Biopaviršinio aktyvumo medžiagos yra metabolitai, kuriuos mikroorganizmai išskiria savo medžiagų apykaitos procesų metu specifinėmis auginimo sąlygomis. Palyginti su chemiškai susintetintomis paviršinio aktyvumo medžiagomis, biopaviršinio aktyvumo medžiagos pasižymi daugybe unikalių savybių, tokių kaip struktūrinė įvairovė, biologinis skaidumas, platus biologinis aktyvumas ir ekologiškumas. Dėl tokių veiksnių kaip žaliavų prieinamumas, kaina ir sintetinių paviršinio aktyvumo medžiagų našumo apribojimai, kartu su jų polinkiu sukelti didelę aplinkos taršą ir kelti pavojų žmonių sveikatai gamybos ir naudojimo metu, per pastaruosius du dešimtmečius biopaviršinio aktyvumo medžiagų tyrimai gerokai išaugo, nes padidėjo aplinkosaugos ir sveikatos sąmoningumas. Ši sritis sparčiai vystėsi, tarptautiniu mastu pateikta daug patentų įvairioms biopaviršinio aktyvumo medžiagoms ir jų gamybos procesams. Kinijoje tyrimai daugiausia buvo skirti biopaviršinio aktyvumo medžiagų naudojimui gerinant naftos gavybą ir bioremediaciją.
1. Biosurfaktantų tipai ir juos gaminančios padermės
1.1 Biosurfaktantų tipai
Chemiškai susintetintos paviršinio aktyvumo medžiagos paprastai klasifikuojamos pagal jų poliarines grupes, o biopaviršinio aktyvumo medžiagos – pagal jų biochemines savybes ir gaminančius mikroorganizmus. Jos paprastai skirstomos į penkis tipus: glikolipidus, fosfolipidus ir riebalų rūgštis, lipopeptidus ir lipoproteinus, polimerines paviršinio aktyvumo medžiagas ir specializuotas paviršinio aktyvumo medžiagas.
1.2 Biosurfaktantų padermių gamyba
Dauguma biosurfaktantų yra bakterijų, mielių ir grybų metabolitai. Šios gaminančios padermės daugiausia atrenkamos iš nafta užterštų ežerų, dirvožemio ar jūros aplinkos.
2. Biosurfaktantų gamyba
Šiuo metu biosurfaktantai gali būti gaminami dviem pagrindiniais būdais: mikrobine fermentacija ir fermentine sinteze.
Fermentacijos metu biosurfaktantų tipas ir išeiga pirmiausia priklauso nuo mikroorganizmo padermės, jos augimo stadijos, anglies substrato pobūdžio, N, P ir metalų jonų (pvz., Mg²⁺ ir Fe²⁺) koncentracijų kultūros terpėje, taip pat nuo auginimo sąlygų (pH, temperatūros, maišymo greičio ir kt.). Fermentacijos privalumai yra mažos gamybos sąnaudos, produktų įvairovė ir paprasti procesai, todėl ji tinka didelio masto pramoninei gamybai. Tačiau atskyrimo ir gryninimo sąnaudos gali būti didelės.
Priešingai, fermentiniu būdu susintetintos paviršinio aktyvumo medžiagos dažnai turi santykinai paprastesnes molekulines struktūras, tačiau pasižymi tokiu pat puikiu paviršiaus aktyvumu. Fermentinio metodo privalumai yra mažesnės ekstrahavimo išlaidos, lengvas struktūrinis modifikavimas, paprastas gryninimas ir imobilizuotų fermentų pakartotinis panaudojimas. Be to, fermentiniu būdu susintetintos paviršinio aktyvumo medžiagos gali būti naudojamos didelės pridėtinės vertės produktams, pavyzdžiui, farmacijos komponentams, gaminti. Nors fermentų kainos šiuo metu yra didelės, tikimasi, kad genų inžinerijos pažanga, siekiant padidinti fermentų stabilumą ir aktyvumą, sumažins gamybos išlaidas.
Įrašo laikas: 2025-09-04