生物表面活性剂优点与应用技术分享鼠李糖脂槐糖脂

生物表面活性剂是指由细菌、酵母、真菌等微生物和其它生命体系产生的表面活性物质。微生物以各种化学物质为食，副产生物表面活性剂，因此生物表面活性剂是微生物的代谢产物。如果使这一生物合成过程在体外进行，例如通过在含有营养物质的培养液中发酵，就能以工业级的规模生产生物表面活性剂。近年来采用休止细胞、固相细胞和代谢调节等手段，可使代谢产物的产率大大提高，从而使工艺简化，成本降低，相关产品可与一些化学法生产的表面活性剂相竞争，还可以合成难以用化学方法合成的产物，以及引进新的化学基团等。

生物表面活性剂是一种可降解的表面活性剂。生物表面活性剂不仅具有增溶、乳化、润湿、发泡、分散、降低表面张力等表面活性剂所共有的性能，与其他通过化学合成或石油炼制法生产的表面活性剂相比，还具有无毒、可生物降解、生态安全以及高表面活性等优点，在石油领域具有广阔的应用前景。生物表面活性剂作为生物表面活性剂毒性低，与人体和环境相容性好，具有良好的乳化、分散、增溶等特性，在石油钻采等领域具有研究和开发价值，已应用于石油工业。

生物表面活性剂易于被生物完全降解，无毒性，在生态学上是安全的。因此生物表面活性剂较合成表面活性剂更易被接受，在许多行业领域具有很大吸引力，例如在农业、建筑业、食品与饮料、工业清洗、皮革工业、乳液聚合、造纸与金属业、纺织品加工、化妆品配方、制药石油和石油化工以及三次采油(EOR)等行业。不仅如此，近年来生物表面活性剂又开辟了许多新的应用领域，如用于生物修复，作为抗菌剂和免疫调节剂，在基因治疗中作为便利的DNA释放剂等。

生物表面活性剂不仅具有化学表面活性剂具有的各种表面性能，而且还拥有下列优点：

1、适应范围广，几乎可以用于各种领域；

2、分子结构类型多样，部分类型具有许多特殊的官能团，表面性能优异；

3、生物毒性极低、对环境友好，100%可生物降解；

4、适用于极端温度、pH和盐度。

除此之外，能称得上生物表面活性剂它必须具备以下条件：

1、生物来源

生物表面活性剂是指微生物来源的表面活性剂，而非用化学合成方法制得的产品，其一般为某种功能微生物的代谢产物，经提纯而得。

2、原料天然绿色

从工业化角度而言，生物表面活性剂一般采用糖或植物油等植物来源的原料作为主要碳源（少数使用醇类）。方便微生物利用，产率高，最主要是安全易得，成本相对较低。而科研方向有可能会采用矿物油来源的长链烷烃等。

3、“绿色”工艺

生物表面活性剂的生产工艺采用发酵+物理提取才是最“绿色”的保证，任何化学合成、或发酵后采用有机溶剂萃取的工艺都不能称为“绿色”工艺。

虽然生物表面活性剂是“可生物降解的表面活性剂”，但“可生物降解表面活性剂”并非只有生物表面活性剂，最典型的当属烷基糖苷（APG）。很多APG生产企业标称产品为生物表面活性剂，而APG是完全的化学合成产品，只能称为可降解绿色合成表面活性剂。

只有生物来源，采用天然原料，经“绿色”工艺生产的产品才可保证其低生物毒性及无化学残留。

从分子结构看，生物表面活性剂包括简单脂类、复杂脂类或类脂衍生物等。与常规表面活性剂类似，这些物质的分子中包含非极性的疏水基团和极性的亲水基团，其中非极性基团大多为脂肪酸链或烃链，极性基团则多种多样，有脂肪酸的羟基，单或双磷酸酯基团，多羟基基团或糖、多糖，缩氨酸等。根据亲水基的类别，通常将生物表面活性剂分为糖脂系、酰基缩氨配系、磷脂系、脂肪酸系以及高分子系等几大类。

