Biosurfaktanter är metaboliter som utsöndras av mikroorganismer under deras metaboliska processer under specifika odlingsförhållanden. Jämfört med kemiskt syntetiserade tensider har biosurfaktanter många unika egenskaper, såsom strukturell mångfald, biologisk nedbrytbarhet, bred biologisk aktivitet och miljövänlighet. På grund av faktorer som tillgång till råmaterial, kostnad och prestandabegränsningar hos syntetiska tensider – i kombination med deras tendens att orsaka allvarlig miljöförorening och utgöra risker för människors hälsa under produktion och användning – har forskningen om biosurfaktanter ökat avsevärt under de senaste två decennierna i takt med att miljö- och hälsomedvetenheten har ökat. Området har utvecklats snabbt, med många patentansökningar internationellt för olika biosurfaktanter och deras produktionsprocesser. I Kina har forskningen främst fokuserat på tillämpningen av biosurfaktanter för förbättrad oljeutvinning och bioremediering.
1. Typer av biosurfaktanter och producerande stammar
1.1 Typer av biosurfaktanter
Kemiskt syntetiserade tensider klassificeras vanligtvis baserat på deras polära grupper, medan biosurfaktanter kategoriseras efter deras biokemiska egenskaper och de producerande mikroorganismerna. De delas vanligtvis in i fem typer: glykolipider, fosfolipider och fettsyror, lipopeptider och lipoproteiner, polymera tensider och specialiserade tensider.
1.2 Produktion av stammar av biosurfaktanter
De flesta biosurfaktanter är metaboliter av bakterier, jästsvampar och svampar. Dessa producerande stammar screenas huvudsakligen från oljeförorenade sjöar, jord eller marina miljöer.
2. Produktion av biosurfaktanter
För närvarande kan biosurfaktanter framställas via två huvudmetoder: mikrobiell fermentering och enzymatisk syntes.
Vid fermentering beror typen och utbytet av biosurfaktanter främst på mikroorganismens stam, dess tillväxtstadium, kolsubstratets natur, koncentrationerna av N, P och metalljoner (såsom Mg²⁺ och Fe²⁺) i odlingsmediet, samt odlingsförhållanden (pH, temperatur, omrörningshastighet etc.). Fördelarna med fermentering inkluderar låga produktionskostnader, mångfald av produkter och enkla processer, vilket gör den lämplig för storskalig industriell produktion. Kostnaderna för separation och rening kan dock vara höga.
Däremot har enzymatiskt syntetiserade tensider ofta relativt enklare molekylstrukturer men uppvisar lika utmärkt ytaktivitet. Fördelarna med den enzymatiska metoden inkluderar lägre extraktionskostnader, enkel strukturell modifiering, okomplicerad rening och återanvändbarhet av immobiliserade enzymer. Dessutom kan enzymatiskt syntetiserade tensider användas för att producera produkter med högt förädlingsvärde, såsom farmaceutiska komponenter. Även om enzymkostnaderna för närvarande är höga, förväntas framsteg inom genteknik för att förbättra enzymstabilitet och aktivitet minska produktionskostnaderna.
Publiceringstid: 4 september 2025