Yüzey aktif maddeler ve biyo yüzey aktif maddeler ne için, örnekler ve kullanım



bir yüzey aktif madde bir sıvı maddenin yüzey gerilimini azaltabilen, iki faz arasındaki bir ara yüze ya da temas yüzeyine etkiyen, örneğin su-hava ya da su-yağ gibi kimyasal bir bileşiktir..

Sürfaktan terimi İngilizce kelimesinden gelir. Yüzey Aktif Madde, sırayla ifadenin kısaltmasından türetilmiştir. sörfas aktif madde, bu, arayüzey ya da yüzey etkinliğine sahip İspanyol ajanı anlamına gelir..

İspanyolca'da "yüzey aktif madde" kelimesi, kimyasal bir bileşiğin yüzey veya yüzey gerilimi üzerindeki etki kapasitesine atıfta bulunarak kullanılır. Yüzey gerilimi, sıvıların yüzeylerini arttırması gereken bir direnç olarak tanımlanabilir..

Su, yüksek bir yüzey gerilimine sahiptir, çünkü molekülleri birbirine çok kuvvetli bir şekilde bağlanır ve yüzeyine basınç uygulandığında ayrılmaya direnç gösterir..

Örneğin, "ayakkabıcı" gibi bazı su böcekleri (Gerris lacustris), Su üzerinde yüzeyde film oluşmasını sağlayan su yüzey gerilimi sayesinde batmadan su üzerinde hareket edebilir..

Ayrıca, su yüzeyinin üzerinde çelik bir iğne tutulur ve suyun yüzey gerilimi nedeniyle batar..

indeks

  • 1 Sürfaktanların yapısı ve çalışması
  • 2 Sürfaktanlar ne için??
  • 3 Biyo yüzey aktif maddeler: biyolojik kökenli yüzey aktif maddeler
    • 3.1 Biyo yüzey aktif madde örnekleri
  • 4 Biyo yüzey aktif maddelerin sınıflandırılması ve örnekler
    • 4.1 - Polar veya baş kısımdaki elektrik yükünün yapısına göre
    • 4.2 - Kimyasal yapısına göre
    • 4.3 - Moleküler ağırlığına göre
  • 5 Biyo yüzey aktif maddelerin üretimi
  • 6 Biyo yüzey aktif maddelerin uygulamaları
    • 6.1 Petrol endüstrisi
    • 6.2 Çevresel temizlik
    • 6.3 Endüstriyel süreçlerde
    • 6.4 Kozmetik ve ilaç endüstrisinde
    • 6.5 Gıda endüstrisinde
    • 6.6 Tarımda
  • 7 Kaynakça

Sürfaktanların yapısı ve çalışması

Tüm kimyasal yüzey aktif maddeler veya yüzey aktif maddeler doğaya aittir amfifilik, yani, ikili bir davranışa sahiptirler, çünkü polar ve polar olmayan bileşikleri çözebilirler. Sürfaktanlar yapılarında iki ana parçaya sahiptir:

  • Suya ve kutupsal bileşiklere benzer bir hidrofilik kutup başı.
  • Polar olmayan bileşiklerle ilişkili polar olmayan bir hidrofobik, lipofilik kuyruk.

Kutup başı iyonik olmayan veya iyonik olabilir. Sürfaktan veya apolar kısmın kuyruğu bir karbon ve hidrojen alkil veya alkilbenzen zinciri olabilir.

Bu özel yapı, yüzey aktif cismi kimyasal bileşiklerine çift, amfifilik bir davranış verir: bileşikler veya polar fazlar için afinite, suda çözünür ve ayrıca suda çözünmeyen, polar olmayan bileşikler için afinite.

Genel olarak, yüzey aktif cisimleri suyun yüzey gerilimini azaltır, bu da bu sıvının daha fazla genleşmesine ve akmasına izin vererek komşu yüzeyleri ve fazları nemlendirir..

Sürfaktanlar ne için??

Sürfaktan kimyasal bileşikleri, etkinliklerini yüzeyler veya arayüzler üzerinde gösterir..

