Biosurfaktanty w produktach kosmetycznych i wyrobach chemii gospodarczej

• Strona główna
• Artykuły
• Biosurfaktanty w produktach kosmetycznych i wyrobach chemii gospodarczej

Data publikacji: 2019-11-03 / Autor: Beata W. Domagalska, BeWuDe - Szkolenia i recepturowanie

Obecnie dąży się do zastępowania surfaktantów syntetycznych ich ekologicznymi (naturalnymi) odpowiednikami – biosurfaktantami. Biosurfaktanty obniżają napięcie powierzchniowe oraz międzyfazowe cieczy, ulegają micelizacji powyżej cmc (ang. critical micellar concentration) i co istotne są produkowane z surowców odnawialnych (cukry, oleje roślinne, odpady – śmieci) przez bakterie, drożdże i grzyby lub bezpośrednio przez rośliny (np. saponiny). Określenie „biosurfaktanty” stosuje się również dla surfaktantów otrzymanych w procesie syntezy enzymatycznej.

Przeszukując bazy patentów, można znaleźć ponad 2000 patentów na temat biosurfaktantów począwszy od metod produkcji tych związków poprzez syntezę związków chemicznych w obecności biosurfaktantów, zastosowanie biosurfaktantów przy trzeciorzędowym wydobyciu ropy naftowej aż do zastosowań kosmetycznych, w farmacji, w agrochemii, bioremediacji gruntów i w chemii gospodarczej.

Właściwości fizykochemiczne biosurfaktantów są analogiczne do właściwości surfaktantów syntetycznych, jednak biosurfaktanty charakteryzują się niższą toksycznością, dobrą biodegradowalnością, niskim potencjałem drażniącym i lepszą kompatybilnością ze skórą. W związku z tym w przemyśle kosmetycznym biosurfaktanty znajdują zastosowanie jako emulgatory, koemulgatory, solubilizatory i substancje aktywne. Główne właściwości biosurfaktantów, które wykorzystuje się w wyrobach chemii gospodarczej, to zdolność do zwilżania tkaniny/powierzchni oraz emulgowania zabrudzeń (m.in. tłuszczowych) w kąpieli myjącej.

Charakterystyka biosurfaktantów

Podział biosurfaktantów został oparty na różnicach w ich budowie. Wymienia się cztery główne grupy biosurfaktantów: fosfolipidy i kwasy tłuszczowe, lipopeptydy, glikolipidy i biosurfaktanty wielkocząsteczkowe (polimerowe). Osobną grupę stanowią saponiny zbudowane z hydrofobowego aglikonu i hydrofilowego fragmentu cukrowego. Spośród glikolipidów najczęściej są stosowane soforolipidy (SL), ramnolipidy (RL), cellobiozolipidy, mannozyloerytrytylolipidy (MEL), mannozylomannitylolipidy (MML) i lipidy trehalozowe (LT). Dostępne SL są produkowane głównie przy wykorzystaniu drożdży z gatunku Candida (substraty: cukry, alkany) i mogą obniżać napięcie powierzchniowe wody nawet do 25 mN/m.
Aby przekroczyć cmc trzeba użyć od 5 do 100 mg/l biosurfaktantu. HLB soforolipidów wynosi 10-13. Forma laktonowa SL wykazuje aktywność charakterystyczną dla biocydów. Forma kwasowa wykazuje lepszą zdolność pianotwórczą i lepszą rozpuszczalność w wodzie niż forma laktonowa. Znajdują zastosowanie w detergentach do mycia naczyń, czyszczenia powierzchni, ale także jako substancje o działaniu nawilżającym i ograniczającym działanie drażniące w kosmetyce. W produktach kosmetycznych SL występują pod nazwą INCI: Rapeseed Sophorolipids, Madhua Longifolia Sophorolipids, Hydrolyzed Palm Sophorolipids, Candida Bombicola/Glucose/Methyl Rapeseed Ferment, Hydrolyzed Candida Bombicola/ Glucose/Rapeseed Acid Ferment Extract, Candida Bombicola/Glucose / […] Oil Fermen tExtract Filtrate.

Kolejną grupą biosurfaktantów są RL, produkowane m.in. przez mikroorganizmy rodzaju Pseudomonas (substraty: glicerol, alkany). Wydajność takiej produkcji to ok. 100 g/L. Zdolność RL do obniżania napięcia powierzchniowego jest porównywalna do SL (γ = 36-29 mN/m). CMC wynosi 10-230 mg/l.

RL charakteryzują się zdolnością do emulgowania substancji hydrofobowych, wykazują aktywność przeciwdrobnoustrojową, np. względem Bacillus subtilis. Dodatkowo działają antyfitowirusowo oraz niszczą zoospory. Stosuje się je przede wszystkim w procesach bioremediacji gruntów przy usuwaniu kationów Cd i Pb, redukcji jonów chromu(VI) do chromu(III) w wodzie, ale także w układach myjących i piorących. W produktach kosmetycznych RL występują pod nazwą INCI Rhamnolipids. MEL produkowane przez Pseudozyma sp. obniżają napięcie powierzchniowe wody do 33 mN/m. Ich cmc może osiągać wartość porównywalną do cmc surfaktantów cukrowych (10^-6 mol/L), a HLB wynosi 8-12.  Charakteryzują się dużą zdolnością emulgującą względem oleju sojowego (większa niż dla Polysorbate 80). Podobnie jak pozostałe dwie grupy glikolipidów MEL wykazują aktywność przeciwdrobnoustrojową. Dodatkowo wykazują aktywność immunologiczną i neurologiczną. Zaletą jest ich stabilność termiczna (do 90°C) oraz odporność na ekstremalną kwasowość środowiska (pH 4-10). Podobnie jak RL wykazują zdolność do usuwania kationów Zn, Ni i Cu z zanieczyszczonej gleby. Jednak wydajność tego procesu jest wyraźnie gorsza niż przy zastosowaniu RL. MEL są składnikiem surowców kosmetycznych, takich jak np. Pseudozyma Epicola/Camellia Sinensis Seed Oil/Glucose/Malt Extract/Soybean Flour/Yeast Extract Ferment Filtrate, Pseudozyma Epicola/[...] Seed Oil Ferment Extract Filtrate, Pseudozyma Epicola/Soybean Flour/Apricot Kernel Oil/Olive Fruit Oil/Sunflower Seed Oil/Sweet Almond Oil/Leonurus Sibiricus Extract Ferment Extract Filtrate, Pseudozyma Tsukubaensis/Olive Oil/Glycerin/Soy Protein Ferment.

CAŁY ARTYKUŁ DOSTĘPNY JEST W NR 3/2019 KWARTALNIKA "CHEMIA I BIZNES. RYNEK KOSMETYCZNY I CHEMII GOSPODARCZEJ". ZAPRASZAMY.

przemysł kosmetycznydetergentychemia gospodarczasurfaktantybiosurfaktanty