一种类黑色素聚合物在Amorphotheca resinae导致碳钢腐蚀中的作用

燃料罐为何会悄然生锈

现代燃料不仅供给发动机，也养活微生物。这项研究审视了一种常见的“柴油真菌”，并提出一个具有重大实际意义的简单问题：当这种真菌在燃料系统的碳钢上生长时，会让金属更快还是更慢地腐蚀？答案既复杂又取决于真菌产生的深色色素以及它所摄取的食物。

燃料系统中的顽固真菌

地下罐、油罐车和飞机经常遭受会堵塞滤网、破坏燃料并损伤金属的黏滑生长物。其中一种主要罪魁是名为Amorphotheca resinae的真菌，有时被称为“煤油真菌”。它能以普通柴油和生物柴油为食，直接利用燃料生长。研究人员从不同地点收集了六个来源的该真菌样本，包括一座使用了30年的柴油罐、土壤和航空燃料，并在实验室里比较了它们在钢材上的生长表现。

食物与色素如何改变腐蚀

研究组给真菌提供了两种不同的营养来源：简单糖（葡萄糖）和一种标准生物柴油混合物。在葡萄糖条件下，所有菌株都明显加剧了称为均匀腐蚀的钢表面整体变薄。同时，只有在钢和葡萄糖同时存在时，真菌才产生深色的类黑色素聚合物，使液体变为棕色并形成可测量的固体物质。用生物柴油替代葡萄糖时，情况发生了变化：真菌仍能生长，但它们不再加速钢的均匀腐蚀。

可为金属屏蔽的生物膜

当钢材部分浸在水中、部分浸在生物柴油中时，腐蚀通常在燃料—水边界附近的特定点发生，形成深坑。令人惊讶的是，在这些生物柴油条件下，若存在该真菌，局部点蚀明显变轻。显微观察揭示了原因：钢表面被一层由真菌丝构成的致密网络覆盖，丝上包裹着微小的富铁矿物颗粒。这些层滞留了铁化合物，倾向于阻止氧气到达金属，在某些区域还形成了与腐蚀保护相关的铁磷酸盐晶体。实际上，真菌膜像一层零散的“活体”屏障，抑制了最猛烈的锈蚀。

深色色素的双重作用

为探究深色色素的作用，科学家们利用基因编辑构建了不能合成黑色素的真菌株及持续产生黑色素的变体。当这些改造菌在含葡萄糖的钢表面生长时，缺乏黑色素的菌株造成的深坑比正常菌株少，即便总体变薄程度相似。在没有活细胞的独立实验中，将纯化的色素添加到化学溶液中的钢上，会以剂量依赖的方式加速均匀腐蚀。直接在钢表面产生的色素比在富营养培养基中生成的色素更具腐蚀性，这表明色素在金属近旁的具体形式与结构会影响其促锈强度。

对燃料基础设施的意义

综上所述，该研究表明柴油真菌在碳钢腐蚀过程中扮演复杂、几乎双重的角色。其绒状生长可通过形成富含矿物的膜、限制金属表面的氧接触，从而在生物柴油罐中保护钢免受最严重的局部侵蚀。同时，其类黑色素色素，无论存在于细胞壁中还是释放到液相中，在合适的化学条件下往往会加剧腐蚀。对工程师和燃料管理者来说，这意味着微生物控制并非简单地消灭所有真菌，而是需要理解燃料类型、水、 生物膜和真菌色素如何相互作用，以在保护与损害之间找到平衡。

引用: Gerrits, R., Schumacher, J., Prate, R. et al. The role of a melanin-like polymer in carbon steel corrosion by Amorphotheca resinae. npj Mater Degrad 10, 59 (2026). https://doi.org/10.1038/s41529-026-00808-6

关键词: 燃料箱腐蚀, 柴油真菌, 生物柴油, 黑色素色素, 碳钢