Sadržaj ovog članka:
1. Razvoj aminokiselina
2. Strukturna svojstva
3. Kemijski sastav
4.Klasifikacija
5. Sinteza
6. Fizikalno-kemijska svojstva
7. Toksičnost
8. Antimikrobno djelovanje
9. Reološka svojstva
10. Primjena u kozmetičkoj industriji
11. Primjena u svakodnevnoj kozmetici
Surfaktanti aminokiselina (AAS)su klasa surfaktanata nastalih kombinacijom hidrofobnih skupina s jednom ili više aminokiselina. U ovom slučaju, aminokiseline mogu biti sintetske ili izvedene iz proteinskih hidrolizata ili sličnih obnovljivih izvora. Ovaj rad pokriva detalje većine dostupnih puteva sinteze za AAS i učinak različitih putova na fizikalno-kemijska svojstva krajnjih proizvoda, uključujući topljivost, stabilnost disperzije, toksičnost i biorazgradivost. Kao klasa površinski aktivnih tvari u sve većoj potražnji, svestranost AAS-a zbog njihove varijabilne strukture nudi velik broj komercijalnih mogućnosti.
S obzirom na to da se površinski aktivne tvari naširoko koriste u deterdžentima, emulgatorima, inhibitorima korozije, tercijarnoj proizvodnji nafte i farmaceutskim proizvodima, istraživači nikada nisu prestali obraćati pozornost na površinski aktivne tvari.
Surfaktanti su najreprezentativniji kemijski proizvodi koji se svakodnevno konzumiraju u velikim količinama diljem svijeta i imaju negativan utjecaj na vodeni okoliš.Studije su pokazale da široka uporaba tradicionalnih tenzida može imati negativan utjecaj na okoliš.
Danas su netoksičnost, biorazgradivost i biokompatibilnost za potrošače gotovo jednako važni kao korisnost i učinak surfaktanata.
Biosurfaktanti su ekološki prihvatljivi održivi tenzidi koje prirodno sintetiziraju mikroorganizmi poput bakterija, gljivica i kvasaca ili se izlučuju izvanstanično.Stoga se biosurfaktanti također mogu pripraviti molekularnim dizajnom da oponašaju prirodne amfifilne strukture, kao što su fosfolipidi, alkil glikozidi i acil aminokiseline.
Surfaktanti aminokiselina (AAS)su jedan od tipičnih površinski aktivnih tvari, obično proizveden od životinjskih ili poljoprivrednih sirovina. Tijekom posljednja dva desetljeća, AAS je privukao veliko zanimanje znanstvenika kao novi surfaktanti, ne samo zato što se mogu sintetizirati iz obnovljivih izvora, već i zato što su AAS lako razgradljivi i imaju bezopasne nusproizvode, što ih čini sigurnijima za okruženje.
AAS se može definirati kao klasa površinski aktivnih tvari koja se sastoji od aminokiselina koje sadrže skupine aminokiselina (HO 2 C-CHR-NH 2) ili ostatke aminokiselina (HO 2 C-CHR-NH-). 2 funkcionalna područja aminokiselina omogućuju dobivanje širokog spektra surfaktanata. Poznato je da u prirodi postoji ukupno 20 standardnih proteinogenih aminokiselina koje su odgovorne za sve fiziološke reakcije u rastu i životnim aktivnostima. Međusobno se razlikuju samo prema ostatku R (slika 1, pk a je negativni logaritam konstante disocijacije kiseline otopine). Neki su nepolarni i hidrofobni, neki su polarni i hidrofilni, neki bazični, a neki kiseli.
Budući da su aminokiseline obnovljivi spojevi, tenzidi sintetizirani iz aminokiselina također imaju veliki potencijal da postanu održivi i ekološki prihvatljivi. Jednostavna i prirodna struktura, niska toksičnost i brza biorazgradivost često ih čine superiornima u odnosu na konvencionalne površinski aktivne tvari. Koristeći obnovljive sirovine (npr. aminokiseline i biljna ulja), AAS se može proizvesti različitim biotehnološkim i kemijskim putevima.
