Τα βιοεπιφανειοδραστικά είναι μεταβολίτες που εκκρίνονται από μικροοργανισμούς κατά τη διάρκεια των μεταβολικών τους διεργασιών υπό συγκεκριμένες συνθήκες καλλιέργειας. Σε σύγκριση με τα χημικά συντιθέμενα επιφανειοδραστικά, τα βιοεπιφανειοδραστικά διαθέτουν πολλά μοναδικά χαρακτηριστικά, όπως δομική ποικιλομορφία, βιοδιασπασιμότητα, ευρεία βιολογική δράση και φιλικότητα προς το περιβάλλον. Λόγω παραγόντων όπως η διαθεσιμότητα πρώτων υλών, το κόστος και οι περιορισμοί στην απόδοση των συνθετικών επιφανειοδραστικών - σε συνδυασμό με την τάση τους να προκαλούν σοβαρή περιβαλλοντική ρύπανση και να θέτουν σε κίνδυνο την ανθρώπινη υγεία κατά την παραγωγή και τη χρήση - η έρευνα για τα βιοεπιφανειοδραστικά έχει αυξηθεί σημαντικά τις τελευταίες δύο δεκαετίες, καθώς έχει αυξηθεί η περιβαλλοντική και υγειονομική ευαισθητοποίηση. Ο τομέας έχει αναπτυχθεί ραγδαία, με πολυάριθμες διπλώματα ευρεσιτεχνίας να έχουν κατατεθεί διεθνώς για διάφορα βιοεπιφανειοδραστικά και τις διαδικασίες παραγωγής τους. Στην Κίνα, η έρευνα έχει επικεντρωθεί κυρίως στην εφαρμογή βιοεπιφανειοδραστικών στην ενισχυμένη ανάκτηση πετρελαίου και βιοαποκατάσταση.
1. Τύποι βιοεπιφανειοδραστικών ουσιών και στελέχη που τα παράγουν
1.1 Τύποι βιοεπιφανειοδραστικών ουσιών
Τα χημικά συντιθέμενα επιφανειοδραστικά συνήθως ταξινομούνται με βάση τις πολικές ομάδες τους, ενώ τα βιοεπιφανειοδραστικά κατηγοριοποιούνται ανάλογα με τις βιοχημικές τους ιδιότητες και τους μικροοργανισμούς που τα παράγουν. Γενικά, χωρίζονται σε πέντε τύπους: γλυκολιπίδια, φωσφολιπίδια και λιπαρά οξέα, λιποπεπτίδια και λιποπρωτεΐνες, πολυμερικά επιφανειοδραστικά και εξειδικευμένα επιφανειοδραστικά.
1.2 Παραγωγή στελεχών βιοεπιφανειοδραστικών ουσιών
Οι περισσότερες βιοεπιφανειοδραστικές ουσίες είναι μεταβολίτες βακτηρίων, ζυμών και μυκήτων. Αυτά τα στελέχη που τα παράγουν προέρχονται κυρίως από λίμνες, έδαφος ή θαλάσσια περιβάλλοντα που έχουν μολυνθεί με πετρέλαιο.
2. Παραγωγή βιοεπιφανειοδραστικών ουσιών
Επί του παρόντος, τα βιοεπιφανειοδραστικά μπορούν να παραχθούν μέσω δύο κύριων μεθόδων: μικροβιακής ζύμωσης και ενζυμικής σύνθεσης.
Στη ζύμωση, ο τύπος και η απόδοση των βιοεπιφανειοδραστικών ουσιών εξαρτώνται κυρίως από το στέλεχος του μικροοργανισμού, το στάδιο ανάπτυξής του, τη φύση του υποστρώματος άνθρακα, τις συγκεντρώσεις ιόντων N, P και μετάλλων (όπως Mg²⁺ και Fe²⁺) στο μέσο καλλιέργειας, καθώς και τις συνθήκες καλλιέργειας (pH, θερμοκρασία, ταχύτητα ανάδευσης κ.λπ.). Τα πλεονεκτήματα της ζύμωσης περιλαμβάνουν το χαμηλό κόστος παραγωγής, την ποικιλομορφία των προϊόντων και τις απλές διαδικασίες, καθιστώντας την κατάλληλη για βιομηχανική παραγωγή μεγάλης κλίμακας. Ωστόσο, το κόστος διαχωρισμού και καθαρισμού μπορεί να είναι υψηλό.
Αντίθετα, τα ενζυματικά συντιθέμενα επιφανειοδραστικά συχνά έχουν σχετικά απλούστερες μοριακές δομές, αλλά εμφανίζουν εξίσου εξαιρετική επιφανειακή δράση. Τα οφέλη της ενζυματικής προσέγγισης περιλαμβάνουν το χαμηλότερο κόστος εκχύλισης, την ευκολία δομικής τροποποίησης, τον απλό καθαρισμό και την επαναχρησιμοποίηση ακινητοποιημένων ενζύμων. Επιπλέον, τα ενζυματικά συντιθέμενα επιφανειοδραστικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας, όπως φαρμακευτικά συστατικά. Αν και το κόστος των ενζύμων είναι επί του παρόντος υψηλό, οι πρόοδοι στη γενετική μηχανική για την ενίσχυση της σταθερότητας και της δράσης των ενζύμων αναμένεται να μειώσουν το κόστος παραγωγής.
Ώρα δημοσίευσης: 04 Σεπτεμβρίου 2025