界面活性剤とバイオサーファクタントそれが何であるか、例と用途



A 界面活性剤 2つの相の間の界面または接触面に作用する、液体物質の表面張力を低下させることができる化合物、例えば水 - 空気または水 - 油.

界面活性剤という用語は英語の単語から来ています 界面活性剤, これは次の表現の頭字語から派生したものです。 サーフィンエース活性剤, スペイン語では界面活性または表面活性を持つ.

スペイン語では、「界面活性剤」という用語が使用されています。これは、表面上の化合物の作用能力または界面張力を指します。表面張力は液体がそれらの表面を増加させなければならない抵抗として定義することができます.

水はその表面に圧力がかかると分子同士が非常に強く結合して分離しにくくなるため、表面張力が高くなります。.

たとえば、「コブラー」などの水生昆虫（Gerris lacustris）, 水の表面張力のおかげで、沈むことなく水の上を動くことができます。.

また、水の表面張力のため、鋼鉄製の針が水面より上に保持されて沈むことはありません。.

索引

  • 1界面活性剤の構造と操作
  • 2界面活性剤は何ですか？?
  • 3バイオ界面活性剤：生物由来の界面活性剤
    • 3.1バイオサーファクタントの例
  • 4バイオサーファクタントの分類と例
    • 4.1 - 極または頭部の電荷の性質によると
    • 4.2 - その化学的性質によると
    • 4.3 - その分子量によると
  • 5バイオサーファクタントの製造
  • 6バイオサーファクタントの応用
    • 6.1石油産業
    • 6.2環境衛生
    • 6.3工業プロセスで
    • 6.4化粧品および製薬産業
    • 6.5食品業界では
    • 6.6農業において
  • 7参考文献

界面活性剤の構造と操作

すべての化学的界面活性剤は界面活性剤です 両親媒性, つまり、極性化合物と非極性化合物を溶解することができるため、それらは二重の挙動を示します。界面活性剤はそれらの構造中に２つの主要部分を有する。

  • 水と極性化合物に似た親水性極性ヘッド.
  • 非極性化合物に関連した非極性の疎水性、親油性テール.

極性ヘッドは、非イオン性またはイオン性であり得る。界面活性剤または非極性部分の尾部は、炭素および水素の鎖、アルキルまたはアルキルベンゼンであり得る。.

この特定の構造は界面活性剤化合物に二重の両親媒性挙動を与える：水に可溶な化合物または極性相に対する親和性および水に不溶な非極性化合物に対する親和性.

一般に、界面活性剤は水の表面張力を低下させ、それによってこの液体がより大きく膨張して流れることを可能にし、隣接する表面および相を湿らせる。.

界面活性剤は何ですか？?

界面活性剤化合物は表面または界面に活性を発揮します.

それらが水に溶解すると、それらは水 - 油または水 - 空気界面に移動し、例えば、それらは以下のように機能することができる。

  • 水中の不溶性または難溶性化合物の分散剤および可溶化剤.
  • 保湿剤、それらはこの中で不溶性相への水の通過を促進するので.
  • 水や水に不溶の化合物、例えば油やマヨネーズの水などのエマルジョン安定剤.
  • いくつかの界面活性剤は有利であり、他は界面活性剤の形成を妨げる.

バイオ界面活性剤：生物由来の界面活性剤

界面活性剤が生物に由来する場合、それはバイオサーファクタントと呼ばれます.

より厳密な意味では、バイオサーファクタントは、酵母、細菌および糸状菌などの微生物によって産生される両親媒性の生物学的化合物（二重の化学的挙動、水および脂肪に可溶）として考慮される。.

バイオサーファクタントは微生物細胞膜の一部として排泄または保持されます.

また、いくつかのバイオサーファクタントは、生物化学的化合物または天然物に作用する酵素を使用したバイオテクノロジープロセスによって製造されています。.

バイオサーファクタントの例

天然のバイオサーファクタントの中には、カイエンの花のような植物のサポニンがあります。ハイビスカス sp。）、レシチン、哺乳動物の胆汁、またはヒトの肺サーファクタント（非常に重要な生理機能を持つ）.

さらに、アミノ酸およびそれらの誘導体、ベタインおよびリン脂質はすべてバイオサーファクタントであり、これらはすべて生物由来の天然物である。.

バイオサーファクタントの分類と例

-極性または頭部の電荷の性質によると

バイオサーファクタントは、ポーラーヘッドの電荷に応じて、次のカテゴリに分類できます。

アニオン性バイオサーファクタント

それらは極性末端に負電荷を有し、これはしばしばスルホネート基-SOの存在によるものである。3-.

カチオン性バイオサーファクタント

それらは頭の上に正電荷を持ち、通常四級アンモニウム基NR4+, ここで、Ｒは炭素および水素鎖を表す。.

両性バイオサーファクタント

それらは、同じ分子内に正と負の2つの電荷を持っています.

非イオン性バイオサーファクタント

彼らは彼らの頭の中にイオンや電荷を持っていません.

-その化学的性質によると

それらの化学的性質により、バイオサーファクタントは以下のタイプに分類されます。

糖脂質バイオサーファクタント

糖脂質は、それらの化学構造中に脂質または脂肪の一部および糖の一部を有する分子である。最も知られているバイオサーファクタントは糖脂質である。後者は、グルコース、ガラクトース、マンノース、ラムノースおよびガラクトースなどの糖の硫酸塩からなる。.

糖脂質の中で、最もよく知られているのはラムノリピド、非常に研究されているバイオ乳化剤、高い乳化活性および疎水性有機分子に対する高い親和性（水に溶解しない）である。

これらは汚染土壌中の疎水性化合物の除去に最も効果的な界面活性剤と考えられています.

