Биосурфактанты – это метаболиты, секретируемые микроорганизмами в ходе их метаболизма в 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 производительности синтетических поверхностно-активных веществ, а также их склонность вызывать серьезное загрязнение окружающей среды и представлять риск для здоровья человека в процессе производства и использования, исследования биосурфактантов значительно расширились за последние два десятилетия в связи с ростом осведомленности в вопросах охраны окружающей среды и здоровья. Эта область быстро развивается, и на различные биосурфактанты и процессы их производства подано множество международных патентов. В Китае исследования в основном сосредоточены на применении биосурфактантов для повышения нефтеотдачи и биоремедиации.
1. Типы биосурфактантов и штаммы-продуценты
1.1 Типы биосурфактантов
Химически синтезированные поверхностно-активные вещества обычно классифицируются по их полярным группам, тогда как биосурфактанты классифицируются по их биохимическим свойствам и продуцирующим микроорганизмам. Их обычно подразделяют на пять типов: гликолипиды, фосфолипиды и жирные кислоты, липопептиды и липопротеины, полимерные поверхностно-активные вещества и специализированные поверхностно-активные вещества.
1.2 Штаммы-продуценты биосурфактантов
Большинство биосурфактантов являются метаболитами бактерий, дрожжей и грибов. Штаммы-продуценты этих веществ преимущественно отбираются из загрязненных нефтью озер, почвы или морской среды.
2.Производство биосурфактантов
В настоящее время биосурфактанты можно получать двумя основными методами: микробной ферментацией и ферментативным синтезом.
При 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 питательной среде, а также от условий культивирования (pH, температура, скорость перемешивания и т. д.). Преимуществами ферментации являются низкие производственные затраты, разнообразие продуктов и простота технологических процессов, что делает её пригодной для крупномасштабного промышленного производства. Однако затраты на разделение и очистку могут быть высокими.
Напротив, поверхностно-активные вещества, синтезированные ферментативным путём, часто имеют относительно более простую молекулярную структуру, но при этом обладают столь же высокой поверхностной активностью. Преимущества ферментативного подхода включают в себя более низкую стоимость экстракции, простоту структурной модификации, простоту очистки и возможность повторного использования иммобилизованных ферментов. Кроме того, поверхностно-активные вещества, синтезированные ферментативным путём, могут быть использованы для производства продуктов с высокой добавленной стоимостью, таких как фармацевтические компоненты. Хотя стоимость ферментов в настоящее время высока, ожидается, что достижения генной инженерии, направленные на повышение стабильности и активности ферментов, приведут к снижению производственных расходов.
Время публикации: 04 сентября 2025 г.