Біоповерхнево-активні речовини (БПО) – це метаболіти, що виділяються мікроорганізмами під час їхніх метаболічних процесів за певних умов культивування. Порівняно з хімічно синтезованими ППО, БПО мають багато унікальних властивостей, таких як структурна різноманітність, біорозкладність, широка біологічна активність та екологічність. Через такі фактори, як доступність сировини, вартість та обмеження експлуатаційних характеристик синтетичних ППО, а також їхню схильність спричиняти серйозне забруднення навколишнього середовища та становити ризик для здоров'я людини під час виробництва та використання, дослідження БПО значно зросли за останні два десятиліття, оскільки зросла екологічна та медична обізнаність. Ця галузь швидко розвивалася, і на міжнародному рівні було подано численні патенти на різні БПО та процеси їх виробництва. У Китаї дослідження в основному зосереджені на застосуванні БПО для підвищення нафтовіддачі та біоремедіації.
1. Типи біосурфактантів та штами-продуценти
1.1 Типи біосурфактантів
Хімічно синтезовані поверхнево-активні речовини зазвичай класифікують на основі їх полярних груп, тоді як біосурфактанти класифікують за їх біохімічними властивостями та мікроорганізмами, що їх продукують. Їх зазвичай поділяють на п'ять типів: гліколіпіди, фосфоліпіди та жирні кислоти, ліпопептиди та ліпопротеїни, полімерні поверхнево-активні речовини та спеціалізовані поверхнево-активні речовини.
1.2 Штами-продуктори біосурфактантів
Більшість біосурфактантів є метаболітами бактерій, дріжджів та грибів. Ці штами-продукенти переважно відбираються з забруднених нафтою озер, ґрунту або морського середовища.
2. Виробництво біосурфактантів
Наразі біосурфактанти можна виробляти двома основними методами: мікробною ферментацією та ферментативним синтезом.
Під час ферментації тип та вихід біосурфактантів залежать, перш за все, від штаму мікроорганізму, стадії його росту, природи вуглецевого субстрату, концентрацій N, P та іонів металів (таких як Mg²⁺ та Fe²⁺) у культуральному середовищі, а також умов культивування (pH, температура, швидкість перемішування тощо). Переваги ферментації включають низькі виробничі витрати, різноманітність продуктів та прості процеси, що робить її придатною для великомасштабного промислового виробництва. Однак витрати на розділення та очищення можуть бути високими.
На відміну від цього, ферментативно синтезовані поверхнево-активні речовини часто мають відносно простіші молекулярні структури, але демонструють однаково чудову поверхневу активність. Переваги ферментативного підходу включають нижчі витрати на екстракцію, легкість структурної модифікації, просте очищення та можливість повторного використання іммобілізованих ферментів. Крім того, ферментативно синтезовані поверхнево-активні речовини можна використовувати для виробництва продуктів з високою доданою вартістю, таких як фармацевтичні компоненти. Хоча вартість ферментів наразі висока, очікується, що досягнення в генній інженерії для підвищення стабільності та активності ферментів знизять виробничі витрати.
Час публікації: 04 вересня 2025 р.