Suda çözündüklerinde, su-yağ veya su-hava arayüzlerine göç ederler, örneğin:

  • Suda çözünmeyen veya zayıf çözünür bileşiklerin dağıtıcıları ve çözündürücüleri.
  • Humectantlar, çünkü suyun buradaki çözünmeyen fazlara geçişini tercih ederler..
  • Yağ ve mayonez suyu gibi suda ve suda çözünmeyen bileşiklerin emülsiyon stabilizatörleri.
  • Bazı yüzey aktif maddeler lehine, diğerleri köpük oluşumunu engeller.

Biyo yüzey aktif maddeler: biyolojik kökenli yüzey aktif maddeler

Sürfaktan ajan canlı bir organizmadan geldiğinde, buna bir biyo yüzey aktif madde denir.

Daha katı bir anlamda, biyo yüzey aktif maddeler, maya, bakteri ve filamentli mantarlar gibi mikroorganizmalar tarafından üretilen, amfifilik biyolojik bileşikler (suda ve yağda çözünür olan çift kimyasal davranışa sahip) olarak kabul edilir..

Biyo yüzey aktif maddeler mikrobiyal hücre zarının bir parçası olarak atılır veya tutulur.

Ayrıca, bazı biyolojik yüzey aktif maddeler biyolojik bir kimyasal bileşik veya doğal ürün üzerinde etkili enzimler kullanılarak biyoteknolojik işlemlerle üretilirler..

Biyo yüzey aktif madde örnekleri

Doğal biyo yüzey aktif maddeler arasında, acı çiçeği gibi bitkilerin saponinlerinden söz edebiliriz (ebegümeci sp.) lesitin, memelilerin safra suları veya insan pulmoner yüzey aktif cismi (çok önemli fizyolojik fonksiyonlarla).

Ek olarak, amino asitler ve bunların türevleri, betainleri ve fosfolipitleri, biyolojik kökenli tüm bu doğal ürünlerdir..

Biyo yüzey aktif maddelerin sınıflandırılması ve örnekler

-Kutupsal veya baş kısımdaki elektrik yükünün yapısına göre

Biyo yüzey aktif maddeler, polar kafanızın elektrik yüküne bağlı olarak aşağıdaki kategorilerde gruplandırılabilir:

Anyonik biyo yüzey aktif maddeler

Kutup ucunda, çoğunlukla bir sülfonat grubunun varlığından dolayı negatif yükü vardır.3-.

Katyonik biyo yüzey aktif maddeler

Kafasında, genellikle bir kuaterner amonyum grubu NR olan pozitif yükleri var.4+, burada R, bir karbon ve hidrojen zincirini temsil eder.

Amfoterik biyo yüzey aktif maddeler

Aynı molekül içinde pozitif ve negatif olmak üzere iki yüke sahiptirler.

İyonik olmayan biyo yüzey aktif maddeler

Kafalarında iyon veya elektrik yükü yoktur.

-Kimyasal yapısına göre

Kimyasal yapılarına göre, biyo yüzey aktif maddeler aşağıdaki tiplere ayrılır:

Glikolipid biyo yüzey aktif maddeler

Glikolipitler, kimyasal yapılarında bir lipit veya yağ parçası ve bir şeker parçası bulunan moleküllerdir. En bilinen biyo yüzey aktif maddeler glikolipitlerdir. İkincisi, glikoz, galaktoz, mannoz, rhamnoz ve galaktoz gibi şeker sülfatlarından oluşur..

Glikolipitler arasında en iyi bilinenler, rahnolipitler, çok çalışılmış olan biyo-emülsifleştiriciler, yüksek emülsifiye edici aktivite ve hidrofobik organik moleküller (suda çözünmeyen) için yüksek afinitedir.

Bunlar, kirlenmiş topraktaki hidrofobik bileşiklerin uzaklaştırılmasında en etkili yüzey aktif cisimleri olarak kabul edilir..

Rhamnolipidlerin örnekleri olarak, cinsin bakterilerini üreten yüzey aktif maddelerden söz edilebilir. Pseudomonas.

Tarafından üretilen başka glikolipitler de vardır. Torulopsisten sp., biyosidal aktiviteye sahip ve kozmetikte, kepek önleyici, bakteriyostatik ürünler ve vücut deodorantları olarak kullanılır.

