EN overflateaktivt middel er en kjemisk forbindelse som er i stand til å redusere overflatespenningen til et flytende stoff, som virker ved et grensesnitt eller en kontaktflate mellom to faser, for eksempel vann-luft eller vann-olje.
Begrepet overflateaktivt middel kommer fra det engelske ordet overflateaktivt middel, som igjen er avledet av forkortelsen til uttrykket surfeess aktiv agent, som betyr på spansk agent med grensesnitt- eller overflateaktivitet.
På spansk brukes ordet "overflateaktivt middel", som refererer til evnen til en kjemisk forbindelse å virke på overflatespenning eller grensesnitt. Overflatespenning kan defineres som en motstand som væsker har for å øke overflaten.
Vann har høy overflatespenning fordi molekylene er veldig tett bundet og motstår separering når det utøves trykk på overflaten..
For eksempel er noen vanninsekter, som "skomakeren" (Gerris lacustris), de kan bevege seg på vannet uten å synke, takket være vanns overflatespenning, som tillater dannelse av en film på overflaten.
Også en stålnål blir liggende på vannoverflaten og synker ikke på grunn av vanns overflatespenning..
Artikkelindeks
Alle kjemiske midler til overflateaktivt middel eller overflateaktivt middel er av naturlig natur. amfifil, det vil si at de har en dobbel oppførsel fordi de kan oppløse polære og ikke-polære forbindelser. Surfaktanter har to hoveddeler i strukturen:
Polarhodet kan være ikke-ionisk eller ionisk. Den overflateaktive halen eller den apolare delen kan være en alkyl- eller alkylbenzen-karbon- og hydrogenkjede.
Denne veldig spesielle strukturen gir overflateaktive kjemiske forbindelser en dobbel, amfifil oppførsel: affinitet for polære forbindelser eller faser, løselig i vann og affinitet for ikke-polære forbindelser, uoppløselig i vann..
Generelt reduserer overflateaktive midler overflatespenningen til vann, noe som gjør at denne væsken utvides og strømmer i større grad, og fukter nærliggende overflater og faser..
Kjemikalier med overflateaktivt middel utøver sin aktivitet på overflater eller grensesnitt.
Når de er oppløst i vann, migrerer de til vann-olje- eller vann-luft-grensesnittene, for eksempel hvor de kan fungere som:
Når overflateaktivt middel kommer fra en levende organisme, kalles det et biosurfaktant..
I en strengere forstand betraktes biooverflatemidler som amfifile biologiske forbindelser (med dobbelt kjemisk oppførsel, løselig i vann og fett), produsert av mikroorganismer som gjær, bakterier og trådformede sopp..
Biosurfaktanter skilles ut eller beholdes som en del av den mikrobielle cellemembranen.
Noen biosurfaktanter produseres også ved bioteknologiske prosesser, ved bruk av enzymer som virker på en biologisk kjemisk forbindelse eller et naturlig produkt..
Naturlige biosurfaktanter inkluderer saponiner fra planter som cayenneblomst (Hibiskus sp.), lecithin, pattedyrsgallejuice eller overflateaktivt middel fra lungene (med svært viktige fysiologiske funksjoner).
I tillegg er aminosyrer og deres derivater, betainer og fosfolipider biooverflatemidler, alle disse naturlige produktene av biologisk opprinnelse..
Biosurfaktanter kan grupperes i følgende kategorier, basert på den elektriske ladningen til polarhodet:
De har en negativ ladning i polarenden, ofte på grunn av tilstedeværelsen av en sulfonatgruppe -SO3-.
De har en positiv ladning på hodet, vanligvis en kvartær ammoniumgruppe NR4+, hvor R representerer en kjede av karbon og hydrogen.
De har både positive og negative ladninger på det samme molekylet.
De har ikke ioner eller elektriske ladninger i hodet.
I følge sin kjemiske natur klassifiseres biooverflatemidler i følgende typer:
Glykolipider er molekyler som i sin kjemiske struktur har en del av lipid eller fett og en del av sukker. De fleste av de kjente biosurfaktantene er glykolipider. Sistnevnte består av sulfater av sukker som glukose, galaktose, mannose, rhamnose og galaktose..
Blant glykolipidene er de mest kjente rhamnolipidene, bioemulgatorer som har blitt grundig undersøkt, med høy emulgerende aktivitet og høy affinitet for hydrofobe organiske molekyler (som ikke oppløses i vann).
Disse regnes som de mest effektive overflateaktive stoffene for fjerning av hydrofobe forbindelser i forurenset jord..
Eksempler på rhamnolipider inkluderer overflateaktive stoffer produsert av bakterier av slekten Pseudomonas.
Det er andre glykolipider, produsert av Torulopsis sp., med biocid aktivitet og brukt i kosmetikk, flasshemmende produkter, bakteriostatika og som kroppsdeodoranter.
Lipoproteiner er kjemiske forbindelser som i sin struktur har en del av lipid eller fett og en annen del av protein.
