Биоповърхностноактивните вещества са метаболити, секретирани от микроорганизми по време на техните метаболитни процеси при специфични условия на култивиране. В сравнение с химически синтезираните повърхностноактивни вещества, биоповърхностноактивните вещества притежават много уникални качества, като структурно разнообразие, биоразградимост, широка биологична активност и екологичност. Поради фактори като наличността на суровини, цената и ограниченията в производителността на синтетичните повърхностноактивни вещества, съчетани с тяхната склонност да причиняват сериозно замърсяване на околната среда и да представляват риск за човешкото здраве по време на производство и употреба, изследванията върху биоповърхностноактивните вещества нараснаха значително през последните две десетилетия, тъй като се повиши екологичната и здравна осведоменост. Областта се разви бързо, като бяха подадени множество международни патенти за различни биоповърхностноактивни вещества и техните производствени процеси. В Китай изследванията са фокусирани предимно върху приложението на биоповърхностноактивни вещества за подобрен добив на нефт и биоремедиация.
1. Видове биосърфактанти и продуциращи щамове
1.1 Видове биосърфактанти
Химически синтезираните повърхностноактивни вещества обикновено се класифицират въз основа на техните полярни групи, докато биоповърхностноактивните вещества се категоризират според техните биохимични свойства и произвеждащите ги микроорганизми. Те обикновено се разделят на пет вида: гликолипиди, фосфолипиди и мастни киселини, липопептиди и липопротеини, полимерни повърхностноактивни вещества и специализирани повърхностноактивни вещества.
1.2 Продуциращи щамове на биосърфактанти
Повечето биоповърхностноактивни вещества са метаболити на бактерии, дрожди и гъби. Тези продуциращи щамове се отстраняват предимно от замърсени с нефт езера, почва или морска среда.
2. Производство на биоповърхностноактивни вещества
В момента биоповърхностно активните вещества могат да се произвеждат чрез два основни метода: микробна ферментация и ензимен синтез.
При ферментацията видът и добивът на биоповърхностноактивни вещества зависят предимно от щама на микроорганизма, неговия стадий на растеж, естеството на въглеродния субстрат, концентрациите на N, P и метални йони (като Mg²⁺ и Fe²⁺) в хранителната среда, както и от условията на култивиране (pH, температура, скорост на разбъркване и др.). Предимствата на ферментацията включват ниски производствени разходи, разнообразие от продукти и прости процеси, което я прави подходяща за мащабно промишлено производство. Разходите за разделяне и пречистване обаче могат да бъдат високи.
За разлика от това, ензимно синтезираните повърхностноактивни вещества често имат относително по-прости молекулярни структури, но проявяват също толкова отлична повърхностна активност. Предимствата на ензимния подход включват по-ниски разходи за екстракция, лекота на структурна модификация, лесно пречистване и възможност за повторна употреба на имобилизирани ензими. Освен това, ензимно синтезираните повърхностноактивни вещества могат да се използват за производство на продукти с висока добавена стойност, като например фармацевтични компоненти. Въпреки че разходите за ензими в момента са високи, се очаква напредъкът в генното инженерство за подобряване на стабилността и активността на ензимите да намали производствените разходи.
Време на публикуване: 04 септември 2025 г.