Сурфактанти и биосурфактанти шта је то, примери и употреба



А сурфактант је хемијско једињење које може смањити површинску напетост течне материје, која делује на површину или контактну површину између две фазе, на пример вода-ваздух или вода-уље.

Термин сурфактант долази од енглеске речи сурфактант, који је пак изведен из акронима израза сурфаце ацтиве агент, што значи у шпанском агенту са међуфазном или површинском активношћу.

На шпанском језику користи се реч "сурфактант", који се односи на капацитет деловања хемијског једињења на површинску или међуфазну напетост. Површински напон се може дефинисати као отпорност течности да повећају своју површину.

Вода има високу површинску напетост, јер су њени молекули веома чврсто везани заједно и одупиру се раздвајању када се притисак врши на њеној површини.

На пример, неки водени инсекти, као што је "обућар" (Геррис лацустрис), може се кретати по води без потонућа, захваљујући површинској напетости воде, која омогућава формирање филма на његовој површини.

Исто тако, челична игла се држи изнад површине воде и не потапа, због површинске напетости воде.

Индек

  • 1 Структура и рад сурфактаната
  • 2 За шта су сурфактанти??
  • 3 Биосурфактанти: сурфактанти биолошког порекла
    • 3.1 Примери биосурфактаната
  • 4 Класификација биосурфактаната и примери
    • 4.1 - Према природи електричног набоја у поларном или главном дијелу
    • 4.2 - Према својој хемијској природи
    • 4.3 - Према својој молекуларној тежини
  • 5 Производња биосурфактаната
  • 6 Примена биосурфактаната
    • 6.1 Нафтна индустрија
    • 6.2 Санитарна заштита животне средине
    • 6.3 У индустријским процесима
    • 6.4 У козметичкој и фармацеутској индустрији
    • 6.5 У прехрамбеној индустрији
    • 6.6 У пољопривреди
  • 7 Референце

Структура и рад сурфактаната

Сва хемијска површински активна средства или сурфактанти су природне природе ампхипхилиц, то јест, они имају двоструко понашање, јер могу да растворе поларне и неполарне једињења. Површински активне материје имају два главна дела у својој структури:

  • Хидрофилна поларна глава, слична води и поларним једињењима.
  • Неполарни хидрофобни, липофилни реп, повезан са неполарним једињењима.

Поларна глава може бити нејонска или ионска. Реп површински активног или неполарног дела, може бити ланац угљеника и водоник алкил или алкилбензен.

Ова специфична структура даје хемијским једињењима сурфактанта двоструко, амфифилно понашање: афинитет за једињења или поларне фазе, растворљиве у води и такође афинитет за неполарне једињења, нерастворљиве у води.

У принципу, површински активне материје смањују површинску напетост воде, што омогућава овој течности да се шири и тече у већој мери, влажећи сусједне површине и фазе..

За шта су сурфактанти??

Хемијска једињења површински активних материја испољавају своју активност на површинама или површинама.

Када се растворе у води, мигрирају у водено-уљно или водено-ваздушно сучеље, на примјер, гдје могу функционирати као:

  • Дисперзанти и солубилизатори нерастворљивих или слабо растворних једињења у води.
  • Хумектанти, јер фаворизују пролаз воде у нерастворне фазе у томе.
  • Стабилизатори емулзија једињења нерастворљивих у води и води, као што су уље и мајонез вода.
  • Неки сурфактанти фаворизују и други спречавају стварање пене.

Биосурфактанти: сурфактанти биолошког порекла

Када сурфактант долази из живог организма, назива се биосурфактант.

У стриктнијем смислу, биосурфактанти се сматрају амфифилним биолошким једињењима (двоструког хемијског понашања, растворљиви у води и масти), које производе микроорганизми као што су квасци, бактерије и филаментозне гљиве..

Биосурфактанти се излучују или задржавају као део мембране микробних ћелија.

Такође, неки биосурфактанти се производе биотехнолошким процесима, користећи ензиме који делују на биолошко хемијско једињење или природни производ.

Примери биосурфактаната

Међу природним биосуфактантима можемо споменути сапонине биљака као што је цаиенне цвијет (Хибисцус сп.), лецитин, жучни сокови сисара или људски плућни сурфактант (са веома важним физиолошким функцијама).