ラムノリピドの例として、この属の細菌を産生する界面活性剤を挙げることができる。 シュードモナス.

によって生成される他の糖脂質があります。 トルロプシス sp。、殺生物活性を持ち、化粧品、ふけ防止剤、静菌剤製品の中で、そしてボディデオドラントとして使われる.

バイオサーファクタントリポタンパク質およびリポペプチド

リポタンパク質は、それらの構造中に脂質または脂肪の一部およびタンパク質の別の部分を有する化合物である。.

例えば, 枯草菌 サーファクチンと呼ばれるリポペプチドを生産する細菌です。これらは最も強力な表面張力低下バイオサーファクタントです。.

サーファクチンは、哺乳動物の赤血球の溶解（赤血球の破裂）を引き起こす能力を有する。さらに、それらは小さいげっ歯類として害虫駆除剤として使用することができます.

バイオサーファクタント脂肪酸

いくつかの微生物はアルカン（炭素および水素鎖）を界面活性剤特性を有する脂肪酸に酸化することができる.

リン脂質バイオサーファクタント

リン脂質はリン酸基を持つ化合物です（PO43-）、脂質構造を有する部分に付着している。それらは微生物の膜の一部です.

アルカン基質上で増殖するときに炭化水素を摂取する特定の細菌および酵母は、それらの膜中のリン脂質の量を増加させる。例えば, アシネトバクター sp., Thiobacillus thioxidansとRhodococcus erythropolis.

高分子バイオサーファクタント

高分子バイオサーファクタントは、高分子量の巨大分子である。このグループの中で最も研究されているバイオサーファクタントは以下のとおりです。エマルサン、リポサン、マンノプロテインおよび多糖 - タンパク質複合体.

例えば、細菌 Acinetobacter calcoaceticus ポリアニオン性乳化剤（いくつかの負電荷を有する）、水中の炭化水素のための非常に効果的なバイオ乳化剤を生産します。それはまた知られている最も強力な乳化安定剤の一つです。.

リポサンは、細胞外の乳化剤で、水に溶けます。 カンジダ・リポリティカ.

Saccharomyces cereviseae 油、アルカンおよび有機溶媒の優れた乳化活性を有する大量のマンノプロテインを製造する.

-その分子量に従って

バイオサーファクタントは、2つのカテゴリに分類されます。

低分子量バイオサーファクタント

小さな表面張力と界面張力があります。例えば、ラムノリピド.

高分子量高分子バイオサーファクタント

食品バイオ乳化剤などの表面に強く結合するもの.

バイオサーファクタントの製造

バイオサーファクタントの製造のために、微生物の培養物がバイオリアクターにおいて使用されている。これらの微生物のほとんどは、産業廃棄物処理場や石油産業によって廃棄された炭化水素ピットなどの汚染された媒体から分離されています。.

バイオサーファクタントの効率的な生産は、培地として使用される基質または炭素源の性質およびその塩分の程度などのいくつかの要因に左右される。さらに、それは温度、pHおよび酸素利用可能性のような要因に左右される.

バイオサーファクタントの応用

（石油誘導体からの）化学合成によって得られる界面活性剤は毒性があり、非生分解性であり、したがってそれらの使用についての環境規制があるため、現在、バイオ界面活性剤に対する大きな商業的需要がある。.

これらの問題は、生分解性の非毒性代替物としてバイオサーファクタントにかなりの関心を集めている。.

バイオサーファクタントは、以下のような多くの分野で用途があります。

石油産業

バイオサーファクタントは、炭化水素の油抽出およびバイオレメディエーション（生物による除染）に使用されます。例：のバイオサーファクタント Arthrobacter sp.

それらは石油の生物学的脱硫（微生物を使用する硫黄の除去）のプロセスにおいても適用される。属の種が使用されている ロドコッカス.

環境衛生

バイオサーファクタントは、ウラン、カドミウム、鉛などの有毒金属で汚染された土壌のバイオレメディエーションに使用されています。 シュードモナス spp。そして ロドコッカス spp.）.

それらはまた、ガソリンや石油流出によって汚染された土壌や水のバイオレメディエーションプロセスにも使用されています。.

例えば, アエロモナス sp。微生物のバクテリアや真菌の栄養素としての役割を果たす、油の分解や小さな分子への大きな分子の還元を可能にするバイオサーファクタントを作り出す.

工業プロセスで

バイオ界面活性剤は、衣服や表面を汚染する脂肪を洗浄水に溶かすことによって洗浄作用を高めるため、洗剤および洗浄剤業界で使用されています。.

それらはまた、織物、紙および皮なめし産業の補助化学化合物としても使用されています。.

化粧品および製薬産業

化粧品業界では, バチルス・リケニフォルミス ふけ防止剤、静菌剤、消臭剤として使用されるバイオサーファクタントを製造する.

いくつかのバイオサーファクタントは、それらの抗微生物活性および／または抗真菌活性のために製薬産業および生物医学産業において使用されている。.

食品業界では

食品業界では、バイオ界面活性剤はマヨネーズ（卵の水と油のエマルジョンです）の製造に使用されます。これらのバイオサーファクタントはレクチンとその誘導体に由来し、品質とさらに風味を向上させます。.

農業では

農業では、バイオサーファクタントは作物の病原体（真菌、細菌、ウイルス）の生物学的防除に使用されます。.

農業におけるバイオサーファクタントの別の用途は、土壌微量栄養素の利用可能性の増加です。.

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