Biosurfattanti

I biosurfattanti sono composti biologici emulsionanti prodotti dai microrganismi, che possono pulire le acque e i terreni contaminati

Cosa sono i biosurfattanti?

IL Biosurfattanti Sono composti biologici anfifilici prodotti da microrganismi come lieviti, batteri e funghi filamentosi. Sono escreti o trattenuti come parte della membrana cellulare microbica. Gli viene detto biosurfattante perché provengono da un organismo vivente. 

Anche alcuni biosurfattanti sono prodotti da processi biotecnologici, usando enzimi che agiscono su un composto chimico biologico o un prodotto naturale.

Tra i biosurfattanti naturali, possono essere menzionate saponine vegetali come il fiore di Cayena (Ibisco sp.), Lecitina, succhi biliari di mammiferi o tensioattivo polmonare umano (con funzioni fisiologiche molto importanti).

Inoltre, gli aminoacidi e i loro derivati, betainer e fosfolipidi, i prodotti naturali di origine biologica sono biosurfattanti.

Classificazione dei biosurfattanti

Secondo la natura della carica elettrica nel polare o nella testa

I biosurfattanti possono essere raggruppati nelle seguenti categorie, secondo la carica elettrica della loro testa polare:

Biosurfattanti anionici

Hanno un carico negativo sull'estremità polare, spesso a causa della presenza di un gruppo di solfonato -so₃^-.

Biosurfattanti cationici

Hanno una carica positiva in testa, generalmente un gruppo di ammonio quaternario NR₄⁺, dove r rappresenta una catena di carbonio e idrogeno.

Anfotoro biosurfattanti

Hanno le due cariche, positive e negative nella stessa molecola.

Biosurfattanti non -ionici

Non hanno ioni elettrici o carichi nelle loro teste.

Secondo la sua natura chimica

Secondo la loro natura chimica, i biosurfattanti sono classificati nei seguenti tipi:

Biosurfattanti glucolipidi

I glicolipidi sono molecole che hanno una parte di lipidi o grassi e una parte dello zucchero nella loro struttura chimica.

I biosurfattanti più noti sono glicolipidi. Quest'ultimo è costituito da zuccheri solfati come glucosio, galattosio, cloen, ramnosa e galattosio.

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Tra i glucolipidi, i più noti ci sono i Ramnolipidi, bio -emulsionanti che sono stati molto studiati, di elevata attività emulsionante e elevata affinità da parte di molecole organiche idrofobiche (che non si dissolvono in acqua).

Sono considerati i tensioattivi più efficaci per la rimozione dei composti idrofobici nei terreni contaminati.

Come esempi di ramnolipidi, possono essere menzionati i tensioattivi che producono i batteri del genere Pseudomonas.

Ci sono altri glucolipidi, prodotti da Torulopsis sp., Con attività biocida e utilizzata in cosmetici, anti -pica, prodotti batteriostatici e come deodoranti del corpo.

Lipoproteine ​​e lipopeptidi dei biosurfattanti

Le lipoproteine ​​sono composti chimici che hanno una parte di lipidi o grassi e un'altra parte della proteina nella loro struttura.

Per esempio, Bacillus subtilis È un batterio che produce lipopeptidi chiamati surfoptine. Questi sono uno dei più potenti biosurfattanti che riducono la tensione di superficie.

Le surficine hanno la capacità di produrre lisi degli eritrociti (rottura dei globuli rossi). Inoltre, possono essere usati come biocidi dei parassiti come piccoli roditori.

Biosurfattanti acidi grassi

Alcuni microrganismi possono ossidare gli alcani (catene di carbonio e idrogeno) in acidi grassi che hanno proprietà di tensioattivo.

Biosurfattanti fosfolipidi

I fosfolipidi sono composti chimici che hanno gruppi di fosfato (PO₄^3-), Uniti a una parte con la struttura lipidica. Fanno parte delle membrane di microrganismo.

Alcuni batteri e lieviti che si nutrono di idrocarburi, quando crescono nei substrati di alceum, aumentano la quantità di fosfolipidi nella loro membrana. Per esempio, Acinetobacter sp., Tiobacillus tioxidans E Rhodococcus eritropoli.

Biosurfattanti polimerici

I biosurfattanti polimerici sono macromolecole ad alto peso molecolare. I biosurfattanti più studiati di questo gruppo sono: complessi di emulina, liposano, mannoproteina e polisaccaride-proteina.

