UN tensioattivo è un composto chimico in grado di ridurre la tensione superficiale di una sostanza liquida, agendo su un'interfaccia o superficie di contatto tra due fasi, ad esempio acqua-aria o acqua-olio.
Il termine tensioattivo deriva dalla parola inglese tensioattivo, che a sua volta deriva dall'acronimo dell'espressione Surfasso agente attivo, che significa in spagnolo agente con attività interfacciale o superficiale.
In spagnolo si usa la parola "tensioattivo", che si riferisce alla capacità di un composto chimico di agire sulla tensione superficiale o interfacciale. La tensione superficiale può essere definita come una resistenza che i liquidi hanno per aumentare la loro superficie.
L'acqua ha un'elevata tensione superficiale perché le sue molecole sono legate molto strettamente e resistono alla separazione quando viene esercitata una pressione sulla loro superficie..
Ad esempio, alcuni insetti acquatici, come "il calzolaio" (Gerris lacustris), possono muoversi sull'acqua senza affondare, grazie alla tensione superficiale dell'acqua, che permette la formazione di un film sulla sua superficie.
Inoltre, un ago d'acciaio rimane sulla superficie dell'acqua e non affonda, a causa della tensione superficiale dell'acqua..
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Tutti gli agenti chimici tensioattivi o tensioattivi sono di natura naturale. anfifilico, vale a dire, hanno un duplice comportamento, perché possono dissolvere composti polari e non polari. I tensioattivi hanno due parti principali nella loro struttura:
La testa polare può essere non ionica o ionica. La coda o parte apolare del tensioattivo può essere una catena alchilica o alchilbenzenica di carbonio e idrogeno.
Questa struttura molto particolare conferisce ai composti chimici tensioattivi un duplice comportamento anfifilico: affinità per composti o fasi polari, solubili in acqua e anche affinità per composti non polari, insolubili in acqua..
In generale, gli agenti tensioattivi riducono la tensione superficiale dell'acqua, che consente a questo liquido di espandersi e fluire in misura maggiore, bagnando le superfici e le fasi vicine..
I prodotti chimici tensioattivi esercitano la loro attività su superfici o interfacce.
Quando disciolti in acqua, migrano verso le interfacce acqua-olio o acqua-aria, ad esempio, dove possono funzionare come:
Quando il tensioattivo proviene da un organismo vivente, viene chiamato biosurfattante..
In senso stretto, i biosurfattanti sono considerati composti biologici anfifili (con duplice comportamento chimico, solubile in acqua e grasso), prodotti da microrganismi come lieviti, batteri e funghi filamentosi..
I biosurfattanti vengono escreti o trattenuti come parte della membrana cellulare microbica.
Anche alcuni biosurfattanti sono prodotti mediante processi biotecnologici, utilizzando enzimi che agiscono su un composto chimico biologico o su un prodotto naturale..
I biosurfattanti naturali includono saponine da piante come il fiore di cayenna (Ibisco sp.), lecitina, succhi biliari di mammiferi o tensioattivo polmonare umano (con funzioni fisiologiche molto importanti).
Inoltre, gli amminoacidi ei loro derivati, betaine e fosfolipidi sono biosurfattanti, tutti questi prodotti naturali di origine biologica..
I biosurfattanti possono essere raggruppati nelle seguenti categorie, in base alla carica elettrica della loro testa polare:
Hanno una carica negativa all'estremità polare, spesso dovuta alla presenza di un gruppo solfonato -SO3-.
Hanno una carica positiva sulla testa, di solito un gruppo di ammonio quaternario NR4+, dove R rappresenta una catena di carbonio e idrogeno.
Hanno cariche sia positive che negative sulla stessa molecola.
Non hanno ioni o cariche elettriche nelle loro teste.
In base alla loro natura chimica, i biosurfattanti sono classificati nelle seguenti tipologie:
I glicolipidi sono molecole che hanno nella loro struttura chimica una parte di lipidi o grassi e una parte di zucchero. La maggior parte dei biosurfattanti conosciuti sono glicolipidi. Questi ultimi sono costituiti da solfati di zuccheri come glucosio, galattosio, mannosio, ramnosio e galattosio..
Tra i glicolipidi, i più noti sono i ramnolipidi, bioemulsionanti ampiamente studiati, con elevata attività emulsionante e alta affinità per le molecole organiche idrofobiche (che non si dissolvono in acqua).
Questi sono considerati i tensioattivi più efficaci per la rimozione di composti idrofobici nei terreni contaminati..
Esempi di ramnolipidi includono tensioattivi prodotti da batteri del genere Pseudomonas.
Esistono altri glicolipidi, prodotti da Torulopsis sp., con attività biocida e utilizzato in cosmetici, prodotti antiforfora, batteriostatici e come deodoranti per il corpo.
