Kaj so biosurfaktanti?

Biosurfaktanti so metaboliti, ki jih mikroorganizmi izločajo med svojimi presnovnimi procesi v specifičnih pogojih gojenja. V primerjavi s kemično sintetiziranimi površinsko aktivnimi snovmi imajo biosurfaktanti številne edinstvene lastnosti, kot so strukturna raznolikost, biorazgradljivost, široka biološka aktivnost in okolju prijaznost. Zaradi dejavnikov, kot so razpoložljivost surovin, stroški in omejitve delovanja sintetičnih površinsko aktivnih snovi – skupaj z njihovo nagnjenostjo k hudemu onesnaževanju okolja in predstavljanju tveganj za zdravje ljudi med proizvodnjo in uporabo – so se raziskave biosurfaktantov v zadnjih dveh desetletjih znatno povečale, saj se je povečala okoljska in zdravstvena ozaveščenost. Področje se je hitro razvijalo, saj je bilo mednarodno vloženih veliko patentov za različne biosurfaktante in njihove proizvodne procese. Na Kitajskem so se raziskave osredotočile predvsem na uporabo biosurfaktantov za izboljšanje pridobivanja nafte in bioremediacijo.

1. Vrste biosurfaktantov in sevi, ki jih proizvajajo

1.1 Vrste biosurfaktantov

Kemično sintetizirane površinsko aktivne snovi so običajno razvrščene glede na njihove polarne skupine, medtem ko so biosurfaktanti razvrščeni glede na njihove biokemične lastnosti in mikroorganizme, ki jih proizvajajo. Na splošno so razdeljeni v pet vrst: glikolipidi, fosfolipidi in maščobne kisline, lipopeptidi in lipoproteini, polimerne površinsko aktivne snovi in ​​specializirane površinsko aktivne snovi.

1.2 Produkcijski sevi biosurfaktantov

Večina biosurfaktantov so metaboliti bakterij, kvasovk in gliv. Ti sevi, ki jih proizvajajo, so pretežno izločeni iz jezer, tal ali morskega okolja, onesnaženega z nafto.

2. Proizvodnja biosurfaktantov

Trenutno se biosurfaktanti lahko proizvajajo z dvema glavnima metodama: mikrobno fermentacijo in encimsko sintezo.

Pri fermentaciji sta vrsta in izkoristek biosurfaktantov odvisna predvsem od seva mikroorganizma, njegove rastne faze, narave ogljikovega substrata, koncentracij N, P in kovinskih ionov (kot sta Mg²⁺ in Fe²⁺) v gojišču, pa tudi od pogojev gojenja (pH, temperatura, hitrost mešanja itd.). Prednosti fermentacije vključujejo nizke proizvodne stroške, raznolikost produktov in preproste postopke, zaradi česar je primerna za obsežno industrijsko proizvodnjo. Vendar pa so lahko stroški ločevanja in čiščenja visoki.

V nasprotju s tem imajo encimsko sintetizirane površinsko aktivne snovi pogosto relativno enostavnejše molekularne strukture, vendar kažejo enako odlično površinsko aktivnost. Prednosti encimskega pristopa vključujejo nižje stroške ekstrakcije, enostavno strukturno modifikacijo, enostavno čiščenje in ponovno uporabo imobiliziranih encimov. Poleg tega se lahko encimsko sintetizirane površinsko aktivne snovi uporabljajo za proizvodnjo izdelkov z visoko dodano vrednostjo, kot so farmacevtske komponente. Čeprav so stroški encimov trenutno visoki, se pričakuje, da bo napredek genskega inženiringa za izboljšanje stabilnosti in aktivnosti encimov zmanjšal proizvodne stroške.