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生物表面活性剂(Biosurfactants)是微生物在代谢过程中分泌的集亲水基和憎水基于一体的两性化合物。近年来,研究者发现,一些微生物在摄取疏水性物质的过程中为了适应周围环境,能产生类似生物表面活性剂的物质,提高对疏水性物质的利用率。因此,利用微生物这一应答机制,促使微生物在降解疏水性污染物的过程中产生大量表面活性剂,并对其分离纯化,研究物理化学特性,在此基础上应用于强化物质传质,具有重要的科学意义和应用价值。本研究利用前期筛选得到的α-蒎烯降解菌PT(Pseudomonas fluorescens)为研究菌株,考察其产生物表面活性剂的能力,并对该生物表面活性剂进行鉴定,开展相关特性研究。以培养液表面张力为考察指标,优化各类环境生长因子(碳源、溶解氧等);利用响应面法获得菌株产表面活性剂的最佳培养条件,提高单位生物表面活性剂产率。结果表明,PT菌株培养液可产生排油圈(直径大于4cm),证明培养液中存在生物表面活性剂类物质。当菌株PT培养基成分中K+、Mn2+、NH4+的浓度分别为69.8、65.1和482.5 mg·L-1时,培养液表面张力值由72.0 mN·m-1降到40.7 mN·m-1。当α-蒎烯为唯一碳源且初始浓度为500 mg·L-1时,在100 mL培养体系中,培养液的表面张力可以由72.1 mN·m-1降到28.0 mN·m-1。以葡萄糖为共代谢基质,同以α-蒎烯为唯一碳源相比,表面张力最低值降低了约18.8%;相反,以牛肉膏、酵母粉、丙酮酸钠、乙酸钠分别作为共代谢基质时,不能促进甚至抑制了菌株产生物表面活性剂。在最佳培养条件,提取培养液中的生物表面活性剂粗品,经分离、纯化后获得浅黄色油状物,其临界胶束浓度(CMC值)为500 mg·L-1,且表面张力为29.8 mN·m-1。通过冷冻干燥等前处理手段,并结合红外光谱、液质、核磁共振等方法分析主要功能基团,确定该表面活性剂为阴离子型化合物,且分子量和分子式分别为167.1084和C10H1402,属于脂肪酸类。进一步结合菌株PT降解α-蒎烯的可能代谢途径,确定该物质可能为紫苏酸,相关文献中未见其作为生物表面活性剂的报道。分离得到的生物表面活性剂具有良好的乳化性、耐温耐盐耐酸碱性能,且可生化性、生态毒性均优于化学表面活性剂。在滴滤塔循环液添加该生物表面活性剂,研究了疏水性污染物α-蒎烯在生物表面活性剂的作用下滤塔内传质效果的变化。在停留时间分别为29、58、72 s,α-蒎烯进气浓度分别为50~100、100~150、200~350 mg·m-3时,与空白对照组(不添加生物表面活性剂)相比,传质速率提高了约60%,表明该生物表面活性剂能促使疏水性α-蒎烯的传质效率。在含有500 mg·L-1生物表面活性剂的溶液中,菲、萘、芘的溶解度分别提高至1.201、33.18和0.121 mg·L-1,其对应的MSR值分别为3.36×10-2、8.44×10-2、1.77×10-2,是阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)MSR值的 7.2、2.8 和 30 倍。