北京市捷博特能源技術有限公司等。