Biosurfactanten zijn metabolieten die door micro-organismen worden afgescheiden tijdens hun metabolische processen onder specifieke kweekomstandigheden. Vergeleken met chemisch gesynthetiseerde surfactanten bezitten biosurfactanten vele unieke eigenschappen, zoals structurele diversiteit, biologische afbreekbaarheid, brede biologische activiteit en milieuvriendelijkheid. Vanwege factoren zoals de beschikbaarheid van grondstoffen, kosten en prestatiebeperkingen van synthetische surfactanten – in combinatie met hun neiging om ernstige milieuvervuiling te veroorzaken en risico's voor de menselijke gezondheid te vormen tijdens productie en gebruik – is het onderzoek naar biosurfactanten de afgelopen twee decennia aanzienlijk toegenomen, naarmate het bewustzijn op het gebied van milieu en gezondheid is toegenomen. Het vakgebied heeft zich snel ontwikkeld, met talloze internationaal aangevraagde patenten voor diverse biosurfactanten en hun productieprocessen. In China heeft het onderzoek zich voornamelijk gericht op de toepassing van biosurfactanten bij verbeterde oliewinning en bioremediatie.
1. Soorten biosurfactanten en producerende stammen
1.1 Soorten biosurfactanten
Chemisch gesynthetiseerde oppervlakteactieve stoffen worden doorgaans geclassificeerd op basis van hun polaire groepen, terwijl biosurfactanten worden gecategoriseerd op basis van hun biochemische eigenschappen en de producerende micro-organismen. Ze worden over het algemeen onderverdeeld in vijf typen: glycolipiden, fosfolipiden en vetzuren, lipopeptiden en lipoproteïnen, polymere oppervlakteactieve stoffen en gespecialiseerde oppervlakteactieve stoffen.
1.2 Het produceren van stammen biosurfactanten
De meeste biosurfactanten zijn metabolieten van bacteriën, gisten en schimmels. Deze producerende stammen worden voornamelijk gevonden in met olie verontreinigde meren, bodems of mariene omgevingen.
2. Productie van biosurfactanten
Momenteel kunnen biosurfactanten hoofdzakelijk via twee methoden worden geproduceerd: microbiële fermentatie en enzymatische synthese.
Bij fermentatie hangen het type en de opbrengst van biosurfactanten voornamelijk af van de micro-organismestam, het groeistadium, de aard van het koolstofsubstraat, de concentraties N, P en metaalionen (zoals Mg²⁺ en Fe²⁺) in het kweekmedium, evenals de kweekomstandigheden (pH, temperatuur, roersnelheid, enz.). Voordelen van fermentatie zijn onder andere de lage productiekosten, de diversiteit aan producten en de eenvoudige processen, waardoor het geschikt is voor grootschalige industriële productie. De kosten van scheiding en zuivering kunnen echter hoog zijn.
Enzymatisch gesynthetiseerde oppervlakteactieve stoffen hebben daarentegen vaak een relatief eenvoudigere moleculaire structuur, maar vertonen een even uitstekende oppervlakteactiviteit. Voordelen van de enzymatische aanpak zijn onder andere lagere extractiekosten, eenvoudige structuurmodificatie, eenvoudige zuivering en de herbruikbaarheid van geïmmobiliseerde enzymen. Bovendien kunnen enzymatisch gesynthetiseerde oppervlakteactieve stoffen worden gebruikt voor de productie van producten met een hoge toegevoegde waarde, zoals farmaceutische componenten. Hoewel de kosten van enzymen momenteel hoog zijn, wordt verwacht dat vooruitgang in genetische manipulatie ter verbetering van de stabiliteit en activiteit van enzymen de productiekosten zal verlagen.
Plaatsingstijd: 04-09-2025