Biosurfaktanty to metabolity wydzielane przez mikroorganizmy podczas procesów metabolicznych w specyficznych warunkach hodowli. W porównaniu z surfaktantami syntetyzowanymi chemicznie, biosurfaktanty posiadają wiele unikalnych cech, takich jak różnorodność strukturalna, biodegradowalność, szeroka aktywność biologiczna i przyjazność dla środowiska. Ze względu na czynniki takie jak dostępność surowców, koszt i ograniczenia wydajności syntetycznych surfaktantów – w połączeniu z ich tendencją do powodowania poważnego zanieczyszczenia środowiska i stwarzania zagrożenia dla zdrowia ludzi podczas produkcji i użytkowania – badania nad biosurfaktantami znacznie się rozwinęły w ciągu ostatnich dwóch dekad, wraz ze wzrostem świadomości ekologicznej i zdrowotnej. Dziedzina ta rozwija się dynamicznie, a liczne międzynarodowe zgłoszenia patentowe dotyczą różnych biosurfaktantów i procesów ich produkcji. W Chinach badania koncentrują się głównie na zastosowaniu biosurfaktantów w procesie wspomagania wydobycia ropy naftowej i bioremediacji.
1.Rodzaje biosurfaktantów i szczepy je produkujące
1.1 Rodzaje biosurfaktantów
Surfaktanty syntetyzowane chemicznie są zazwyczaj klasyfikowane na podstawie ich grup polarnych, natomiast biosurfaktanty są klasyfikowane według ich właściwości biochemicznych i mikroorganizmów je produkujących. Ogólnie dzieli się je na pięć typów: glikolipidy, fosfolipidy i kwasy tłuszczowe, lipopeptydy i lipoproteiny, surfaktanty polimeryczne oraz surfaktanty specjalistyczne.
1.2 Produkcja szczepów biosurfaktantów
Większość biosurfaktantów to metabolity bakterii, drożdży i grzybów. Szczepy produkujące te substancje są głównie izolowane z zanieczyszczonych ropą jezior, gleby lub środowisk morskich.
2. Produkcja biosurfaktantów
Obecnie biosurfaktanty można produkować dwiema głównymi metodami: fermentacją mikrobiologiczną i syntezą enzymatyczną.
W procesie fermentacji rodzaj i wydajność biosurfaktantów zależą przede wszystkim od szczepu mikroorganizmu, jego fazy wzrostu, rodzaju substratu węglowego, stężenia N, P i jonów metali (takich jak Mg²⁺ i Fe²⁺) w podłożu hodowlanym, a także od warunków hodowli (pH, temperatury, szybkości mieszania itp.). Do zalet fermentacji należą niskie koszty produkcji, różnorodność produktów i prostota procesów, co czyni ją odpowiednią do produkcji przemysłowej na dużą skalę. Jednak koszty separacji i oczyszczania mogą być wysokie.
Natomiast surfaktanty syntetyzowane enzymatycznie często mają stosunkowo prostszą strukturę molekularną, ale wykazują równie doskonałą aktywność powierzchniową. Zalety podejścia enzymatycznego obejmują niższe koszty ekstrakcji, łatwość modyfikacji strukturalnej, prostotę oczyszczania oraz możliwość ponownego wykorzystania immobilizowanych enzymów. Ponadto, surfaktanty syntetyzowane enzymatycznie mogą być wykorzystywane do produkcji produktów o wysokiej wartości dodanej, takich jak komponenty farmaceutyczne. Chociaż koszty enzymów są obecnie wysokie, oczekuje się, że postęp w inżynierii genetycznej, mający na celu zwiększenie stabilności i aktywności enzymów, obniży koszty produkcji.
Czas publikacji: 04.09.2025