Početkom 20. stoljeća prvi put je otkriveno da se aminokiseline koriste kao supstrati za sintezu surfaktanata.AAS su se uglavnom koristili kao konzervansi u farmaceutskim i kozmetičkim pripravcima.Osim toga, utvrđeno je da je AAS biološki aktivan protiv raznih bakterija, tumora i virusa koji uzrokuju bolesti. Godine 1988. dostupnost jeftinog AAS-a izazvala je istraživački interes za površinske aktivnosti. Danas, s razvojem biotehnologije, neke aminokiseline se također mogu komercijalno sintetizirati u velikim količinama od strane kvasca, što neizravno dokazuje da je proizvodnja AAS ekološki prihvatljivija.
01 Razvoj aminokiselina
Već početkom 19. stoljeća, kada su prirodne aminokiseline prvi put otkrivene, predviđalo se da će njihove strukture biti izuzetno vrijedne - upotrebljive kao sirovine za pripremu amfifila. Prvu studiju o sintezi AAS objavio je Bondi 1909. godine.
U toj su studiji N-acilglicin i N-acilalanin uvedeni kao hidrofilne skupine za surfaktante. Kasniji rad uključivao je sintezu lipoaminokiselina (AAS) korištenjem glicina i alanina, a Hentrich et al. objavio niz nalaza,uključujući prvu patentnu prijavu, o upotrebi soli acil sarkozinata i acil aspartata kao površinski aktivnih tvari u proizvodima za čišćenje kućanstva (npr. šamponi, deterdžent i pasta za zube).Kasnije su mnogi istraživači istraživali sintezu i fizikalno-kemijska svojstva acil aminokiselina. Do danas je objavljen veliki dio literature o sintezi, svojstvima, industrijskoj primjeni i biorazgradivosti AAS.
02 Strukturalna svojstva
Nepolarni hidrofobni lanci masnih kiselina AAS mogu varirati u strukturi, duljini lanca i broju.Strukturna raznolikost i visoka površinska aktivnost AAS objašnjava njihovu široku raznolikost sastava te fizikalno-kemijska i biološka svojstva. Glavne skupine AAS-a sastoje se od aminokiselina ili peptida. Razlike u glavnim skupinama određuju adsorpciju, agregaciju i biološku aktivnost ovih surfaktanata. Funkcionalne skupine u glavnoj skupini zatim određuju tip AAS, uključujući kationski, anionski, neionski i amfoterni. Kombinacija hidrofilnih aminokiselina i hidrofobnih dijelova dugog lanca tvori amfifilnu strukturu koja čini molekulu visoko površinski aktivnom. Osim toga, prisutnost asimetričnih ugljikovih atoma u molekuli pomaže u stvaranju kiralnih molekula.
03 Kemijski sastav
Svi peptidi i polipeptidi su proizvodi polimerizacije ovih gotovo 20 α-proteinogenih α-aminokiselina. Svih 20 α-aminokiselina sadrži funkcionalnu skupinu karboksilne kiseline (-COOH) i amino funkcionalnu skupinu (-NH 2), obje vezane na isti tetraedarski α-ugljikov atom. Aminokiseline se razlikuju jedna od druge po različitim R skupinama vezanim za α-ugljik (osim za lizin, gdje je R skupina vodik.) R skupine se mogu razlikovati u strukturi, veličini i naboju (kiselost, lužnatost). Ove razlike također određuju topljivost aminokiselina u vodi.
Aminokiseline su kiralne (osim glicina) i po prirodi su optički aktivne jer imaju četiri različita supstituenta povezana s alfa ugljikom. Aminokiseline imaju dvije moguće konformacije; oni su zrcalne slike koje se ne preklapaju, unatoč činjenici da je broj L-stereoizomera značajno veći. R-skupina prisutna u nekim aminokiselinama (fenilalanin, tirozin i triptofan) je aril, što dovodi do maksimalne UV apsorpcije na 280 nm. Kiseli α-COOH i bazični α-NH 2 u aminokiselinama sposobni su za ionizaciju, a oba stereoizomera, koji god da su, grade ionizacijsku ravnotežu prikazanu u nastavku.
