UMA surfactante é um composto químico capaz de reduzir a tensão superficial de uma substância líquida, agindo em uma interface ou superfície de contato entre duas fases, por exemplo água-ar ou água-óleo.
O termo surfactante vem da palavra em inglês surfactante, que por sua vez é derivado da sigla da expressão surfarAce agente ativo, que significa em espanhol agente com atividade interfacial ou de superfície.
Em espanhol, a palavra "surfactante" é usada, referindo-se à capacidade de um composto químico de agir na tensão superficial ou interfacial. A tensão superficial pode ser definida como uma resistência que os líquidos têm para aumentar sua superfície.
A água tem uma alta tensão superficial porque suas moléculas estão fortemente ligadas e resistem à separação quando a pressão é exercida em sua superfície..
Por exemplo, alguns insetos aquáticos, como "o sapateiro" (Gerris lacustris), podem se mover na água sem afundar, graças à tensão superficial da água, que permite a formação de um filme em sua superfície.
Além disso, uma agulha de aço permanece na superfície da água e não afunda, devido à tensão superficial da água..
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Todos os surfactantes ou agentes químicos surfactantes são de natureza natural. anfifílico, ou seja, têm um comportamento dual, porque podem dissolver compostos polares e apolares. Os surfactantes têm duas partes principais em sua estrutura:
A cabeça polar pode ser não iônica ou iônica. A cauda do surfactante ou parte apolar, pode ser um carbono alquil ou alquilbenzeno e uma cadeia de hidrogênio.
Esta estrutura muito particular confere aos compostos químicos surfactantes um comportamento anfifílico duplo: afinidade para compostos ou fases polares, solúveis em água e também afinidade para compostos não polares, insolúveis em água..
Em geral, os surfactantes reduzem a tensão superficial da água, o que permite que esse líquido se expanda e flua em maior grau, molhando as superfícies e fases vizinhas..
Produtos químicos surfactantes exercem sua atividade em superfícies ou interfaces.
Quando dissolvidos em água, eles migram para as interfaces água-óleo ou água-ar, por exemplo, onde podem funcionar como:
Quando o surfactante vem de um organismo vivo, ele é chamado de biossurfactante..
Em um sentido mais estrito, os biossurfactantes são considerados compostos biológicos anfifílicos (com duplo comportamento químico, solúvel em água e gordura), produzidos por microrganismos como leveduras, bactérias e fungos filamentosos..
Os biossurfactantes são excretados ou retidos como parte da membrana da célula microbiana.
Além disso, alguns biossurfactantes são produzidos por processos biotecnológicos, usando enzimas que atuam sobre um composto químico biológico ou produto natural..
Os biossurfactantes naturais incluem saponinas de plantas, como a flor de pimenta de Caiena (Hibiscus sp.), lecitina, sucos de bile de mamíferos ou surfactante de pulmão humano (com funções fisiológicas muito importantes).
Além disso, os aminoácidos e seus derivados, betaínas e fosfolipídios são biossurfactantes, todos esses produtos naturais de origem biológica..
Os biossurfactantes podem ser agrupados nas seguintes categorias, com base na carga elétrica de sua cabeça polar:
Eles têm uma carga negativa na extremidade polar, frequentemente devido à presença de um grupo sulfonato -SO3-.
Eles têm uma carga positiva na cabeça, geralmente um grupo de amônio quaternário NR4+, onde R representa uma cadeia de carbono e hidrogênio.
Eles têm cargas positivas e negativas na mesma molécula.
Eles não têm íons ou cargas elétricas em suas cabeças.
De acordo com sua natureza química, os biossurfactantes são classificados nos seguintes tipos:
Os glicolipídios são moléculas que possuem em sua estrutura química uma parte de lipídio ou gordura e uma parte de açúcar. A maioria dos biossurfactantes conhecidos são glicolipídeos. Este último consiste em sulfatos de açúcares como glicose, galactose, manose, ramnose e galactose..
Dentre os glicolipídios, os mais conhecidos são os ramnolipídios, bioemulsificantes bastante estudados, com alta atividade emulsificante e alta afinidade por moléculas orgânicas hidrofóbicas (que não se dissolvem em água).
Estes são considerados os surfactantes mais eficazes para a remoção de compostos hidrofóbicos em solos contaminados..
Exemplos de ramnolipídios incluem surfactantes produzidos por bactérias do gênero Pseudomonas.
Existem outros glicolipídeos, produzidos por Torulopsis sp., com atividade biocida e utilizado em cosméticos, produtos anticaspa, bacteriostáticos e como desodorantes corporais.
Lipoproteínas são compostos químicos que possuem em sua estrutura uma parte de lipídeo ou gordura e outra parte de proteína.
