Biotenside sind Metabolite, die von Mikroorganismen während ihrer Stoffwechselprozesse unter bestimmten Kultivierungsbedingungen abgesondert werden. Verglichen mit chemisch synthetisierten Tensiden besitzen Biotenside viele einzigartige Eigenschaften wie strukturelle Vielfalt, biologische Abbaubarkeit, breite biologische Aktivität und Umweltfreundlichkeit. Aufgrund von Faktoren wie Rohstoffverfügbarkeit, Kosten und Leistungseinschränkungen synthetischer Tenside – gepaart mit ihrer Tendenz, bei Herstellung und Verwendung schwere Umweltverschmutzung zu verursachen und die menschliche Gesundheit zu gefährden – hat die Forschung zu Biotensiden in den letzten zwei Jahrzehnten mit dem gestiegenen Umwelt- und Gesundheitsbewusstsein erheblich zugenommen. Das Feld hat sich rasant entwickelt und zahlreiche Patente wurden international für verschiedene Biotenside und ihre Herstellungsverfahren angemeldet. In China konzentriert sich die Forschung vor allem auf die Anwendung von Biotensiden in der verbesserten Ölgewinnung und Biosanierung.
1. Arten von Biotensiden und produzierende Stämme
1.1 Arten von Biotensiden
Chemisch synthetisierte Tenside werden typischerweise anhand ihrer polaren Gruppen klassifiziert, während Biotenside nach ihren biochemischen Eigenschaften und den produzierenden Mikroorganismen kategorisiert werden. Sie werden im Allgemeinen in fünf Typen unterteilt: Glykolipide, Phospholipide und Fettsäuren, Lipopeptide und Lipoproteine, polymere Tenside und spezielle Tenside.
1.2 Herstellung von Biotensidstämmen
Die meisten Biotenside sind Stoffwechselprodukte von Bakterien, Hefen und Pilzen. Diese produzierenden Stämme werden überwiegend aus ölverschmutzten Seen, Böden oder Meeresumgebungen isoliert.
2.Produktion von Biotensiden
Derzeit können Biotenside hauptsächlich über zwei Methoden hergestellt werden: mikrobielle Fermentation und enzymatische Synthese.
Bei der Fermentation hängen Art und Ausbeute der Biotenside in erster Linie vom Stamm des Mikroorganismus, seinem Wachstumsstadium, der Art des Kohlenstoffsubstrats, den Konzentrationen von N, P und Metallionen (wie Mg²⁺ und Fe²⁺) im Kulturmedium sowie den Kultivierungsbedingungen (pH-Wert, Temperatur, Rührgeschwindigkeit usw.) ab. Zu den Vorteilen der Fermentation zählen niedrige Produktionskosten, Produktvielfalt und einfache Prozesse, wodurch sie sich für die großindustrielle Produktion eignet. Die Kosten für Trennung und Reinigung können jedoch hoch sein.
Im Gegensatz dazu weisen enzymatisch synthetisierte Tenside oft eine vergleichsweise einfachere Molekülstruktur auf, weisen aber eine ebenso hervorragende Oberflächenaktivität auf. Zu den Vorteilen des enzymatischen Ansatzes zählen geringere Extraktionskosten, einfache Strukturmodifikation, unkomplizierte Reinigung und die Wiederverwendbarkeit immobilisierter Enzyme. Darüber hinaus können enzymatisch synthetisierte Tenside zur Herstellung hochwertiger Produkte, beispielsweise pharmazeutischer Komponenten, verwendet werden. Obwohl die Enzymkosten derzeit noch hoch sind, dürften Fortschritte in der Gentechnik zur Verbesserung der Enzymstabilität und -aktivität die Produktionskosten senken.
Beitragszeit: 04.09.2025