R-COOH ↔R-COO－＋H＋
R-NH3＋↔R-NH2＋H＋
Kao što je prikazano u gornjoj ionizacijskoj ravnoteži, aminokiseline sadrže najmanje dvije slabo kisele skupine; međutim, karboksilna skupina je mnogo kiselija u usporedbi s protoniranom amino skupinom. pH 7,4, karboksilna skupina je deprotonirana dok je amino skupina protonirana. Aminokiseline s R skupinama koje se ne mogu ionizirati su električki neutralne pri ovom pH i tvore zwitterion.
04 Klasifikacija
AAS se može klasificirati prema četiri kriterija, koji su redom opisani u nastavku.
4.1 Prema podrijetlu
| Prema podrijetlu, AAS se može podijeliti u 2 kategorije kako slijedi. ① Prirodna kategorija Neki prirodni spojevi koji sadrže aminokiseline također imaju sposobnost smanjenja površinske/međufazne napetosti, a neki čak premašuju učinkovitost glikolipida. Ovi AAS su također poznati kao lipopeptidi. Lipopeptidi su spojevi niske molekularne težine, koje obično proizvode vrste Bacillus.
Takvi AAS se dalje dijele u 3 podklase:surfaktin, iturin i fengicin.
|
| Obitelj površinski aktivnih peptida obuhvaća heptapeptidne varijante raznih tvari,kao što je prikazano na slici 2a, u kojoj je lanac C12-C16 nezasićene β-hidroksi masne kiseline povezan s peptidom. Površinski aktivan peptid je makrociklički lakton u kojem je prsten zatvoren katalizom između C-kraja β-hidroksi masne kiseline i peptida. U podklasi iturina postoji šest glavnih varijanti, naime iturin A i C, mikosubtilin i bacilomicin D, F i L.U svim slučajevima, heptapeptidi su povezani s C14-C17 lancima β-amino masnih kiselina (lanci mogu biti različiti). U slučaju ekurimicina, amino skupina na β-položaju može formirati amidnu vezu s C-krajom, čime se formira makrociklička laktamska struktura.
Podrazred fengicin sadrži fengicin A i B, koji se također nazivaju plipastatin kada je Tyr9 D-konfiguriran.Dekapeptid je povezan s lancem C14-C18 zasićenih ili nezasićenih β-hidroksi masnih kiselina. Strukturno, plipastatin je također makrociklički lakton, koji sadrži Tyr bočni lanac na položaju 3 peptidne sekvence i tvori estersku vezu s C-terminalnim ostatkom, čime se formira unutarnja prstenasta struktura (kao što je slučaj s mnogim lipopeptidima Pseudomonas).
② Sintetička kategorija AAS se također može sintetizirati korištenjem bilo koje kisele, bazične i neutralne aminokiseline. Uobičajene aminokiseline koje se koriste za sintezu AAS su glutaminska kiselina, serin, prolin, asparaginska kiselina, glicin, arginin, alanin, leucin i proteinski hidrolizati. Ova podrazred površinski aktivnih tvari može se pripraviti kemijskim, enzimskim i kemoenzimskim metodama; međutim, za proizvodnju AAS, kemijska sinteza je ekonomski isplativija. Uobičajeni primjeri uključuju N-lauroil-L-glutaminsku kiselinu i N-palmitoil-L-glutaminsku kiselinu.
|
4.2 Na temelju supstituenata alifatskog lanca
Na temelju supstituenata alifatskog lanca, površinski aktivne tvari na bazi aminokiselina mogu se podijeliti u 2 vrste.
Prema položaju supstituenta
| ①N-supstituirani AAS U N-supstituiranim spojevima, amino skupina je zamijenjena lipofilnom skupinom ili karboksilnom skupinom, što dovodi do gubitka bazičnosti. najjednostavniji primjer N-supstituiranih AAS su N-acil aminokiseline, koje su u biti anionske tenzide. n-supstituirani AAS ima amidnu vezu spojenu između hidrofobnog i hidrofilnog dijela. Amidna veza ima sposobnost stvaranja vodikove veze, što olakšava razgradnju ovog površinski aktivnog sredstva u kiselom okruženju, što ga čini biorazgradivim.
②C-supstituirani AAS U C-supstituiranim spojevima supstitucija se događa na karboksilnoj skupini (putem amidne ili esterske veze). Tipični C-supstituirani spojevi (npr. esteri ili amidi) su u biti kationski tenzidi.