For eksempel, Bacillus subtilis det er en bakterie som produserer lipopeptider kalt surfaktiner. Dette er en av de kraftigste overflatespenningsreduserende biosurfaktantene..
Surfactiner har evnen til å produsere erytrocyttlysering (nedbrytning av røde blodlegemer) hos pattedyr. I tillegg kan de brukes som biocider for skadedyr som smågnagere..
Noen mikroorganismer kan oksidere alkaner (karbon- og hydrogenkjeder) til fettsyrer som har overflateaktive egenskaper..
Fosfolipider er kjemiske forbindelser som har fosfatgrupper (PO43-), festet til en del med en lipidstruktur. De er en del av membranene til mikroorganismer.
Enkelte bakterier og gjær som lever av hydrokarboner, når de vokser på alkanunderlag, øker mengden fosfolipider i membranen. For eksempel, Acinetobacter sp., Thiobacillus thioxidans og Rhodococcus erythropolis.
Polymeriske biooverflatemidler er makromolekyler med høy molekylvekt. De mest studerte biosurfaktantene i denne gruppen er: emulgerings-, liposan-, mannoprotein- og polysakkarid-proteinkomplekser.
For eksempel bakteriene Acinetobacter calcoaceticus produserer polyanionisk emulgator (med forskjellige negative ladninger), en veldig effektiv bioemulgator for hydrokarboner i vann. Det er også en av de kraftigste emulsjonsstabilisatorene som er kjent..
Liposan er et ekstracellulært emulgator, løselig i vann, dannet av polysakkarider og protein fra Candida lipolytica.
Saccharomyces cereviseae produserer store mengder mannoproteiner med utmerket emulgerende aktivitet for oljer, alkaner og organiske løsningsmidler.
Biosurfaktanter er klassifisert i to kategorier:
Med lavere overflatespenninger og grensesnitt. For eksempel rhamnolipider.
Som binder seg sterkt til overflater, for eksempel matbioemulgatorer.
Mikroorganismekulturer i bioreaktorer brukes til produksjon av biooverflatemidler. De fleste av disse mikroorganismene er isolert fra forurensede omgivelser, slik som industriavfall eller hydrokarbongroper som kastes av oljeindustrien..
Effektiv produksjon av biosurfaktanter avhenger av flere faktorer, slik som naturen til substratet eller karbonkilden som brukes som dyrkningsmedium og dets saltholdighetsgrad. I tillegg avhenger det av faktorer som temperatur, pH og oksygentilgjengelighet..
For tiden er det et enormt kommersielt behov for biooverflateaktive stoffer, fordi overflateaktive stoffer oppnådd ved kjemisk syntese (fra petroleumderivater) er giftige, ikke biologisk nedbrytbare og derfor har miljøregler for deres bruk..
Disse problemene har skapt betydelig interesse for biosurfaktanter som ikke-giftige, biologisk nedbrytbare alternativer..
Biosurfaktanter har applikasjoner innen mange felt, for eksempel:
Biosurfaktanter brukes i oljeekstraksjon og bioremediering (dekontaminering med levende organismer) av hydrokarboner; eksempel: biosurfaktanten av Arthrobacter sp.
De brukes også i biodesulfurization prosesser (fjerning av svovel ved hjelp av mikroorganismer) fra petroleum. Arter av slekten er brukt Rhodococcus.
Biosurfaktanter brukes til bioremediering av jord forurenset av giftige metaller, som uran, kadmium og bly (biosurfaktanter av Pseudomonas spp. Y Rhodococcus spp.).
De brukes også i bioremedieringsprosesser av jord og vann som er forurenset av bensin eller oljeutslipp..
For eksempel, Aeromonas sp. produserer biosurfaktanter som tillater oljedegradering eller reduksjon av store molekyler til mindre, som fungerer som næringsstoffer for mikroorganismer, bakterier og sopp.
Biosurfaktanter brukes i vaskemiddel- og rengjøringsmiddelindustrien, siden de forbedrer rengjøringsvirkningen ved å løse opp fett som skitne klær eller overflater i vaskevannet..
De brukes også som kjemiske hjelpeforbindelser i tekstil-, papir- og garveribransjen..
I kosmetikkindustrien, Bacillus licheniformis produserer biosurfaktanter som brukes som flass-, bakteriostatisk- og deodorantprodukter.
Noen biooverflatemidler brukes i farmasøytisk og biomedisinsk industri for deres antimikrobielle og / eller soppdrepende aktivitet..
I næringsmiddelindustrien brukes biosurfaktanter til fremstilling av majones (som er en emulsjon av eggvann og olje). Disse biosurfaktantene kommer fra lektiner og deres derivater, noe som forbedrer kvaliteten og i tillegg smaker..
I landbruket brukes biooverflatemidler til biologisk bekjempelse av patogener (sopp, bakterier, virus) i avlinger.
En annen bruk av biosurfaktanter i landbruket er å øke tilgjengeligheten av mikronæringsstoffer fra jorden..
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.