A surfactant este un compus chimic capabil să reducă tensiunea superficială a unei substanțe lichide, acționând la o interfață sau suprafață de contact între două faze, de exemplu apă-aer sau apă-ulei.
Termenul surfactant provine din cuvântul englez surfactant, care la rândul său este derivat din acronimul expresiei surface agent activ, ceea ce înseamnă în spaniol agent cu activitate interfacială sau de suprafață.
În spaniolă se folosește cuvântul „surfactant”, care se referă la capacitatea unui compus chimic de a acționa asupra tensiunii de suprafață sau interfaciale. Tensiunea superficială poate fi definită ca o rezistență pe care lichidele o au pentru a-și mări suprafața.
Apa are o tensiune superficială ridicată, deoarece moleculele sale sunt strâns legate și rezistă la separare atunci când se exercită presiune pe suprafața lor..
De exemplu, unele insecte acvatice, cum ar fi „cizmarul” (Gerris lacustris), se pot deplasa pe apă fără să se scufunde, datorită tensiunii superficiale a apei, care permite formarea unui film pe suprafața sa.
De asemenea, un ac de oțel rămâne pe suprafața apei și nu se scufundă, datorită tensiunii superficiale a apei..
Indice articol
Toți agenții tensioactivi sau agenții chimici tensioactivi sunt de natură naturală. amfifilic, adică au un comportament dublu, deoarece pot dizolva compuși polari și nepolari. Surfactanții au două părți principale în structura lor:
Capul polar poate fi neionic sau ionic. Coada tensioactivă sau partea apolară poate fi un lanț de carbon și hidrogen alchil sau alchilbenzen.
Această structură deosebită conferă compușilor chimici tensioactivi un comportament dublu, amfifilic: afinitate pentru compuși polari sau faze, solubili în apă și, de asemenea, afinitate pentru compuși nepolari, insolubili în apă..
În general, agenții tensioactivi reduc tensiunea superficială a apei, ceea ce permite acestui lichid să se extindă și să curgă într-un grad mai mare, umezind suprafețele și fazele învecinate..
Substanțele chimice tensioactive își exercită activitatea pe suprafețe sau pe interfețe.
Când sunt dizolvate în apă, ele migrează către interfețele apă-ulei sau apă-aer, de exemplu, unde pot funcționa ca:
Când surfactantul provine dintr-un organism viu, acesta se numește biosurfactant..
Într-un sens mai strict, biosurfactanții sunt considerați compuși biologici amfiphilici (cu comportament chimic dual, solubili în apă și grăsimi), produși de microorganisme precum drojdie, bacterii și ciuperci filamentoase..
Biosurfactanții sunt excretați sau reținuți ca parte a membranei celulare microbiene.
De asemenea, unii biosurfactanți sunt produși prin procese biotehnologice, folosind enzime care acționează asupra unui compus chimic biologic sau a unui produs natural..
Biosurfactanții naturali includ saponine din plante precum floarea de cayenne (Hibiscus sp.), lecitină, sucuri biliare de mamifere sau surfactant pulmonar uman (cu funcții fiziologice foarte importante).
În plus, aminoacizii și derivații lor, betainele și fosfolipidele sunt biosurfactanți, toți acești produse naturali de origine biologică..
Biosurfactanții pot fi grupați în următoarele categorii, pe baza sarcinii electrice a capului lor polar:
Au o sarcină negativă la capătul polar, frecvent datorită prezenței unei grupări sulfonate -SO3-.
Au o sarcină pozitivă pe cap, de obicei un grup de amoniu cuaternar NR4+, unde R reprezintă un lanț de carbon și hidrogen.
Au atât sarcini pozitive, cât și negative pe aceeași moleculă.
Nu au ioni sau încărcături electrice în cap.
În funcție de natura lor chimică, biosurfactanții sunt clasificați în următoarele tipuri:
Glicolipidele sunt molecule care au în structura lor chimică o parte din lipide sau grăsimi și o parte din zahăr. Majoritatea biosurfactanților cunoscuți sunt glicolipide. Acestea din urmă constau din sulfați de zaharuri precum glucoză, galactoză, manoză, ramnoză și galactoză..
Dintre glicolipide, cele mai cunoscute sunt ramnolipidele, bioemulsifianți care au fost studiați pe larg, cu activitate emulsionantă mare și afinitate mare pentru moleculele organice hidrofobe (care nu se dizolvă în apă).
Aceștia sunt considerați cei mai eficienți agenți tensioactivi pentru îndepărtarea compușilor hidrofobi din solurile contaminate..
Exemple de ramnolipide includ agenți tensioactivi produși de bacterii din gen Pseudomonas.
Există alte glicolipide, produse de Torulopsis sp., cu activitate biocidă și utilizat în produse cosmetice, produse anti-mătreață, bacteriostatice și ca deodorante corporale.
Lipoproteinele sunt compuși chimici care au în structura lor o parte din lipide sau grăsimi și o altă parte din proteine.
De exemplu, Bacillus subtilis este o bacterie care produce lipopeptide numite surfactine. Aceștia sunt unul dintre cei mai puternici biosurfactanți care reduc tensiunea superficială..