③N- i C-supstituirani AAS U ovoj vrsti surfaktanta i amino i karboksilna skupina su hidrofilni dio. Ova vrsta je u biti amfoterna površinski aktivna tvar. |
4.3 Prema broju hidrofobnih repova
Na temelju broja glava i hidrofobnih repova, AAS se može podijeliti u četiri skupine. Ravnolančani AAS, AAS Gemini (dimer) tipa, AAS glicerolipidnog tipa i bicefalni amfifilni (Bola) tip AAS. tenzidi ravnog lanca su tenzidi koji se sastoje od aminokiselina sa samo jednim hidrofobnim repom (slika 3). AAS tipa Gemini imaju dvije polarne glave aminokiselina i dva hidrofobna repa po molekuli (slika 4). U ovoj vrsti strukture, dva ravnolančana AAS međusobno su povezana razmaknicom i stoga se nazivaju i dimeri. U glicerolipidnom tipu AAS, s druge strane, dva hidrofobna repa su vezana za istu aminokiselinsku naslovnu skupinu. Ove površinski aktivne tvari mogu se smatrati analozima monoglicerida, diglicerida i fosfolipida, dok su u AAS tipa Bola dvije glavne skupine aminokiselina povezane hidrofobnim repom.
4.4 Prema vrsti grupe glave
①Kationski AAS
Glavna skupina ove vrste surfaktanta ima pozitivan naboj. Najraniji kationski AAS je etil kokoil arginat, koji je pirolidon karboksilat. Jedinstvena i raznolika svojstva ovog površinski aktivnog sredstva čine ga korisnim u dezinfekcijskim sredstvima, antimikrobnim sredstvima, antistaticima, regeneratorima za kosu, a također je nježan za oči i kožu i lako je biorazgradiv. Singare i Mhatre sintetizirali su kationske AAS na bazi arginina i procijenili njihova fizikalno-kemijska svojstva. U ovoj studiji, tvrdili su visoke prinose proizvoda dobivenih u uvjetima Schotten-Baumannove reakcije. S povećanjem duljine alkilnog lanca i hidrofobnosti, površinska aktivnost površinski aktivne tvari se povećava, a kritična koncentracija micela (cmc) se smanjuje. Drugi je kvaternarni acil protein, koji se obično koristi kao regenerator u proizvodima za njegu kose.
②Anionski AAS
U anionskim površinski aktivnim tvarima, polarna glava površinski aktivne tvari ima negativan naboj. Sarkozin (CH 3 -NH-CH 2 -COOH, N-metilglicin), aminokiselina koja se obično nalazi u morskim ježevima i morskim zvijezdama, kemijski je srodna glicinu (NH 2 -CH 2 -COOH,), bazičnoj aminokiselini u stanicama sisavaca. -COOH,) kemijski je srodan glicinu, bazičnoj aminokiselini koja se nalazi u stanicama sisavaca. Laurinska kiselina, tetradekanska kiselina, oleinska kiselina i njihovi halogenidi i esteri obično se koriste za sintezu sarkozinatnih tenzida. Sarkozinati su sami po sebi blagi i stoga se često koriste u vodicama za ispiranje usta, šamponima, pjenama za brijanje u spreju, kremama za sunčanje, sredstvima za čišćenje kože i drugim kozmetičkim proizvodima.
Ostali komercijalno dostupni anionski AAS uključuju Amisoft CS-22 i AmiliteGCK-12, koji su trgovački nazivi za natrijev N-kokoil-L-glutamat i kalijev N-kokoil glicinat. Amilit se obično koristi kao sredstvo za pjenjenje, deterdžent, solubilizator, emulgator i dispergant, a ima mnoge primjene u kozmetici, kao što su šamponi, sapuni za kupanje, sredstva za pranje tijela, paste za zube, sredstva za čišćenje lica, sapuni za čišćenje, sredstva za čišćenje kontaktnih leća i površinski aktivne tvari u kućanstvu. Amisoft se koristi kao blago sredstvo za čišćenje kože i kose, uglavnom u sredstvima za čišćenje lica i tijela, sintetičkim deterdžentima, proizvodima za njegu tijela, šamponima i drugim proizvodima za njegu kože.