Поред тога, аминокиселине и њихови деривати, бетаини и фосфолипиди су сви биосуфактанти, сви ови природни производи биолошког порекла..

Класификација биосурфактаната и примери

-Према природи електричног набоја у поларном или главном делу

Биосурфактанти се могу груписати у следеће категорије, у зависности од електричног набоја ваше поларне главе:

Анионски биосурфактанти

Они имају негативан набој на поларном крају, често због присуства сулфонатне групе -СО3-.

Цатиониц биосурфацтантс

Имају позитиван набој на глави, обично квартерну амонијумску групу НР4+, где Р представља ланац угљеника и водоника.

Ампхотериц биосурфацтантс

Они имају два пуњења, позитивна и негативна у истом молекулу.

Нониониц биосурфацтантс

У главама немају јоне или електрични набој.

-По својој хемијској природи

По својој хемијској природи, биосурфактанти се класификују у следеће типове:

Глицолипид биосурфацтантс

Гликолипиди су молекули који имају у својој хемијској структури део липида или масти и део шећера. Најпознатији биосурфактанти су гликолипиди. Потоњи се састоје од сулфата шећера као што су глукоза, галактоза, маноза, рамноза и галактоза.

Међу гликолипидима, најпознатије су рамнолипиди, биоемулгатори који су веома проучавани, висока емулгирајућа активност и висок афинитет за хидрофобне органске молекуле (који се не растварају у води).

Сматрају се најучинковитијим сурфактантима за уклањање хидрофобних спојева у контаминираном земљишту.

Као примери рамнолипида могу се поменути површински активне супстанце које производе бактерије тог рода Псеудомонас.

Постоје и други гликолипиди које производи Торулопсис сп., са биоцидним дејством и користи се у козметици, против перути, бактериостатичким производима и као дезодоранси за тело.

Биосурфактанти липопротеини и липопептиди

Липопротеини су хемијска једињења која имају део липида или масти у својој структури и други део протеина.

На пример, Бациллус субтилис је бактерија која производи липопептиде који се називају сурфактини. Ово су најмоћније површинске напетости које смањују биосурфактанте.

Сурфактини имају способност да производе лизу еритроцита (руптура црвених крвних зрнаца) сисара. Поред тога, могу се користити као штетни биоциди као мали глодари.

Биосурфактанти масне киселине

Неки микроорганизми могу оксидовати алкане (угљенични и водонични ланци) до масних киселина које имају својства сурфактанта.

Пхоспхолипид биосурфацтантс

Фосфолипиди су хемијска једињења која имају фосфатне групе (ПО43-), везан за део са липидном структуром. Они су део мембрана микроорганизама.

Одређене бактерије и квасци који се хране угљоводоницима, када расту на алканским супстратима, повећавају количину фосфолипида у њиховој мембрани. На пример, Ацинетобацтер сп., Тхиобациллус тхиокиданс и Рходоцоццус еритхрополис.

Полимерни биосурфактанти

Полимерни биосурфактанти су макромолекули велике молекуларне тежине. Највише проучавани биосурфактанти ове групе су: емулзански, липосански, манопротеински и полисахаридно-протеински комплекси.

На пример, бактерија Ацинетобацтер цалцоацетицус производи полианионски емулсан (са неколико негативних набоја), веома ефикасан биоемулгатор за угљоводонике у води. Такође је један од најснажнијих познатих стабилизатора емулзије.

Липосан је екстрацелуларни емулгатор, растворљив у води, формиран од полисахарида и протеина Цандида липолитица.

Саццхаромицес церевисеае производи велике количине манопротеина са одличном емулзионом активношћу уља, алкана и органских растварача.

-Према својој молекуларној тежини

Биосурфактанти су класификовани у две категорије:

Биосурфактанти мале молекулске масе

Са малим површинским и међуфазним напетостима. На пример, рамнолипиди.

Полимерни биосурфактанти велике молекулске масе

То се снажно веже за површине, као што су биоемулгатори хране.

