Биосурфактанты — это метаболиты, выделяемые микроорганизмами в процессе их метаболизма при определенных условиях культивирования. По сравнению с химически синтезированными поверхностно-активными веществами, биосурфактанты обладают многими уникальными свойствами, такими как структурное разнообразие, биоразлагаемость, широкая биологическая активность и экологичность. В связи с такими факторами, как доступность сырья, стоимость и ограничения в производительности синтетических поверхностно-активных веществ, а также их склонность вызывать серьезное загрязнение окружающей среды и представлять опасность для здоровья человека при производстве и использовании, исследования в области биосурфактантов значительно расширились за последние два десятилетия по мере роста осведомленности об экологических проблемах и проблемах здоровья. Эта область быстро развивается, и на международном уровне подано множество патентов на различные биосурфактанты и процессы их производства. В Китае исследования в основном сосредоточены на применении биосурфактантов в повышении нефтеотдачи и биоремедиации.
1. Типы биосурфактантов и продуцирующие их штаммы.
1.1 Типы биосурфактантов
Химически синтезированные поверхностно-активные вещества обычно классифицируются по наличию полярных групп, тогда как биоповерхностно-активные вещества подразделяются по их биохимическим свойствам и продуцирующим микроорганизмам. В целом, их можно разделить на пять типов: гликолипиды, фосфолипиды и жирные кислоты, липопептиды и липопротеины, полимерные поверхностно-активные вещества и специализированные поверхностно-активные вещества.
1.2. Штаммы, продуцирующие биосурфактанты
Большинство биосурфактантов являются метаболитами бактерий, дрожжей и грибов. Эти продуцирующие штаммы преимущественно отбираются из загрязненных нефтью озер, почвы или морской среды.
2. Производство биосурфактантов
В настоящее время биосурфактанты могут быть получены двумя основными методами: микробной ферментацией и ферментативным синтезом.
В процессе ферментации тип и выход биосурфактантов зависят, прежде всего, от штамма микроорганизма, стадии его роста, природы углеродного субстрата, концентрации N, P и ионов металлов (таких как Mg²⁺ и Fe²⁺) в культуральной среде, а также от условий культивирования (pH, температура, скорость перемешивания и т. д.). Преимуществами ферментации являются низкие производственные затраты, разнообразие продуктов и простота процессов, что делает ее подходящей для крупномасштабного промышленного производства. Однако затраты на разделение и очистку могут быть высокими.
В отличие от них, ферментативно синтезированные поверхностно-активные вещества часто имеют относительно более простые молекулярные структуры, но демонстрируют столь же превосходную поверхностную активность. Преимущества ферментативного подхода включают более низкие затраты на экстракцию, простоту структурной модификации, несложную очистку и возможность повторного использования иммобилизованных ферментов. Кроме того, ферментативно синтезированные поверхностно-активные вещества могут быть использованы для производства высокоценных продуктов, таких как компоненты фармацевтических препаратов. Хотя стоимость ферментов в настоящее время высока, ожидается, что достижения в области генной инженерии, направленные на повышение стабильности и активности ферментов, позволят снизить производственные затраты.
Дата публикации: 04.09.2025