Surfaktanty kontra biosurfaktanty

Małgorzata Lukas | 2014-11-19

Tagi: surfaktant

Możemy nie być tego świadomi, ale surfaktany stanowią związki chemiczne obecne praktycznie w każdym kosmetyku czy detergencie. Możemy je znaleźć w paście do zębów, szamponach do włosów czy balsamach do ciała albo w płynach do płukania. Czym więc są surfaktanty?

Nazwa surfaktant pochodzi od angielskiego określenia – Surface Active Agent, co dosłownie oznacza substancję czynną powierzchniowo. Koncentrując się na tej definicji, można  stwierdzić, że każdy surfaktant jest związkiem powierzchniowo czynnym, jednak należy pamiętać, że w drugą stronę ta zasada nie działa. Synonimem dla nazwy tej grupy związków jest określenie: związki amfifilowe. Wynika to bezpośrednio z ich budowy. Można powiedzieć, że tak naprawdę składają się one z dwóch części: liofobowej, która wykazuje się brakiem powinowactwa z rozpuszczalnikiem oraz liofilowej posiadającej silne powinowactwo z rozpuszczalnikiem.

Tak jak jest to przedstawione na powyższym rysunku, „głowa” ma charakter hydrofilowy, natomiast „ogon” hydrofobowy. Dzięki takiej budowie umożliwiają one rozpuszczenie wybranej substancji w dwóch różnych rozpuszczalnikach (polarnych, takich jak woda  lub niepolarnych, na przykład tłuszcze).  Takie ukształtowanie cząsteczki bezpośrednio rzutuje na jej właściwości .

W zależności od budowy grupy hydrofilowej, wyróżniane są cztery grupy surfaktantów:

• Anionowe – obecny ładunek dodatni

• Kationowe – obecny ładunek ujemny

• Amfoteryczne – obecne oba rodzaje ładunków

• Niejonowe – brak obecności jakiegokolwiek ładunku

Biorąc pod uwagę charakter chemiczny „głowy” surfaktantów, najczęściej stosowanymi są te o ugrupowaniu anionowym. O wiele rzadsze zastosowanie mają surfaktanty kationowe, ponieważ są one trudniej biodegradowalne. Wykorzystanie tych o charakterze niejonowym przypada przede wszystkim na działania specjalistyczne, ponieważ ich cena jest dość wysoka  i wynosi ok 160zł/100g lub 270 zł/100ml. W przypadku surfaktantów jonowych można przyjąć cenę ok 160zł/100ml.

Jeśli chodzi o część hydrofobową, mogą mieć one przeróżną budowę, od długich łańcuchów hydrofobowych, obecności w ugrupowaniu wiązań podwójnych lub rozgałęzień do pierścieni aromatycznych lub innych. Dzięki znajomości struktury cząsteczki uzyskujemy bezpośrednią odpowiedź jakich właściwości po danym surfaktancie można się spodziewać oraz do jakich układów może być on zastosowany.

Jedną z najważniejszych cech wynikających z faktu, że są to cząsteczki powierzchniowo czynne jest ich zdolność do obniżania napięcia powierzchniowego cieczy. Z tego z kolei wynikają właściwości, które są bardzo cenione w branży kosmetycznej oraz środków chemii gospodarczej. Między innymi są to zdolności: zwilżania powierzchni, wytwarzania piany lub antypianotwórcza,  detergencyjne, emulgowania albo antyemulgowania, dyspergująca jaki i  antyzbrylająca.

Wyżej wymienione właściwości można przypisać różnym surfaktantom dzięki przyporządkowaniu ich do odpowiedniej wartości na skali HLB (równowaga hydrofilowo-hydrofobowa cząsteczki)  usystematyzowanej prze Griffina. HLB oznacza ilościowy udział fragmentów lipoflowych i hydrofilowych w cząsteczce. Skala ta do tyczy tylko surfaktantów niejonowych.

Wartość HLB	Możliwość zastosowanie
1,5 - 3	Środki antypieniące
3 -6	Emulgatory typu w/o
7 -9	Środki zwilżające i powlekające
8-18	Emulgatory typu o/w
13-15	Środki piorące
15-18	Solubilizatory

Aktualnie panuje trend do wykorzystania i stosowania substancji przyjaznych środowisku. Dlatego  przywiązuje się dużą wagę do biodegradowalności cząsteczki. W przypadku surfaktantów na rynku pojawiają się ich odpowiedniki będące biosurfaktantami.  Związki te otrzymywane są na drodze syntezy mikrobiologicznej z wykorzystaniem bakterii, drożdży czy pleśni. Jedną z najważniejszych cech, poza pożądanym działaniem oraz dużą dostępnością, jest ich mała toksyczność. Ich koszt jest porównywalny z odpowiadającymi im związkami syntetycznymi.

W branży kosmetycznej biosurfaktanty znalazły zastosowanie mi.in. przy produkcji szamponów, pudrów, kremów nawilżających i ochronnych. Bardzo często jako naturalny środek nawilżający w szamponach, żelach oraz kremach stosowane są soforolipidy uzyskiwane przez działalność grzybów Candida bambicola.