I biosurfattanti sono metaboliti secreti dai microrganismi durante i loro processi metabolici in specifiche condizioni di coltivazione. Rispetto ai tensioattivi sintetizzati chimicamente, i biosurfattanti possiedono molte caratteristiche uniche, come la diversità strutturale, la biodegradabilità, l'ampia attività biologica e il rispetto dell'ambiente. A causa di fattori come la disponibilità di materie prime, il costo e i limiti prestazionali dei tensioattivi sintetici, uniti alla loro tendenza a causare grave inquinamento ambientale e a rappresentare rischi per la salute umana durante la produzione e l'uso, la ricerca sui biosurfattanti è cresciuta significativamente negli ultimi due decenni, con una maggiore consapevolezza ambientale e sanitaria. Il settore si è sviluppato rapidamente, con numerosi brevetti depositati a livello internazionale per vari biosurfattanti e i relativi processi di produzione. In Cina, la ricerca si è concentrata principalmente sull'applicazione dei biosurfattanti nel recupero avanzato del petrolio e nella biobonifica.
1. Tipi di biosurfattanti e ceppi produttori
1.1 Tipi di biosurfattanti
I tensioattivi sintetizzati chimicamente sono generalmente classificati in base ai loro gruppi polari, mentre i biosurfattanti sono classificati in base alle loro proprietà biochimiche e ai microrganismi che li producono. Sono generalmente suddivisi in cinque tipi: glicolipidi, fosfolipidi e acidi grassi, lipopeptidi e lipoproteine, tensioattivi polimerici e tensioattivi specializzati.
1.2 Produzione di ceppi di biosurfattanti
La maggior parte dei biosurfattanti sono metaboliti di batteri, lieviti e funghi. Questi ceppi produttori vengono selezionati principalmente da laghi, terreni o ambienti marini contaminati da petrolio.
2.Produzione di biosurfattanti
Attualmente, i biosurfattanti possono essere prodotti tramite due metodi principali: la fermentazione microbica e la sintesi enzimatica.
Nella fermentazione, il tipo e la resa dei biosurfattanti dipendono principalmente dal ceppo del microrganismo, dal suo stadio di crescita, dalla natura del substrato di carbonio, dalle concentrazioni di N, P e ioni metallici (come Mg²⁺ e Fe²⁺) nel terreno di coltura, nonché dalle condizioni di coltivazione (pH, temperatura, velocità di agitazione, ecc.). I vantaggi della fermentazione includono bassi costi di produzione, diversità di prodotti e processi semplici, che la rendono adatta alla produzione industriale su larga scala. Tuttavia, i costi di separazione e purificazione possono essere elevati.
Al contrario, i tensioattivi sintetizzati enzimaticamente presentano spesso strutture molecolari relativamente più semplici, ma mostrano un'attività superficiale altrettanto eccellente. I vantaggi dell'approccio enzimatico includono costi di estrazione inferiori, facilità di modifica strutturale, purificazione semplice e riutilizzabilità degli enzimi immobilizzati. Inoltre, i tensioattivi sintetizzati enzimaticamente possono essere utilizzati per produrre prodotti ad alto valore aggiunto, come componenti farmaceutici. Sebbene i costi degli enzimi siano attualmente elevati, si prevede che i progressi nell'ingegneria genetica per migliorare la stabilità e l'attività degli enzimi ridurranno i costi di produzione.
Data di pubblicazione: 04-09-2025