Biosurfactants

Les biosurfactants sont des composés biologiques émulsifiants produits par des micro-organismes, qui peuvent nettoyer les eaux et les sols contaminés

Que sont les biosurfactants?

Les Biosurfactants Ce sont des composés biologiques amphiphyliques produits par des micro-organismes tels que les levures, les bactéries et les champignons filamenteux. Ils sont excrétés ou conservés dans le cadre de la membrane cellulaire microbienne. On lui dit du biosurfactant parce qu'ils viennent d'un organisme vivant. 

Certains biosurfactants sont également produits par des processus biotechnologiques, en utilisant des enzymes qui agissent sur un composé chimique biologique ou un produit naturel.

Parmi les biosurfactants naturels, les saponines végétales telles que la fleur de Cayena peuvent être mentionnées (Hibiscus sp.), Lécitine, jus de bile de mammifères ou de tensioactif pulmonaire humain (avec des fonctions physiologiques très importantes).

De plus, les acides aminés et leurs dérivés, les bétaïneurs et les phospholipides, les produits naturels d'origine biologique sont le biosurfactant.

Classification du biosurfactant

Selon la nature de la charge électrique dans la polaire ou la tête

Les biosurfactants peuvent être regroupés dans les catégories suivantes, selon la charge électrique de leur tête polaire:

Biosurfactants anioniques

Ils ont une charge négative à l'extrémité polaire, souvent en raison de la présence d'un groupe sulfonate -SO₃^-.

Biosurfactants cationiques

Ils ont une charge positive dans la tête, généralement un groupe d'ammonium quaternaire NR₄⁺, où r représente une chaîne de carbone et d'hydrogène.

Biosurfactant amphotoros

Ils ont les deux charges, positives et négatives dans la même molécule.

Biosurfactants non ioniques

Ils n'ont pas d'ions électriques ou de charges dans leur tête.

Selon sa nature chimique

Selon leur nature chimique, les biosurfactants sont classés dans les types suivants:

Biosurfactants glucolipides

Les glycolipides sont des molécules qui ont une partie du lipide ou de la graisse et une partie du sucre dans leur structure chimique.

Les biosurfactants les plus connus sont les glycolipides. Ces derniers sont constitués de sucres sulfates comme le glucose, le galactose, le Cloen, le Ramnosa et le Galactose.

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Parmi les glucolipides, les plus connus sont les Ramnolipides, bio-émulsifiant qui ont été très étudiés, d'une activité émulsifiante élevée et d'une affinité élevée par les molécules organiques hydrophobes (qui ne se dissolvent pas dans l'eau).

Les tensioactifs les plus efficaces pour l'élimination des composés hydrophobes dans les sols contaminés sont considérés.

Comme exemples de ramnolipides, les tensioactifs qui produisent les bactéries du genre peuvent être mentionnés Pseudomonas.

Il y a d'autres glucolipides, produits par Torulopsis sp., Avec activité biocide et utilisée en cosmétiques, anti-pica, produits bactériostatiques et en tant que déodorants corporels.

Biosurfactants Lipoprotéines et lipopeptides

Les lipoprotéines sont des composés chimiques qui ont une partie du lipide ou de la graisse et une autre partie de la protéine dans leur structure.

Par exemple, Bacillus subtilis C'est une bactérie qui produit des lipopeptides appelés surfactines. Ce sont l'un des biosurfactants les plus puissants réduisant la tension de surface.

Les surfactines ont la capacité de produire une lyse érythrocytaire (rupture des globules rouges). De plus, ils peuvent être utilisés comme biocides de ravageurs tels que les petits rongeurs.

Biosurfactants acides gras

Certains micro-organismes peuvent oxyder les alcanes (chaînes de carbone et d'hydrogène) en acides gras qui ont des propriétés de surfactant.

Biosurfactants phospholipides

Les phospholipides sont des composés chimiques qui ont des groupes de phosphate (PO₄^3-), Unis à une partie avec une structure lipidique. Ils font partie des membranes des micro-organismes.

Certaines bactéries et levures qui se nourrissent d'hydrocarbures, lorsqu'elles se développent dans des substrats d'alcéum, augmentent la quantité de phospholipides dans leur membrane. Par exemple, Acinetobacter sp., Thiobacillus thioxidans et Rhodococcus erythropolis.

Biosurfactants polymères

Les biosurfactants polymères sont des macromolécules de poids moléculaire élevé. Les biosurfactants les plus étudiés de ce groupe sont: les complexes d'émuline, de liposane, de mannoprotéine et de polysaccharide-protéine.