糖脂系生物表面活性剂

糖脂系生物表面活性剂是生物表面活性剂中最主要的一种，主要品种糖脂、海糖脂、槐糖脂等。

鼠李糖脂

鼠李糖脂是由假单胞菌或伯克氏菌类产生的一种生物代谢性质的生物表面活性剂。同时也是一种研究时间最长、应用技术最为成熟的一种生物表面活性剂。它在土壤、水体和植物中都自然存在。它属于一种糖脂类的阴离子表面活性剂。

鼠李糖脂的结构多达几十种，一般在学术界经常看到双鼠李糖脂和单鼠李糖脂的表述。

鼠李糖脂是由微生物产生的阴离子生物表面活性剂，它们不仅溶于甲醇、氯仿和乙醚，在碱性水溶液中也表现出良好的溶解特性。它兼具良好的化学和生物特性。具有油、水两亲性，可以降低水表面张力，可以作为润湿剂、乳化剂和发泡剂使用，鼠李糖脂生物表面活性剂可以在温度、pH值及盐度处于极端状况下使用，并且无毒，可以生物降解。

目前它比较广泛的应用于石油工业、绿色农业和生态环境方面，此外在食品行业、化妆品、医疗方面也有较大的应用潜力。

食品领域的应用

目前鼠李糖脂在食品方面多用作增大烘焙体积的膨大剂和调味剂，其食用安全性已通过了美国环保署（EPA）的食用安全认证。

日化领域的应用

鼠李糖脂除了具备良好的表面活性外，还具备良好的细胞通透性，其来源于生物，具有良好的无毒害可降解特性。这些特点使其可广泛应用于各种日化产品中。

日化工业使用大量的表面活性剂，它们几乎在每种产品中都存在。

鼠李糖脂是天然的产物，在润肤霜，洗发水，肥皂，和大多数化妆品中，将取代石油来源的表面活性剂和乳化剂，如SLS，SDS或NADS。

槐糖脂

槐糖脂（sophorolipid）是由假丝酵母菌以糖和植物油等为碳源，经一定条件的发酵工艺产生的微生物次级代谢产物。其具有常规表面活性剂所具有的增溶、乳化、润湿、发泡、分散、降低表面张力等通用性能，而且还具有无毒、100%可生物降解、耐温、耐高盐、适应pH范围广及对环境友好等特性。槐糖脂与常见的鼠李糖脂比，性能相近，分子量较大，属一种低泡型表面活性剂，相比更适用于工业和民用清洗、化妆品等领域。

槐糖脂应该是已知工业化最早的生物表面活性剂，已经有工业化生产的包括中国、韩国、日本、比利时、德国、美国、法国的有关企业。但大部分企业并没有将槐糖脂作为商品直接出售，而是开发成了终端应用品。比如日本、德国、法国、比利时的某些企业将产品直接作为一种保密成份，生产出化妆品、民用洗护用品等大量出售，这其中就有几家是国际知名品牌。有直接商品销售的只有中国和日本各一家企业，比较常见的产品规格为50%含量的产品。

槐糖脂产品工业化主要采用发酵工艺和物理提纯技术，产品纯净度及浓度是现有工业批量产品中最高的。这主要是因为其发酵得率较高，提取容易。科研最高报道的发酵水平有400g/L，但工业化只能达到150-250g/L。

虽然这种生物表面活性剂的工业化起步较早，但由于被几家大型国际企业保密使用，并未得以大面积应用于相关行业领域中。不过随着生产企业的不断增加及市场对环保产品的急迫需求，槐糖脂将很快得到广范应用。

免责声明：本文部分内容及部分图片为转载，仅为交流学习，文章版权归原作者所有，如涉及版权问题或者不愿意转载，请留言与我们联系，我们将在第一时间删除。