계면 활성제 및 바이오 계면 활성제 : 용도, 예 및 용도 - 생물학 - 2026

계면 활성제는 예를 들어 물, 공기 또는 물 - 기름, 액체 물질의 표면 장력을 감소시키는 두 개의 상 사이의 경계면 또는 접촉 표면에서 작용할 수있는 화학 화합물이다.

계면 활성제라는 용어는 영어 단어 인 계면 활성제에서 유래하며, 이는 계면 활성 또는 표면 활성을 갖는 스페인어 제제를 의미하는 Surf ace 활성제의 두문자어에서 파생됩니다.

그림 1. 계면 활성제의 구조. 출처 : Wikimedia Commons의 주요 측정치

스페인어에서는 "계면 활성제"라는 단어가 사용되며, 화학 화합물이 표면 또는 계면 장력에 작용하는 능력을 나타냅니다. 표면 장력은 액체가 표면을 증가시켜야하는 저항으로 정의 할 수 있습니다.

물은 분자가 매우 단단하게 결합되어 있고 표면에 압력이 가해지면 분리되지 않기 때문에 표면 장력이 높습니다.

예를 들어, "cobbler"(Gerris lacustris)와 같은 일부 수생 곤충은 물의 표면 장력 덕분에 물 위에서 가라 앉지 않고 움직일 수 있으며, 이로 인해 표면에 필름이 형성됩니다.

그림 2. 물 위를 이동할 수있는 곤충. 출처 : TimVickers, Wikimedia Commons

또한 강철 바늘은 물의 표면 장력으로 인해 물 표면에 머물러 가라 앉지 않습니다.

계면 활성제의 구조와 기능

모든 계면 활성제 또는 계면 활성제 화학 물질은 본질적으로 양친 매성입니다. 즉, 극성 및 비극성 화합물을 용해시킬 수 있기 때문에 이중 거동이 있습니다. 계면 활성제의 구조에는 두 가지 주요 부분이 있습니다.

• 물 및 극성 화합물과 유사한 친수성 극성 헤드.
• 비극성 화합물과 유사한 친 유성, 소수성 비극성 꼬리.

극성 헤드는 비이 온성 또는 이온 성일 수 있습니다. 계면 활성제 꼬리 또는 무극성 부분은 알킬 또는 알킬 벤젠 탄소 및 수소 사슬 일 수 있습니다.

이 매우 특별한 구조는 계면 활성제 화합물에 이중의 양친 매성 작용을 부여합니다 : 극성 화합물 또는 상에 대한 친 화성, 물에 용해되고 비극성 화합물에 대한 친 화성, 물에 불용성.

일반적으로 계면 활성제는 물의 표면 장력을 감소시켜이 액체가 더 많이 팽창하고 흐르게하여 인접한 표면과 상을 적 십니다.

계면 활성제는 무엇입니까?

계면 활성제 화학 물질은 표면이나 계면에서 활동을합니다.

물에 용해되면 다음과 같은 기능을 수행 할 수있는 물-오일 또는 물-공기 인터페이스로 이동합니다.

• 물에 불용성 또는 난 용성 화합물의 분산제 및 가용 화제.
• 습윤제는 물이 불용성 단계로 통과하는 것을 선호합니다.
• 마요네즈의 기름과 물과 같이 물과 물에 불용성 인 화합물의 에멀젼을위한 안정제.
• 일부 계면 활성제는 촉진하고 다른 일부는 거품 발생을 방지합니다.

바이오 계면 활성제 : 생물학적 기원의 계면 활성제

계면 활성제가 살아있는 유기체에서 나오는 경우이를 바이오 계면 활성제라고합니다.

보다 엄격한 의미에서 바이오 계면 활성제는 효모, 박테리아 및 사상균과 같은 미생물에 의해 생성되는 양친 매성 생물학적 화합물 (이중 화학적 작용, 물과 지방에 용해 됨)으로 간주됩니다.

바이오 계면 활성제는 미생물 세포막의 일부로 배설되거나 유지됩니다.

또한 일부 바이오 계면 활성제는 생물학적 화학적 화합물 또는 천연물에 작용하는 효소를 사용하여 생명 공학 과정에 의해 생산됩니다.

바이오 계면 활성제의 예

천연 바이오 계면 활성제에는 카이엔 꽃 (Hibiscus sp.), 레시틴, 포유류 담즙 주스 또는 인간 폐 계면 활성제 (매우 중요한 생리 기능 포함)와 같은 식물의 사포닌이 포함됩니다.

또한, 아미노산과 그 유도체, 베타 인 및 인지질, 생물학적 기원의 모든 천연물은 생물학적 계면 활성제입니다.

바이오 계면 활성제 분류 및 예

-극성 부분 또는 헤드의 전하 특성에 따라

바이오 계면 활성제는 극성 헤드의 전하에 따라 다음 범주로 분류 할 수 있습니다.

음이온 성 바이오 계면 활성제

그들은 자주 인해 설포 네이트 그룹 -SO의 존재로, 극 마지막에 음의 전하를 가지고 ₃ ^- .

양이온 성 바이오 계면 활성제

그들은 머리에 양전하를 띠며, 일반적으로 4 차 암모늄 그룹 NR ₄ ⁺ 를 가지며, 여기서 R은 탄소와 수소의 사슬을 나타냅니다.

양쪽 성 바이오 계면 활성제

그들은 같은 분자에 양전하와 음전하를 모두 가지고 있습니다.