③zwitterionski ili amfoterni AAS
Amfoterni surfaktanti sadrže i kisela i bazična mjesta i stoga mogu promijeniti svoj naboj promjenom pH vrijednosti. U alkalnim sredinama ponašaju se kao anionski tenzidi, dok se u kiselim sredinama ponašaju kao kationski tenzidi, a u neutralnim medijima kao amfoterni tenzidi. Lauril lizin (LL) i alkoksi (2-hidroksipropil) arginin jedini su poznati amfoterni surfaktanti na bazi aminokiselina. LL je proizvod kondenzacije lizina i laurinske kiseline. Zbog svoje amfoterne strukture, LL je netopljiv u gotovo svim vrstama otapala, osim u vrlo alkalnim ili kiselim otapalima. Kao organski prah, LL ima izvrsno prianjanje na hidrofilne površine i nizak koeficijent trenja, što ovom površinski aktivnom sredstvu daje izvrsnu sposobnost podmazivanja. LL se široko koristi u kremama za kožu i regeneratorima za kosu, a koristi se i kao lubrikant.
④Neionski AAS
Neionske tenzide karakteriziraju polarne glave bez formalnih naboja. osam novih etoksiliranih neionskih tenzida pripremili su Al-Sabagh et al. iz α-aminokiselina topljivih u ulju. U ovom procesu, L-fenilalanin (LEP) i L-leucin su prvo esterificirani heksadekanolom, nakon čega je uslijedila amidacija palmitinskom kiselinom da bi se dobila dva amida i dva estera α-aminokiselina. Amidi i esteri su potom podvrgnuti reakcijama kondenzacije s etilen oksidom kako bi se pripremila tri derivata fenilalanina s različitim brojem polioksietilenskih jedinica (40, 60 i 100). Utvrđeno je da ovi neionski AAS imaju dobra svojstva deterdženta i pjenjenja.
05 Sinteza
5.1 Osnovni sintetski put
U AAS, hidrofobne skupine mogu biti vezane na mjesta amina ili karboksilne kiseline ili preko bočnih lanaca aminokiselina. Na temelju toga dostupna su četiri osnovna sintetička puta, kao što je prikazano na slici 5.
Slika 5. Osnovni putevi sinteze površinski aktivnih tvari na bazi aminokiselina
| Put 1. Amfifilni esterski amini proizvode se reakcijama esterifikacije, u kojem slučaju se sinteza surfaktanta obično postiže refluksiranjem masnih alkohola i aminokiselina u prisutnosti sredstva za dehidrataciju i kiselog katalizatora. U nekim reakcijama sumporna kiselina djeluje i kao katalizator i kao sredstvo za dehidrataciju.
Put 2. Aktivirane aminokiseline reagiraju s alkilaminima stvarajući amidne veze, što rezultira sintezom amfifilnih amidoamina.
Put 3. Amidokiseline se sintetiziraju reakcijom aminskih skupina aminokiselina s aminokiselinama.
Put 4. Dugolančane alkil aminokiseline sintetizirane su reakcijom aminskih skupina s haloalkanima. |
5.2 Napredak u sintezi i proizvodnji
5.2.1 Sinteza površinski aktivnih tvari jednolančanih aminokiselina/peptida
N-acil ili O-acil aminokiseline ili peptidi mogu se sintetizirati enzimom kataliziranom acilacijom amino ili hidroksilnih skupina s masnim kiselinama. Najraniji izvještaj o sintezi derivata amida aminokiselina ili metil estera kataliziranoj lipazom bez otapala koristio je Candida antarctica, s prinosima u rasponu od 25% do 90%, ovisno o ciljnoj aminokiselini. Metil etil keton se također koristio kao otapalo u nekim reakcijama. Vonderhagen i sur. također je opisao lipazom i proteazom katalizirane N-acilacijske reakcije aminokiselina, proteinskih hidrolizata i/ili njihovih derivata korištenjem mješavine vode i organskih otapala (npr. dimetilformamid/voda) i metil butil ketona.