Производња биосурфактаната

За производњу биосурфактаната користе се културе микроорганизама у биореакторима. Већина ових микроорганизама је изолована из контаминираних медија, као што су индустријски отпадни налази или јаме угљоводоника одбачене у нафтној индустрији..

Ефикасна производња биосурфактаната зависи од неколико фактора, као што је природа супстрата или извора угљеника који се користи као медијум културе и његов степен салинитета. Поред тога, зависи од фактора као што су температура, пХ и расположивост кисеоника.

Примена биосурфактаната

Тренутно постоји велика комерцијална потражња за биосурфактантима, јер су површински активне супстанце добијене хемијском синтезом (из деривата нафте) токсичне, небиоразградиве и стога имају еколошке прописе за њихову употребу..

Ови проблеми су изазвали велики интерес за биосурфактанте као биоразградиве, нетоксичне алтернативе.

Биосурфактанти имају примену у многим областима, као што су:

Нафтна индустрија

Биосурфактанти се користе у екстракцији уља и биоремедијацији (деконтаминацији живих организама) угљоводоника; пример: биосурфактант од Артхробацтер сп.

Такође се примењују у процесима биодесулфуризације (елиминације сумпора помоћу микроорганизама) нафте. Коришћене су врсте рода Рходоцоццус.

Санитарна заштита животне средине

Биосурфактанти се користе у биоремедијацији земљишта загађених токсичним металима, као што су уранијум, кадмијум и олово (биосурфактанти из Псеудомонас спп. и Рходоцоццус спп.).

Користе се иу процесима биоремедијације земљишта и воде загађених изливањем бензина или нафте.

На пример, Аеромонас сп. производи биосурфактанте који омогућавају деградацију уља или редукцију великих молекула на мање, које служе као хранљиве материје за микроорганизме бактерије и гљивице.

У индустријским процесима

Биосурфактанти се употребљавају у индустрији детерџената и средстава за чишћење, јер побољшавају акцију чишћења отапањем масти које загађују одјећу или површине, у води за прање..

Користе се и као помоћна хемијска једињења у индустрији текстила, папира и коже.

У козметичкој и фармацеутској индустрији

У козметичкој индустрији, Бациллус лицхениформис производи биосурфактанте који се користе као антидандруфф, бактериостатски и дезодоранс производи.

Неки биосурфактанти се користе у фармацеутској и биомедицинској индустрији за њихову антимикробну и / или антифунгалну активност..

У прехрамбеној индустрији

У прехрамбеној индустрији, биосурфактанти се користе у производњи мајонеза (који је емулзија воде и уља од јаја). Ови биосурфактанти потичу од лектина и њихових деривата, који побољшавају квалитет и додатно укус.

У пољопривреди

У пољопривреди, биосурфактанти се користе за биолошку контролу патогена (гљива, бактерија, вируса) усева.

Друга употреба биосурфактаната у пољопривреди је повећање доступности микронутријената у земљишту.

Референце

  1. Банат, И.М., Маккар, Р.С. и Цамеотра, С.С. (2000). Потенцијалне комерцијалне примене микробних сурфактаната. Технологија примењене микробиологије. 53 (5): 495-508.
  2. Цамеотра, С.С. и Маккар, Р.С. (2004). Недавна примена биосурфактаната као биолошких и имунолошких молекула. Актуелна мишљења у микробиологији. 7 (3): 262-266.
  3. Цхен, С.И., Веи, И.Х. и Цханг, Ј.С. (2007). Поновљена пХ-стат-храњена ферментација за производњу рамнолипида са аутохтоним Псеудомонас аеругиноса Апплиед Мицробиологи Биотецхнологи. 76 (1): 67-74.
  4. Муллиган, Ц.Н. (2005). Примена на животну средину за биосурфактанте. Загађење животне средине. 133 (2): 183-198.дои: 10.1016 / ј.енв.пол.2004.06.009
  5. Танг, Ј., Хе, Ј., Ксин, Кс., Ху, Х. и Лиу, Т. (2018). Биосурфактанти су побољшали уклањање тешких метала из муља у електрокинетичком третману. Јоурнал оф Цхемицал Енгинееринг. 334 (15): 2579-2592. дои: 10.1016 / ј.цеј.2017.12.010.