Biosurfactanten zijn metabolieten die door micro-organismen worden afgescheiden tijdens hun metabolische processen onder specifieke kweekomstandigheden. In vergelijking met chemisch gesynthetiseerde oppervlakteactieve stoffen bezitten biosurfactanten veel unieke eigenschappen, zoals structurele diversiteit, biologische afbreekbaarheid, brede biologische activiteit en milieuvriendelijkheid. Door factoren zoals de beschikbaarheid van grondstoffen, de kosten en de prestatiebeperkingen van synthetische oppervlakteactieve stoffen – in combinatie met hun neiging tot ernstige milieuvervuiling en risico's voor de menselijke gezondheid tijdens productie en gebruik – is het onderzoek naar biosurfactanten de afgelopen twee decennia aanzienlijk gegroeid, als gevolg van het toenemende milieu- en gezondheidsbewustzijn. Het vakgebied heeft zich snel ontwikkeld, met talloze internationale patenten voor diverse biosurfactanten en hun productieprocessen. In China richt het onderzoek zich voornamelijk 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 Producerende stammen van biosurfactanten
De meeste biosurfactanten zijn metabolieten van bacteriën, gisten en schimmels. Deze producerende stammen worden voornamelijk gewonnen uit met olie verontreinigde meren, bodem of mariene omgevingen.
2. Productie van biosurfactanten
Momenteel kunnen biosurfactanten op twee manieren worden geproduceerd: via microbiële fermentatie en enzymatische synthese.
Bij fermentatie hangen het type en de opbrengst van biosurfactanten voornamelijk af van de stam van het micro-organisme, het groeistadium, de aard van het koolstofsubstraat, de concentraties van N, P en metaalionen (zoals Mg²⁺ en Fe²⁺) in het kweekmedium, evenals de kweekomstandigheden (pH, temperatuur, roersnelheid, enz.). De voordelen van fermentatie zijn onder andere lage productiekosten, een grote productdiversiteit en eenvoudige processen, waardoor het geschikt is voor grootschalige industriële productie. De kosten voor scheiding en zuivering kunnen echter hoog oplopen.
Daarentegen hebben enzymatisch gesynthetiseerde oppervlakteactieve stoffen vaak relatief eenvoudigere moleculaire structuren, maar vertonen ze een even uitstekende oppervlakteactiviteit. Voordelen van de enzymatische aanpak zijn onder andere lagere extractiekosten, gemakkelijke structurele modificatie, eenvoudige zuivering en de herbruikbaarheid van geïmmobiliseerde enzymen. Bovendien kunnen enzymatisch gesynthetiseerde oppervlakteactieve stoffen worden gebruikt voor de productie van hoogwaardige producten, zoals farmaceutische componenten. Hoewel de enzymkosten momenteel hoog zijn, wordt verwacht dat vooruitgang in de genetische modificatie om de enzymstabiliteit en -activiteit te verbeteren de productiekosten zal verlagen.
Geplaatst op: 4 september 2025