Biyo yüzey aktif maddeler lipoproteinler ve lipopeptitler

Lipoproteinler, yapılarında lipid veya yağın bir kısmı ve proteinin başka bir kısmı olan kimyasal bileşiklerdir..

Örneğin, Bacillus subtilis surfactins adı verilen lipopeptitler üreten bir bakteridir. Bunlar, en güçlü yüzey gerilimi azaltan biyo yüzey aktif maddelerdir.

Surfactin'ler, memelilerin eritrositlerinin (kırmızı kan hücrelerinin yırtılması) lizisini üretme kabiliyetine sahiptir. Ayrıca, küçük kemirgenler olarak zararlı biyositler olarak da kullanılabilirler..

Biyo yüzey aktif maddeler yağ asitleri

Bazı mikroorganizmalar, alkanları (karbon ve hidrojen zincirleri) yüzey aktif madde özelliklerine sahip yağ asitlerine oksitleyebilirler.

Fosfolipid biyo yüzey aktif maddeler

Fosfolipitler, fosfat gruplarına sahip kimyasal bileşiklerdir (PO43-), lipit yapılı bir kısma tutturulur. Bunlar mikroorganizmaların zarlarının bir parçasıdır.

Alkan substratlar üzerinde büyüdüklerinde hidrokarbonlarla beslenen bazı bakteri ve mayalar, zarlarındaki fosfolipitlerin miktarını arttırır. Örneğin, Acinetobacter sp., Tiyobakillus tioksidanları ve Rhodococcus eritropolis.

Polimerik biyo yüzey aktif maddeler

Polimerik biyo yüzey aktif maddeler, molekül ağırlığı yüksek olan makromoleküllerdir. Bu grubun en çok çalışılan biyo yüzey aktif maddeleri: emulsan, liposan, mannoprotein ve polisakarit-protein kompleksleri.

Örneğin, bakteri Acinetobacter calcoaceticus sudaki hidrokarbonlar için çok etkili bir biyo-emülsifleştirici olan polianyonik emulsan (birkaç negatif yük ile) üretir. Aynı zamanda bilinen en güçlü emülsiyon stabilizatörlerinden biridir..

Liposan, polisakkaritler ve proteinlerinin oluşturduğu suda çözünür, hücre dışı bir emülgatördür. Candida lipolytica.

Saccharomyces cereviseae Yağların, alkanların ve organik çözücülerin mükemmel emülsifiye edici aktivitesine sahip çok miktarda mannoprotein üretir..

-Moleküler ağırlığına göre

Biyo yüzey aktif maddeler iki kategoride sınıflandırılır:

Düşük moleküler ağırlıklı biyo yüzey aktif maddeler

Küçük yüzey ve arayüzey gerilimleri ile. Örneğin, rhamnolipidler.

Yüksek moleküler ağırlıklı polimerik biyo yüzey aktif maddeler

Bu, gıda biyo-emülsiyonlaştırıcılar gibi yüzeylere kuvvetlice bağlanır.

Biyo yüzey aktif maddelerin üretimi

Biyo yüzey aktif maddelerin üretimi için biyoreaktörlerde mikroorganizma kültürleri kullanılır. Bu mikroorganizmaların çoğu, petrol endüstrisi tarafından atılan endüstriyel atık sahaları veya hidrokarbon çukurları gibi kirli ortamlardan izole edilmektedir..

Biyo-yüzey aktif maddelerin verimli üretimi, substratın doğası veya bir kültür ortamı olarak kullanılan karbon kaynağının yapısı ve tuzluluk derecesi gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Ayrıca, sıcaklık, pH ve oksijen kullanılabilirliği gibi faktörlere de bağlıdır..

Biyo yüzey aktif maddelerin uygulamaları

Şu anda, biyo yüzey aktif maddeler için çok büyük bir ticari talep var, çünkü kimyasal sentez (petrol türevlerinden elde edilen) ile elde edilen yüzey aktif maddeler toksik, biyobozunur olmayan ve bu nedenle kullanımları için çevresel düzenlemelere sahip oldukları için.

Bu problemler biyolojik olarak parçalanabilen, toksik olmayan alternatifler olarak biyo yüzey aktif maddelere de büyük ilgi göstermiştir..

