生物表面活性剂的种类与性质

一、生物表面活性剂的种类与性质

1.生物表面活性剂的种类及其微生物来源

化学合成表面活性剂是根据它们的极性基团来分类。而生物表面活性剂则不同，主要依据它们的化学组成和微生物来源分类。生物表面活性剂具有特定的结构，亲水基团一般是氨基酸或多肽、阴离子或阳离子、寡糖、二糖或多糖。亲脂基团一般是一种或几种脂肪酸的烃链，它可以是饱和的或不饱和的，脂肪酸通过一个糖脂键或酰胺键与亲水基团相连。大多数生物表面活性剂是中性或带负电的，带负电是由于羟基的原因。与其结构相应，生物表面活性剂主要可以分为五大类:糖脂、脂肪酸和磷脂、脂肽和脂蛋白、多聚生物表面活性剂和特殊生物表面活性剂。有多种微生物可以合成不同类型的生物表面活性剂，特别是生长在不溶于水的底物中时。大多数生物表面活性剂是由细菌合成的，有些酵母、真菌也能合成某些表面活性剂，表14-7列出了生物表面活性剂的主要种类及其典型的微生物来源。

表14-7　　生物表面活性剂的种类及其微生物来源

大多数生物表面活性剂是糖脂。糖脂类化合物多数是碳水化合物连接在长链脂肪酸上，如鼠李糖脂的基本结构是戊碳单糖鼠李糖分子，两个鼠李糖分子构成双糖组成表面活性剂的亲水基团，疏水基团是乙缩醛，脂类部分包括脂和羧基。用核磁共振和质谱分析鼠李糖脂的结构是L-鼠李糖或L-鼠李糖-L-鼠李糖。

2.生物表面活性剂的性质

临界胶束浓度(cmc)和表面(界面)张力是表面活性剂的主要性能指标，表14-8列出了几种常见化学合成表面活性剂和生物表面活性剂的性能参数。理想的表面活性剂应在水相和油相中都有一定的溶解度，并能在低浓度下形成较低的界面张力。在迄今所见的报道中，单一的生物表面活性剂使十六碳烷达到的最低的界面张力是0 016mN/m。

生物表面活性剂通常比合成表面活性剂化学结构更为复杂和庞大，单个分子占据更大的空间，因而显示出较低的临界胶束浓度(表14-8)。与化学合成表面活性剂相比，生物表面活性剂具有选择性好、用量少、无毒，能够被生物完全降解，不对环境造成污染，可用微生物方法引入化学方法难以合成的新化学基团等特点。另外，用微生物发酵生产，工艺简便，当发酵技术进一步成熟和产量达到一定规模后，生产成本可望进一步降低，进而可广泛应用于工业、农业、医药以及人们日常生活用品等各个领域。

表14-8　　几种化学表面活性剂和生物表面活性剂的性能比较