Le lipoproteine sono composti chimici che hanno nella loro struttura una parte di lipidi o grassi e un'altra parte di proteine.
Per esempio, Bacillus subtilis è un batterio che produce lipopeptidi chiamati surfattine. Questi sono uno dei più potenti biosurfattanti che riducono la tensione superficiale..
Le surfattine hanno la capacità di produrre la lisi degli eritrociti (rottura dei globuli rossi) nei mammiferi. Inoltre, possono essere utilizzati come biocidi per parassiti come i piccoli roditori..
Alcuni microrganismi possono ossidare gli alcani (catene di carbonio e idrogeno) in acidi grassi che hanno proprietà tensioattive..
I fosfolipidi sono composti chimici che hanno gruppi fosfato (PO43-), attaccato a una parte con una struttura lipidica. Fanno parte delle membrane dei microrganismi.
Alcuni batteri e lieviti che si nutrono di idrocarburi, quando crescono su substrati alcano, aumentano la quantità di fosfolipidi nella loro membrana. Per esempio, Acinetobacter sp., Thiobacillus thioxidans e Rhodococcus erythropolis.
I biosurfattanti polimerici sono macromolecole ad alto peso molecolare. I biosurfattanti più studiati di questo gruppo sono: complessi emulsionanti, liposan, mannoproteine e polisaccaride-proteina.
Ad esempio, i batteri Acinetobacter calcoaceticus produce un emulsionante polianionico (con varie cariche negative), un bioemulsionante molto efficace per gli idrocarburi in acqua. È anche uno dei più potenti stabilizzanti di emulsione conosciuti..
Liposan è un emulsionante extracellulare, solubile in acqua, formato da polisaccaridi e proteine di Candida lipolytica.
Saccharomyces cereviseae produce grandi quantità di mannoproteine con ottima attività emulsionante per oli, alcani e solventi organici.
I biosurfattanti sono classificati in due categorie:
Con tensioni superficiali e interfacciali inferiori. Ad esempio, rhamnolipids.
Che si legano fortemente alle superfici, come i bioemulsionanti alimentari.
Le colture di microrganismi nei bioreattori vengono utilizzate per la produzione di biosurfattanti. La maggior parte di questi microrganismi è isolata da ambienti contaminati, come siti di rifiuti industriali o pozzi di idrocarburi smaltiti 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, il pH e la disponibilità di ossigeno..
Attualmente c'è una grande richiesta commerciale di biosurfattanti, perché i tensioattivi ottenuti per sintesi chimica (da derivati del petrolio) sono tossici, non biodegradabili e quindi hanno normative ambientali per il loro utilizzo..
Questi problemi hanno generato un notevole interesse per i biosurfattanti come alternative non tossiche e biodegradabili..
I biosurfattanti hanno applicazioni in molti campi, come ad esempio:
I biosurfattanti sono utilizzati nell'estrazione del petrolio e nel biorisanamento (decontaminazione con organismi viventi) di idrocarburi; esempio: il biosurfattante di Arthrobacter sp.
Sono anche applicati nei processi di biodesolforazione (rimozione dello zolfo mediante microrganismi) dal petrolio. Sono state utilizzate specie del genere Rhodococcus.
I biosurfattanti vengono utilizzati nel biorisanamento di suoli contaminati da metalli tossici, come uranio, cadmio e piombo (biosurfattanti di Pseudomonas spp. Y Rhodococcus spp.).
Sono anche utilizzati nei processi di biorisanamento di suoli e acque contaminati da fuoriuscite di benzina o petrolio..
Per esempio, Aeromonas sp. produce biosurfattanti che consentono la degradazione dell'olio o la riduzione di molecole grandi a molecole più piccole, che fungono da nutrienti per microrganismi, batteri e funghi.
I biosurfattanti sono utilizzati nell'industria dei detergenti e detergenti, poiché potenziano l'azione pulente sciogliendo nell'acqua di lavaggio i grassi che sporcano i vestiti o le superfici..
Sono anche usati come composti chimici ausiliari nell'industria tessile, cartaria e conciaria..
Nell'industria cosmetica, Bacillus licheniformis produce biosurfattanti che vengono utilizzati come prodotti antiforfora, batteriostatici e deodoranti.
Alcuni biosurfattanti sono utilizzati nell'industria farmaceutica e biomedicale per la loro attività antimicrobica e / o antimicotica..
Nell'industria alimentare, i biosurfattanti vengono utilizzati nella produzione di maionese (che è un'emulsione di acqua e olio d'uovo). Questi biosurfattanti derivano dalle lectine e dai loro derivati, che migliorano la qualità e inoltre il gusto..
In agricoltura, i biosurfattanti sono utilizzati per il controllo biologico di agenti patogeni (funghi, batteri, virus) nelle colture.
Un altro uso dei biosurfattanti in agricoltura è aumentare la disponibilità di micronutrienti dal suolo..
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