Ad esempio, batteri Acinetobacter calcoaceticus Produce emul poliianionico. È anche uno dei più potenti stabilizzatori di emulsione conosciuti.

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Il liposano è un emulsionante extracellulare, solubile in acqua, formata da polisaccaridi e proteina di Candida lipolytica.

Saccharomyces cerevisae Produce grandi quantità di amnoproteine ​​con eccellente attività emulsionante di oli organici, alcani e solventi.

Secondo il suo peso molecolare

I biosurfattanti sono classificati in due categorie:

Biosurfattanti a basso peso molecolare

Con piccole tensioni di superficie e interfacciale. Ad esempio, Ramnolipids.

Biosurfattanti polimerici elevati molecolari

Che si uniscono fortemente alle superfici, come i bioemuls alimentari.

Produzione biosurfattante

Per la produzione di biosurfattanti, le colture di microrganismo sono utilizzate nei bioreattori. La maggior parte di questi microrganismi sono isolati da mezzi contaminati, come luoghi di rifiuti industriali o tombe idrocarburiche scartate dall'industria petrolifera.

La produzione efficiente di biosurfattanti dipende da diversi fattori, come la natura del substrato o la fonte di carbonio utilizzata come mezzo di coltura e il suo grado di salinità. Inoltre, dipende da fattori come la temperatura, la disponibilità di pH e ossigeno.

Applicazioni biosurfattanti

Attualmente, esiste un'enorme domanda commerciale per i biosurfattanti, perché i tensioattivi ottenuti dalla sintesi chimica (dai derivati ​​del petrolio) sono tossici, non biodegradabili e, pertanto, hanno regolamenti ambientali per il loro uso.

Questi problemi hanno generato un notevole interesse per i biosurfattanti come alternative biodegradabili e non tossiche.

I biosurfattanti hanno applicazioni in molti campi, come:

Industria petrolifera

I biosurfattanti sono usati nell'estrazione di petrolio e biorisanamento (decontaminazione con organismi viventi) di idrocarburi. Esempio: il biosurfattante di Arthrobacter sp.

Vengono anche applicati nei processi di biodesulforazione (eliminazione dello zolfo mediante microrganismi) di petrolio. Sono state usate le specie del genere Rhodococcus.

Igiene ambientale

I biosurfattanti sono usati nella biorisedio dei terreni contaminati da metalli tossici, come uranio, cadmio e piombo (biosurfattanti di Pseudomonas spp. E Rhodococcus spp.).

Sono anche utilizzati nei processi di biorremediazione e biorremadiazione idrica contaminati da veste di benzina o petrolio.

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Per esempio, Aeromonas sp. Produce biosurfattanti che consentono la degradazione dell'olio o la riduzione di grandi molecole a quelle più piccole, che fungono da nutrienti per microrganismi, batteri e funghi.

Nei processi industriali

I biosurfattanti vengono utilizzati nel settore dei detergenti e delle pulizie, poiché migliorano l'azione di pulizia quando si dissolvono i grassi che si sono sporchi indumenti o superfici, nell'acqua di lavaggio.

Sono anche usati come composti chimici ausiliari nell'industria tessile, nella carta e nell'avere.

Nell'industria cosmetica e farmaceutica

Nel settore dei cosmetici, Bacillus licheniformis Produce biosurfattanti che sono usati come prodotti anti -pica, batteriostatici e deodoranti.

Alcuni biosurfattanti sono usati nell'industria farmaceutica e biomedica a causa della loro attività antimicrobica e/o antimometrica.

Nell'industria alimentare

Nell'industria alimentare, i biosurfattanti vengono utilizzati nella produzione di maionese (che è un'emulsione di acqua, uova e olio). Questi biosurfattanti provengono da lectina e dai loro derivati, che migliorano la qualità e il sapore inoltre.

In agricoltura

In agricoltura i biosurfattanti sono usati per il controllo biologico dei patogeni (funghi, batteri, virus) delle colture.

Un altro uso di biosurfattanti in agricoltura è l'aumento della disponibilità di micronutrienti del suolo.

Riferimenti

1. Comeotra, s.S. E Makkar, R.S. (2004). Recenti applicazioni di biosurfattanti come molecole biologiche e immunologiche. Opinioni attuali in microbiologia. 
2. Mulligan, c.N. (2005). Applicazioni ambientali per i biosurfattanti. Ambiente di inquinamento.