비이 온성 생체 계면 활성제

머리에는 이온이나 전하가 없습니다.

-화학적 성질에 따라

화학적 성질에 따라 바이오 계면 활성제는 다음과 같은 유형으로 분류됩니다.

당지질 바이오 계면 활성제

당지질은 화학 구조에서 지질 또는 지방의 일부와 설탕의 일부를 갖는 분자입니다. 알려진 바이오 계면 활성제의 대부분은 당지질입니다. 후자는 포도당, 갈락토스, 만노스, 람 노스 및 갈락토스와 같은 당의 황산염으로 구성됩니다.

당지질 중 가장 잘 알려진 것은 람 놀리 피드, 광범위하게 연구 된 바이오 유화제로서, 높은 유화 활성과 소수성 유기 분자 (물에 용해되지 않는)에 대한 높은 친 화성을 가지고 있습니다.

이들은 오염 된 토양에서 소수성 화합물을 제거하는 데 가장 효과적인 계면 활성제로 간주됩니다.

람 놀리 피드의 예는 슈도모나스 속 박테리아에 의해 생성 된 계면 활성제를 포함한다.

다른 당지질은 Torulopsis sp.에 의해 생산되고 살 생물 활성이 있으며 화장품, 비듬 방지 제품, 살균제 및 신체 탈취제로 사용됩니다.

지단백질 및 지질 펩티드 바이오 계면 활성제

지단백질은 구조에 지질 또는 지방의 일부와 단백질의 다른 일부를 갖는 화합물입니다.

예를 들어 Bacillus subtilis는 surfactins라고하는 리포 펩티드를 생성하는 박테리아입니다. 이들은 바이오 계면 활성제를 감소시키는 가장 강력한 표면 장력 중 하나입니다.

Surfactin은 포유류에서 적혈구 용해 (적혈구 분해)를 생성하는 능력이 있습니다. 또한 작은 설치류와 같은 해충의 살 생물 제로 사용할 수 있습니다.

지방산 바이오 계면 활성제

일부 미생물은 알칸 (탄소 및 수소 사슬)을 계면 활성제 특성을 가진 지방산으로 산화시킬 수 있습니다.

인지질 바이오 계면 활성제

인지질은 지질 구조를 가진 부품에 부착 된 인산기 (PO ₄ ^3- ) 를 갖는 화합물입니다 . 그들은 미생물 막의 일부입니다.

탄화수소를 먹는 특정 박테리아와 효모는 알칸 기질에서 성장할 때 막의 인지질 양을 증가시킵니다. 예를 들어, Acinetobacter sp., Thiobacillus thioxidans 및 Rhodococcus erythropolis.

고분자 바이오 계면 활성제

고분자 바이오 계면 활성제는 고 분자량 고분자입니다. 이 그룹에서 가장 많이 연구 된 바이오 계면 활성제는 유화, 리포산, 만노 단백질 및 다당류-단백질 복합체입니다.

예를 들어, 박테리아 Acinetobacter calcoaceticus는 물 속의 탄화수소에 매우 효과적인 생물 유화제 인 다음이 온성 유화제 (다양한 음전하를 가짐)를 생성합니다. 또한 알려진 가장 강력한 유제 안정제 중 하나입니다.

Liposan은 수용성, 세포 외 유화제로서 다당류와 Candida lipolytica 단백질로 구성되어 있습니다.

환경 위생

바이오 계면 활성제는 우라늄, 카드뮴 및 납 (Pseudomonas spp. 및 Rhodococcus spp.의 바이오 계면 활성제)과 같은 독성 금속에 의해 오염 된 토양의 생물학적 정화에 사용됩니다.

또한 가솔린이나 기름 유출로 오염 된 토양과 물의 생물학적 정화 과정에도 사용됩니다.

그림 3. 바이오 계면 활성제는 기름 유출로 인한 환경 위생 공정에 사용됩니다. 출처 : Ecuador Foreign Ministry, via Wikimedia Commons

예를 들어, Aeromonas sp. 미생물, 박테리아 및 곰팡이의 영양소 역할을하는 오일 분해 또는 큰 분자를 더 작은 분자로 감소시키는 바이오 계면 활성제를 생산합니다.

산업 공정에서

바이오 계면 활성제는 세탁 수에 옷이나 표면을 더럽히는 지방을 용해시켜 세척 작용을 향상시키기 때문에 세제 및 클리너 산업에서 사용됩니다.

그들은 또한 섬유, 제지 및 제혁 산업에서 보조 화학 화합물로 사용됩니다.

화장품 및 제약 산업에서

화장품 산업에서 Bacillus licheniformis는 비듬 방지, 정균 및 탈취 제품으로 사용되는 바이오 계면 활성제를 생산합니다.

일부 바이오 계면 활성제는 항균 및 / 또는 항진균 활성을 위해 제약 및 생물 의학 산업에서 사용됩니다.

식품 산업에서

식품 산업에서 바이오 계면 활성제는 마요네즈 (계란 물과 기름의 에멀젼) 제조에 사용됩니다. 이러한 바이오 계면 활성제는 렉틴과 그 유도체에서 추출되어 품질과 맛을 향상시킵니다.

농업에서

농업에서 바이오 계면 활성제는 작물의 병원균 (곰팡이, 박테리아, 바이러스)의 생물학적 방제에 사용됩니다.

농업에서 바이오 계면 활성제의 또 다른 용도는 토양에서 미량 영양소의 가용성을 높이는 것입니다.

참고 문헌

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