Surfactinele au capacitatea de a produce liză eritrocitară (descompunerea globulelor roșii) la mamifere. În plus, pot fi folosite ca biocide pentru dăunători, cum ar fi rozătoarele mici..
Unele microorganisme pot oxida alcani (lanțuri de carbon și hidrogen) în acizi grași care au proprietăți tensioactive..
Fosfolipidele sunt compuși chimici care au grupări fosfat (PO43-), atașat la o parte cu structură lipidică. Acestea fac parte din membranele microorganismelor.
Anumite bacterii și drojdii care se hrănesc cu hidrocarburi, atunci când cresc pe substraturi alcanice, măresc cantitatea de fosfolipide din membrana lor. De exemplu, Acinetobacter sp., Thiobacillus thioxidans și Rhodococcus erythropolis.
Biosurfactanții polimerici sunt macromolecule cu greutate moleculară mare. Cei mai studiați biosurfactanți din acest grup sunt: emulsifiază, liposanul, manoproteinele și complexele polizaharide-proteine.
De exemplu, bacteriile Acinetobacter calcoaceticus produce emulgator polianionic (cu diverse sarcini negative), un bioemulsifiant foarte eficient pentru hidrocarburile din apă. Este, de asemenea, unul dintre cei mai puternici stabilizatori de emulsie cunoscuți..
Liposanul este un emulgator extracelular, solubil în apă, format din polizaharide și proteine de Candida lipolytica.
Saccharomyces cereviseae produce cantități mari de manoproteine cu activitate emulsionantă excelentă pentru uleiuri, alcani și solvenți organici.
Biosurfactanții sunt clasificați în două categorii:
Cu tensiuni superficiale și interfaciale mai mici. De exemplu, ramnolipide.
Acestea se leagă puternic de suprafețe, cum ar fi bioemulsificatorii alimentari.
Culturile de microorganisme din bioreactoare sunt utilizate pentru producerea de biosurfactanți. Majoritatea acestor microorganisme sunt izolate din medii contaminate, cum ar fi siturile de deșeuri industriale sau gropile de hidrocarburi eliminate de industria petrolieră..
Producția eficientă de biosurfactanți depinde de mai mulți factori, cum ar fi natura substratului sau a sursei de carbon utilizate ca mediu de cultură și gradul său de salinitate. În plus, depinde de factori precum temperatura, pH-ul și disponibilitatea oxigenului..
În prezent există o cerere comercială uriașă pentru biosurfactanți, deoarece agenții tensioactivi obținuți prin sinteză chimică (din derivați ai petrolului) sunt toxici, ne-biodegradabili și, prin urmare, au reglementări de mediu pentru utilizarea lor..
Aceste probleme au generat un interes considerabil pentru biosurfactanți ca alternative netoxice și biodegradabile..
Biosurfactanții au aplicații în multe domenii, cum ar fi:
Biosurfactanții sunt utilizați în extracția uleiului și în bioremediere (decontaminarea cu organisme vii) a hidrocarburilor; exemplu: biosurfactantul Arthrobacter sp.
Ele sunt, de asemenea, aplicate în procesele de biodesulfurare (îndepărtarea sulfului folosind microorganisme) din petrol. Au fost utilizate specii din gen Rhodococcus.
Biosurfactanții sunt utilizați în bioremedierea solurilor contaminate cu metale toxice, cum ar fi uraniu, cadmiu și plumb (biosurfactanți ai Pseudomonas spp. Da Rhodococcus spp.).
Ele sunt, de asemenea, utilizate în procesele de bioremediere a solurilor și a apei contaminate de deversări de benzină sau petrol..
De exemplu, Aeromonas sp. produce biosurfactanți care permit degradarea uleiului sau reducerea moleculelor mari la altele mai mici, care servesc drept nutrienți pentru microorganisme, bacterii și ciuperci.
Biosurfactanții sunt utilizați în industria detergenților și a produselor de curățat, deoarece îmbunătățesc acțiunea de curățare prin dizolvarea grăsimilor care murdăresc hainele sau suprafețele din apa de spălare..
De asemenea, sunt utilizați ca compuși chimici auxiliari în industria textilă, a hârtiei și a tăbăcăriei..
În industria cosmetică, Bacillus licheniformis produce biosurfactanți care sunt folosiți ca produse anti-mătreață, bacteriostatice și deodorante.
Unii biosurfactanți sunt utilizați în industria farmaceutică și biomedicală pentru activitatea lor antimicrobiană și / sau antifungică..
În industria alimentară, biosurfactanții sunt folosiți la fabricarea maionezei (care este o emulsie de apă și ulei de ouă). Acești biosurfactanți provin din lectine și derivații lor, care îmbunătățesc calitatea și gustul suplimentar..
În agricultură, biosurfactanții sunt utilizați pentru controlul biologic al agenților patogeni (ciuperci, bacterii, viruși) în culturi.
O altă utilizare a biosurfactanților în agricultură este creșterea disponibilității micronutrienților din sol..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.