Líffræðileg yfirborðsvirk efni eru umbrotsefni sem örverur seyta við efnaskiptaferla sína við ákveðnar ræktunaraðstæður. Í samanburði við efnafræðilega mynduð yfirborðsvirk efni hafa líffræðileg yfirborðsvirk efni marga einstaka eiginleika, svo sem fjölbreytni í byggingargerð, lífbrjótanleika, víðtæka líffræðilega virkni og umhverfisvænni. Vegna þátta eins og framboðs á hráefnum, kostnaðar og takmarkana á afköstum tilbúinna yfirborðsvirkra efna - ásamt tilhneigingu þeirra til að valda alvarlegri umhverfismengun og skapa hættu fyrir heilsu manna við framleiðslu og notkun - hafa rannsóknir á líffræðilegum yfirborðsvirkum efnum aukist verulega á síðustu tveimur áratugum samhliða aukinni vitund um umhverfismál og heilsu. Sviðið hefur þróast hratt og fjölmörg einkaleyfi hafa verið skráð á alþjóðavettvangi fyrir ýmis líffræðileg yfirborðsvirk efni og framleiðsluferli þeirra. Í Kína hafa rannsóknir aðallega beinst að notkun líffræðilegra yfirborðsvirkra efna til að auka olíuvinnslu og lífræna endurvinnslu.
1. Tegundir líffræðilegra yfirborðsvirkra efna og framleiðslustofna
1.1 Tegundir líffræðilegra yfirborðsvirkra efna
Efnafræðilega framleidd yfirborðsefni eru yfirleitt flokkuð eftir pólhópum sínum, en líffræðileg yfirborðsefni eru flokkuð eftir lífefnafræðilegum eiginleikum sínum og örverum sem framleiða þau. Þau eru almennt skipt í fimm gerðir: glýkólípíð, fosfólípíð og fitusýrur, lípópeptíð og lípóprótein, fjölliðu yfirborðsefni og sérhæfð yfirborðsefni.
1.2 Framleiðsla á stofnum líffræðilegra yfirborðsvirkra efna
Flest líffræðileg yfirborðsvirk efni eru umbrotsefni baktería, gersveppa og sveppa. Þessir framleiðandi stofnar eru aðallega skimaðir úr olíumenguðum vötnum, jarðvegi eða sjávarumhverfi.
2. Framleiðsla líffræðilegra yfirborðsvirkra efna
Eins og er er hægt að framleiða líffræðileg yfirborðsvirk efni með tveimur meginaðferðum: örverugerjun og ensímmyndun.
Í gerjun fer tegund og uppskera líffræðilegra yfirborðsvirkra efna fyrst og fremst eftir stofni örverunnar, vaxtarstigi hennar, eðli kolefnisundirlagsins, styrk N, P og málmjóna (eins og Mg²⁺ og Fe²⁺) í ræktunarmiðlinum, sem og ræktunarskilyrðum (pH, hitastigi, hrærihraða o.s.frv.). Kostir gerjunar eru meðal annars lágur framleiðslukostnaður, fjölbreytni afurða og einföld ferli, sem gerir hana hentuga fyrir stórfellda iðnaðarframleiðslu. Hins vegar getur kostnaður við aðskilnað og hreinsun verið mikill.
Hins vegar hafa ensímframleidd yfirborðsvirk efni oft tiltölulega einfaldari sameindabyggingu en sýna jafn framúrskarandi yfirborðsvirkni. Kostir ensímframleiddrar aðferðar eru meðal annars lægri útdráttarkostnaður, auðveld uppbygging, einföld hreinsun og endurnýtanleiki óhreyfðra ensíma. Að auki er hægt að nota ensímframleidd yfirborðsvirk efni til að framleiða vörur með miklu virðisaukandi innihaldsefni, svo sem lyfjafræðilega íhluti. Þó að kostnaður við ensím sé nú hár er búist við að framfarir í erfðatækni til að auka stöðugleika og virkni ensíma muni draga úr framleiðslukostnaði.
Birtingartími: 4. september 2025