U ranim danima, glavni problem kod enzimski katalizirane sinteze AAS bili su niski prinosi. Prema Valivety et al. prinos derivata N-tetradekanoil aminokiselina bio je samo 2%-10% čak i nakon korištenja različitih lipaza i inkubacije na 70°C mnogo dana. Montet i sur. također su naišli na probleme koji se tiču niskog prinosa aminokiselina u sintezi N-acil lizina korištenjem masnih kiselina i biljnih ulja. Prema njima, maksimalni prinos proizvoda bio je 19% u uvjetima bez otapala i korištenjem organskih otapala. s istim problemom su se susreli Valivety et al. u sintezi derivata N-Cbz-L-lizina ili N-Cbz-lizin metil estera.
U ovoj su studiji tvrdili da je iskorištenje 3-O-tetradekanoil-L-serina bilo 80% kada se koristi N-zaštićeni serin kao supstrat i Novozyme 435 kao katalizator u rastaljenom okruženju bez otapala. Nagao i Kito proučavali su O-acilaciju L-serina, L-homoserina, L-treonina i L-tirozina (LET) pri korištenju lipaze Rezultati reakcije (lipaza je dobivena od Candida cylindracea i Rhizopus delemar u vodenom puferskom mediju) i izvijestili su da su prinosi acilacije L-homoserina i L-serina donekle niski, dok nije došlo do acilacije L-treonina i LET.
Mnogi su istraživači podržali korištenje jeftinih i lako dostupnih supstrata za sintezu isplativih AAS. Soo i sur. ustvrdio je da priprema površinski aktivnih tvari na bazi palminog ulja najbolje funkcionira s imobiliziranim lipoenzimom. Primijetili su da bi prinos proizvoda bio bolji unatoč dugotrajnoj reakciji (6 dana). Gerova i sur. istraživali su sintezu i površinsku aktivnost kiralne N-palmitoil AAS na bazi metionina, prolina, leucina, treonina, fenilalanina i fenilglicina u cikličkoj/racemskoj smjesi. Pang i Chu opisali su sintezu monomera na bazi aminokiselina i monomera na bazi dikarboksilne kiseline u otopini. Niz funkcionalnih i biorazgradivih poliamidnih estera na bazi aminokiselina sintetiziran je reakcijama ko-kondenzacije u otopini.
Cantaeuzene i Guerreiro izvijestili su o esterifikaciji skupina karboksilnih kiselina Boc-Ala-OH i Boc-Asp-OH s dugolančanim alifatskim alkoholima i diolima, s diklorometanom kao otapalom i agarozom 4B (Sepharose 4B) kao katalizatorom. U ovoj studiji, reakcija Boc-Ala-OH s masnim alkoholima do 16 ugljika dala je dobre prinose (51%), dok je za Boc-Asp-OH 6 i 12 ugljika bilo bolje, s odgovarajućim prinosom od 63% [64]. ]. 99,9%) u prinosima u rasponu od 58% do 76%, koji su sintetizirani stvaranjem amidnih veza s različitim dugolančanim alkilaminima ili esterskih veza s masnim alkoholima pomoću Cbz-Arg-OMe, gdje je papain djelovao kao katalizator.
5.2.2 Sinteza surfaktanata aminokiselina/peptida na bazi Gemini
Gemini surfaktanti na bazi aminokiselina sastoje se od dvije ravnolančane AAS molekule koje su međusobno povezane razmakničkom skupinom. Postoje 2 moguće sheme za kemoenzimatsku sintezu surfaktanata na bazi aminokiselina gemini tipa (slike 6 i 7). Na slici 6, 2 derivata aminokiselina reagiraju sa spojem kao razmaknicom i zatim se uvode 2 hidrofobne skupine. Na slici 7, 2 ravnolančane strukture izravno su međusobno povezane bifunkcionalnom razmakničkom skupinom.
Najraniji razvoj enzimski katalizirane sinteze gemini lipoaminokiselina započeli su Valivety et al. Yoshimura i sur. istraživali su sintezu, adsorpciju i agregaciju površinski aktivne tvari gemini na bazi aminokiselina na bazi cistina i n-alkil bromida. Sintetizirani surfaktanti uspoređeni su s odgovarajućim monomernim tenzidima. Faustino i sur. opisao je sintezu anionskih monomernih AAS na bazi uree na temelju L-cistina, D-cistina, DL-cistina, L-cisteina, L-metionina i L-sulfoalanina i njihovih parova gemini pomoću vodljivosti, ravnotežne površinske napetosti i ravnomjernog -karakterizacija stanja fluorescencije. Pokazalo se da je cmc vrijednost gemini niža usporedbom monomera i geminija.
