Biosurfaktantit ovat mikro-organismien aineenvaihduntaprosessiensa aikana tietyissä viljelyolosuhteissa erittämiä metaboliitteja. Kemiallisesti syntetisoituihin pinta-aktiivisiin aineisiin verrattuna biosurfaktanteilla on monia ainutlaatuisia ominaisuuksia, kuten rakenteellinen monimuotoisuus, biohajoavuus, laaja biologinen aktiivisuus ja ympäristöystävällisyys. Raaka-aineiden saatavuuden, kustannusten ja synteettisten pinta-aktiivisten aineiden suorituskykyrajoitusten sekä niiden taipumuksen aiheuttaa vakavaa ympäristön saastumista ja riskejä ihmisten terveydelle tuotannon ja käytön aikana vuoksi biosurfaktanttien tutkimus on kasvanut merkittävästi viimeisten kahden vuosikymmenen aikana ympäristö- ja terveystietoisuuden lisääntyessä. Ala on kehittynyt nopeasti, ja lukuisia kansainvälisiä patentteja on jätetty erilaisille biosurfaktanteille ja niiden tuotantoprosesseille. Kiinassa tutkimus on keskittynyt pääasiassa biosurfaktanttien käyttöön tehostetussa öljyn talteenotossa ja bioremediaatiossa.
1. Biosurfaktanttien tyypit ja niitä tuottavat kannat
1.1 Biosurfaktanttien tyypit
Kemiallisesti syntetisoidut pinta-aktiiviset aineet luokitellaan tyypillisesti niiden polaaristen ryhmien perusteella, kun taas biosurfaktantit luokitellaan niiden biokemiallisten ominaisuuksien ja niitä tuottavien mikro-organismien mukaan. Ne jaetaan yleensä viiteen tyyppiin: glykolipidit, fosfolipidit ja rasvahapot, lipopeptidit ja lipoproteiinit, polymeeriset pinta-aktiiviset aineet ja erikoistuneet pinta-aktiiviset aineet.
1.2 Biosurfaktanttien kantojen tuottaminen
Useimmat biosurfaktantit ovat bakteerien, hiivojen ja sienten metaboliitteja. Nämä tuottavat kannat seulotaan pääasiassa öljyn saastuttamista järvistä, maaperästä tai meriympäristöistä.
2. Biosurfaktanttien tuotanto
Tällä hetkellä biosurfaktantteja voidaan tuottaa kahdella päämenetelmällä: mikrobikäymisellä ja entsymaattisella synteesillä.
Käymisessä biosurfaktanttien tyyppi ja saanto riippuvat ensisijaisesti mikro-organismin kannasta, sen kasvuvaiheesta, hiilisubstraatin luonteesta, N-, P- ja metalli-ionien (kuten Mg²⁺ ja Fe²⁺) pitoisuuksista viljelyalustassa sekä viljelyolosuhteista (pH, lämpötila, sekoitusnopeus jne.). Käymisen etuja ovat alhaiset tuotantokustannukset, tuotteiden monipuolisuus ja yksinkertaiset prosessit, mikä tekee siitä sopivan laajamittaiseen teolliseen tuotantoon. Erotus- ja puhdistuskustannukset voivat kuitenkin olla korkeat.
Sitä vastoin entsymaattisesti syntetisoiduilla pinta-aktiivisilla aineilla on usein suhteellisen yksinkertaisemmat molekyylirakenteet, mutta niillä on yhtä erinomainen pinta-aktiivisuus. Entsymaattisen lähestymistavan etuja ovat alhaisemmat uuttokustannukset, rakenteellisen modifioinnin helppous, suoraviivainen puhdistus ja immobilisoitujen entsyymien uudelleenkäytettävyys. Lisäksi entsymaattisesti syntetisoituja pinta-aktiivisia aineita voidaan käyttää korkean lisäarvon tuotteiden, kuten farmaseuttisten komponenttien, valmistukseen. Vaikka entsyymien kustannukset ovat tällä hetkellä korkeat, geenitekniikan edistymisen entsyymien stabiilisuuden ja aktiivisuuden parantamiseksi odotetaan vähentävän tuotantokustannuksia.
Julkaisun aika: 04.09.2025