Biyo yüzey aktif maddeler birçok alanda uygulamalara sahiptir, örneğin:

Petrol endüstrisi

Biyo-yüzey aktif maddeler hidrokarbonların yağ ekstraksiyonunda ve biyolojik olarak iyileştirilmesinde (canlı organizmalar ile dekontaminasyon) kullanılır; örnek: biyo-yüzey aktif madde Arthrobacter sp.

Ayrıca petrolün biyo-sülfürizasyon işlemlerinde (mikroorganizmalar kullanılarak kükürtün giderilmesi) uygulanır. Cinsin türleri kullanılmıştır Rhodococcus.

Çevre sanitasyon

Biyo yüzey aktif maddeler, uranyum, kadmiyum ve kurşun gibi toksik metallerin kirlettiği toprakların biyoeşitlenmesinde kullanılır (biyo yüzey aktif maddeler Pseudomonas spp. ve Rhodococcus spp.).

Ayrıca, benzin veya yağ sızıntısı ile kirlenmiş toprak ve suyun biyolojik olarak ıslah işlemlerinde kullanılır..

Örneğin, Aeromonas sp. Mikroorganizmalar bakteri ve mantarları için besin maddesi görevi gören yağın bozulmasına veya büyük moleküllerin daha küçük olanlara indirgenmesine izin veren biyo yüzey aktif maddeler üretir..

Endüstriyel işlemlerde

Biyo yüzey aktif maddeler deterjan ve temizleyici endüstrisinde kullanılır, çünkü çamaşır suyunda veya yüzeyinde kirletici olan yağları çözerek temizleme işlemini geliştirir, yıkama suyunda.

Tekstil, kağıt ve tabaklama endüstrisinde yardımcı kimyasal bileşikler olarak da kullanılırlar..

Kozmetik ve ilaç endüstrisinde

Kozmetik endüstrisinde, Bacillus licheniformis kepek önleyici, bakteriyostatik ve deodorant ürünleri olarak kullanılan biyo yüzey aktif maddeler üretir.

Bazı biyo yüzey aktif maddeler, ilaç ve biyomedikal endüstrisinde, antimikrobiyal ve / veya antifungal aktiviteleri için kullanılmaktadır..

Gıda endüstrisinde

Gıda endüstrisinde, biyo yüzey aktif maddeler mayonez (yumurta suyu ve yağ emülsiyonu) üretiminde kullanılır. Bu biyo yüzey aktif cisimleri, kaliteyi ve ayrıca lezzetini artıran lektinlerden ve bunların türevlerinden gelir..

Tarımda

Tarımda, biyo yüzey aktif maddeler bitkilerin patojenlerinin (mantar, bakteri, virüs) biyolojik kontrolünde kullanılır.

Tarımda biyo-yüzey aktif maddelerin bir başka kullanımı da toprakta mikro besin bulunabilirliğinin artmasıdır.

referanslar

  1. Banat, I.M., Makkar, R.S. ve Cameotra, S.S. (2000). Mikrobiyal yüzey aktif cisimlerinin potansiyel ticari uygulamaları. Uygulamalı Mikrobiyoloji Teknolojisi. 53 (5): 495-508.
  2. Cameotra, S.S. ve Makkar, R.S. (2004). Biyolojik yüzey aktif maddelerin biyolojik ve immünolojik moleküller olarak son uygulamaları. Mikrobiyolojide Güncel Görüşler. 7 (3): 262-266.
  3. Chen, S.Y., Wei, Y.H. ve Chang, J.S. (2007). Yerli ile rhamnolipid üretimi için tekrarlanan pH-stat beslemeli-fermantasyon Pseudomonas aeruginosa Uygulamalı Mikrobiyoloji Biyoteknolojisi. 76 (1): 67-74.
  4. Mulligan, C.N. (2005). Biyo yüzey aktif maddeler için çevresel uygulamalar. Çevre Kirliliği. 133 (2): 183-198.doi: 10.1016 / j.env.pol.2004.06.009
  5. Tang, J., He, J., Xin, X, Hu, H. ve Liu, T. (2018). Biyo-yüzey aktif maddeler, elektrokinetik işlemde tortudan ağır metal çıkarımını arttırdı. Kimya Mühendisliği Dergisi. 334 (15): 2579-2592. doi: 10.1016 / j.cej.2017.12.010.