Par exemple, les bactéries Acinetobacter calcoaceticus Produit un émuls polyianionique. C'est aussi l'un des stabilisateurs d'émulsion connus les plus puissants.

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Le liposan est un émulsifiant extracellulaire, une eau soluble, formée par des polysaccharides et des protéines de Candida lipolytica.

Saccharomyces cerevisae Il produit de grandes quantités d'amnoprotéines avec une excellente activité émulsifiante des huiles organiques, des alcanes et des solvants.

Selon son poids moléculaire

Les biosurfactants sont classés en deux catégories:

Biosurfactants de faible poids moléculaire

Avec des tensions de surface et interfaciales mineures. Par exemple, Ramnolipids.

Biosurfactants polymères moléculaires élevés

Qui sont fortement joints aux surfaces, comme les bioémuls alimentaires.

Production de biosurfactant

Pour la production de biosurfactants, les cultures de micro-organismes sont utilisées dans les bioréacteurs. La plupart de ces micro-organismes sont isolés à partir de milieux contaminés, tels que des déchets industriels ou des tombes d'hydrocarbures rejetées par l'industrie pétrolière.

La production efficace de biosurfactants dépend de plusieurs facteurs, tels que la nature du substrat ou de la source de carbone utilisée comme milieu de culture et son degré de salinité. De plus, cela dépend de facteurs tels que la température, le pH et la disponibilité de l'oxygène.

Applications de biosurfactant

Actuellement, il existe une énorme demande commerciale de biosurfactants, car les tensioactifs obtenus par synthèse chimique (des dérivés de pétrole) sont toxiques, pas biodégradables et, par conséquent, ont des réglementations environnementales pour leur utilisation pour leur utilisation.

Ces problèmes ont suscité un intérêt considérable pour les biosurfactants en tant qu'alternatives biodégradables et non toxiques.

Les biosurfactants ont des applications dans de nombreux domaines, tels que:

Industrie pétrolière

Les biosurfactants sont utilisés dans l'extraction de l'huile et de la biorestauration (décontamination avec des organismes vivants) des hydrocarbures. Exemple: le biosurfactant de Arthrobacter sp.

Ils sont également appliqués dans les processus de biodesulfuration (élimination du soufre à l'aide de micro-organismes) d'huile. Les espèces du genre ont été utilisées Rhodococcus.

Assainissement environnemental

Les biosurfactants sont utilisés dans la biorestauration des sols contaminés par des métaux toxiques, tels que l'uranium, le cadmium et le plomb (biosurfactants de Pseudomonas spp. et Rhodococcus spp.).

Ils sont également utilisés dans les processus de biorrédiation et de biorrédiation de l'eau contaminés par l'essence ou les déversements d'hydrocarbures.

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Par exemple, Aéromonas sp. Il produit des biosurfactants qui permettent la dégradation ou la réduction des grandes molécules à de grandes molécules, qui servent de nutriments pour les micro-organismes, les bactéries et les champignons.

Dans les processus industriels

Les biosurfactants sont utilisés dans l'industrie des détergents et des nettoyeurs, car ils améliorent l'action de nettoyage lors de la dissolution des graisses qui viennent des vêtements ou des surfaces, dans l'eau de lavage.

Ils sont également utilisés comme composés chimiques auxiliaires dans l'industrie textile, papier et en ayant.

Dans l'industrie cosmétique et pharmaceutique

Dans l'industrie des cosmétiques, Bacillus licheneniformis Il produit des biosurfactants qui sont utilisés comme produits anti-picale, bactériostatiques et déodorants.

Certains biosurfactants sont utilisés dans l'industrie pharmaceutique et biomédicale en raison de leur activité antimicrobienne et / ou antifongique.

Dans l'industrie alimentaire

Dans l'industrie alimentaire, les biosurfactants sont utilisés dans la fabrication de mayonnaise (qui est une émulsion d'eau, d'oeuf et d'huile). Ces biosurfactants proviennent des lectines et de leurs dérivés, ce qui améliore la qualité et la saveur en outre.

Dans l'agriculture

Dans l'agriculture, des biosurfactants sont utilisés pour le contrôle biologique des agents pathogènes (champignons, bactéries, virus) des cultures.

Une autre utilisation de biosurfactants dans l'agriculture est l'augmentation de la disponibilité des micronutriments du sol.

Les références

1. Cakeotra, s.S. Et Makkar, R.S. (2004). Applications récentes des biosurfactants comme molécules biologiques et immunologiques. Opinions actuelles en microbiologie. 
2. Mulligan, C.N. (2005). Applications environnementales pour les biosurfactants. Environnement de pollution.