バイオサーファクタントとは何ですか?

バイオサーファクタントは、特定の培養条件下で微生物が代謝過程で分泌する代謝産物です。化学的に合成された界面活性剤と比較すると、バイオサーファクタントは、構造の多様性、生分解性、幅広い生物活性、環境への配慮など、多くの独自の特性を備えています。原料の入手可能性、コスト、合成界面活性剤の性能限界といった要因に加え、製造時および使用時に深刻な環境汚染を引き起こし、人の健康にリスクをもたらす傾向があることから、環境と健康に対する意識の高まりとともに、バイオサーファクタントの研究は過去20年間で大幅に増加しました。この分野は急速に発展し、様々なバイオサーファクタントとその製造プロセスに関する多数の特許が国際的に出願されています。中国では、研究は主に石油回収の強化とバイオレメディエーションにおけるバイオサーファクタントの応用に焦点を当てています。

1.バイオサーファクタントの種類と生産菌株

1.1 バイオサーファクタントの種類

化学合成界面活性剤は、一般的に極性基に基づいて分類されますが、バイオサーファクタントは、その生化学的性質と産生微生物に基づいて分類されます。バイオサーファクタントは、一般的に糖脂質、リン脂質および脂肪酸、リポペプチドおよびリポタンパク質、高分子界面活性剤、および特殊界面活性剤の5種類に分類されます。

1.2 バイオサーファクタントの菌株の生産

バイオサーファクタントのほとんどは、細菌、酵母、真菌の代謝産物です。これらの生産菌株は、主に石油汚染された湖、土壌、または海洋環境から選別されます。

2.バイオサーファクタントの製造

現在、バイオ界面活性剤は、微生物発酵と酵素合成という 2 つの主な方法で生産できます。

発酵法では、バイオサーファクタントの種類と収量は、主に微生物の種類、生育段階、炭素基質の性質、培地中のN、P、金属イオン（Mg²⁺、Fe²⁺など）の濃度、そして培養条件（pH、温度、撹拌速度など）に依存します。発酵法の利点は、生産コストの低さ、生産物の多様性、そしてプロセスが簡便であることで、大規模な工業生産に適しています。しかしながら、分離・精製コストは高額になる場合があります。

一方、酵素合成界面活性剤は、比較的単純な分子構造を持つことが多いものの、同等に優れた界面活性を示します。酵素法の利点としては、抽出コストの低減、構造改変の容易さ、精製の容易さ、固定化酵素の再利用性などが挙げられます。さらに、酵素合成界面活性剤は、医薬品成分などの高付加価値製品の製造にも利用可能です。酵素のコストは現在高額ですが、酵素の安定性と活性を高める遺伝子工学の進歩により、製造コストの削減が期待されます。