Por exemplo, Bacillus subtilis é uma bactéria que produz lipopeptídeos chamados surfactinas. Estes são um dos biossurfactantes redutores de tensão superficial mais poderosos..
As surfactinas têm a capacidade de produzir lise de eritrócitos (degradação dos glóbulos vermelhos) em mamíferos. Além disso, eles podem ser usados como biocidas para pragas, como pequenos roedores..
Alguns microrganismos podem oxidar alcanos (cadeias de carbono e hidrogênio) em ácidos graxos que possuem propriedades surfactantes..
Fosfolipídios são compostos químicos que possuem grupos fosfato (PO43-), ligado a uma parte com uma estrutura lipídica. Eles fazem parte das membranas de microrganismos.
Certas bactérias e leveduras que se alimentam de hidrocarbonetos, quando crescem em substratos alcânicos, aumentam a quantidade de fosfolipídios em sua membrana. Por exemplo, Acinetobacter sp., Thiobacillus thioxidans e Rhodococcus erythropolis.
Os biossurfactantes poliméricos são macromoléculas de alto peso molecular. Os biossurfactantes deste grupo mais estudados são: complexos emulsionantes, liposan, manoproteína e polissacarídeo-proteína..
Por exemplo, a bactéria Acinetobacter calcoaceticus produz emulsionante polianiônico (com várias cargas negativas), um bioemulsionante muito eficaz para hidrocarbonetos na água. É também um dos mais poderosos estabilizadores de emulsão conhecidos..
O lipossoma é um emulsificante extracelular, solúvel em água, formado por polissacarídeos e proteínas de Candida lipolytica.
Saccharomyces cereviseae produz grandes quantidades de manoproteínas com excelente atividade emulsificante para óleos, alcanos e solventes orgânicos.
Os biossurfactantes são classificados em duas categorias:
Com tensões superficiais e interfaciais mais baixas. Por exemplo, ramnolipídios.
Que se ligam fortemente a superfícies, como bioemulsificantes alimentares.
Culturas de microorganismos em biorreatores são utilizadas para a produção de biossurfactantes. A maioria desses microorganismos é isolada de ambientes contaminados, como depósitos de resíduos industriais ou poços de hidrocarbonetos descartados pela indústria de petróleo..
A produção eficiente de biossurfactantes depende de vários fatores, como a natureza do substrato ou fonte de carbono utilizado como meio de cultura e seu grau de salinidade. Além disso, depende de fatores como temperatura, pH e disponibilidade de oxigênio..
Atualmente existe uma grande demanda comercial por biossurfactantes, pois os tensoativos obtidos por síntese química (a partir de derivados de petróleo) são tóxicos, não biodegradáveis e, portanto, possuem regulamentação ambiental para seu uso..
Essas questões geraram considerável interesse em biossurfactantes como alternativas não tóxicas e biodegradáveis..
Os biossurfactantes têm aplicações em muitos campos, tais como:
Os biossurfactantes são usados na extração de óleo e biorremediação (descontaminação com organismos vivos) de hidrocarbonetos; exemplo: o biossurfactante de Arthrobacter sp.
Também são aplicados em processos de biodesulfurização (remoção de enxofre por microorganismos) do petróleo. Espécies do gênero têm sido usadas Rhodococcus.
Biossurfactantes são usados na biorremediação de solos contaminados por metais tóxicos, como urânio, cádmio e chumbo (biossurfactantes de Pseudomonas spp. Y Rhodococcus spp.).
Eles também são usados em processos de biorremediação de solos e água contaminados por gasolina ou derramamento de óleo..
Por exemplo, Aeromonas sp. produz biossurfactantes que permitem a degradação do óleo ou a redução de moléculas grandes em moléculas menores, que servem como nutrientes para microorganismos, bactérias e fungos.
Os biossurfactantes são utilizados na indústria de detergentes e limpadores, pois potencializam a ação de limpeza ao dissolver na água as gorduras que sujam as roupas ou superfícies..
Também são usados como compostos químicos auxiliares nas indústrias têxteis, de papel e curtumes..
Na industria cosmética, Bacillus licheniformis produz biossurfactantes que são usados como produtos anticaspa, bacteriostáticos e desodorantes.
Alguns biossurfactantes são utilizados na indústria farmacêutica e biomédica por sua atividade antimicrobiana e / ou antifúngica..
Na indústria de alimentos, os biossurfactantes são usados na fabricação de maionese (que é uma emulsão de água de ovo e óleo). Esses biossurfactantes vêm de lectinas e seus derivados, que melhoram a qualidade e, além disso, o sabor..
Na agricultura, os biossurfactantes são usados para o controle biológico de patógenos (fungos, bactérias, vírus) nas lavouras.
Outro uso de biossurfactantes na agricultura é aumentar a disponibilidade de micronutrientes do solo..
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