Slika 6 Sinteza gemini AAS korištenjem derivata AA i razmaknice, nakon čega slijedi umetanje hidrofobne skupine
Slika 7. Sinteza gemini AAS pomoću bifunkcionalnog razmaknice i AAS
5.2.3 Sinteza površinski aktivnih tvari glicerolipidnih aminokiselina/peptida
Glicerolipidni aminokiselinski/peptidni surfaktanti nova su klasa lipidnih aminokiselina koje su strukturni analozi mono- (ili di-) estera i fosfolipida glicerola, zbog svoje strukture od jednog ili dva masna lanca s jednom aminokiselinom povezanom s glicerolskom okosnicom esterskom vezom. Sinteza ovih surfaktanata počinje pripremom glicerol estera aminokiselina na povišenim temperaturama i u prisutnosti kiselog katalizatora (npr. BF 3). Sinteza katalizirana enzimima (koristeći hidrolaze, proteaze i lipaze kao katalizatore) također je dobra opcija (Slika 8).
Zabilježena je enzimski katalizirana sinteza dilauriliranih konjugata arginin glicerida korištenjem papaina. Također je objavljena sinteza konjugata estera diacilglicerola iz acetilarginina i procjena njihovih fizikalno-kemijskih svojstava.
Slika 8. Sinteza konjugata mono i diacilglicerol aminokiselina
razmaknica: NH-(CH2)10-NH: spoj B1
odstojnik: NH-C6H4-NH: spoj B2
odstojnik: CH2-CH2: spoj B3
Slika 9. Sinteza simetričnih amfifila izvedenih iz Tris(hidroksimetil)aminometana
5.2.4 Sinteza aminokiselinskih/peptidnih surfaktanata na bazi bola
Amfifili tipa bola na bazi aminokiselina sadrže 2 aminokiseline koje su povezane s istim hidrofobnim lancem. Franceschi i sur. opisao je sintezu amfifila tipa bola s 2 aminokiseline (D- ili L-alanin ili L-histidin) i 1 alkilnim lancem različite duljine te istražio njihovu površinsku aktivnost. Oni raspravljaju o sintezi i agregaciji novih amfifila tipa bola s frakcijom aminokiselina (koristeći ili neuobičajenu β-aminokiselinu ili alkohol) i C12-C20 razmaknutom skupinom. Neuobičajene β-aminokiseline koje se koriste mogu biti šećerna aminokiselina, aminokiselina izvedena iz azidotimina (AZT), aminokiselina norbornena i aminoalkohol izveden iz AZT-a (Slika 9). sinteza simetričnih amfifila tipa bola izvedenih iz tris(hidroksimetil)aminometana (Tris) (Slika 9).
06 Fizikalno-kemijska svojstva
Dobro je poznato da su površinski aktivne tvari na bazi aminokiselina (AAS) raznolike i svestrane prirode i da imaju dobru primjenjivost u mnogim primjenama kao što su dobra solubilizacija, dobra svojstva emulgiranja, visoka učinkovitost, visoka površinska aktivnost i dobra otpornost na tvrdu vodu (kalcijevi ion tolerancija).
Na temelju svojstava surfaktanata aminokiselina (npr. površinska napetost, cmc, fazno ponašanje i Krafftova temperatura), nakon opsežnih studija došlo se do sljedećih zaključaka - površinska aktivnost AAS-a je bolja od one njegovog konvencionalnog pandana surfaktanta.
6.1 Kritična koncentracija micela (cmc)
Kritična koncentracija micela jedan je od važnih parametara surfaktanata i upravlja mnogim površinski aktivnim svojstvima kao što su solubilizacija, liza stanica i njihova interakcija s biofilmovima, itd. Općenito, povećanje duljine lanca repa ugljikovodika (povećanje hidrofobnosti) dovodi do smanjenja u cmc vrijednosti otopine surfaktanta, čime se povećava njegova površinska aktivnost. Surfaktanti na bazi aminokiselina obično imaju niže cmc vrijednosti u usporedbi s konvencionalnim tenzidima.
Kroz različite kombinacije glavnih skupina i hidrofobnih repova (mono-kationski amid, bi-kationski amid, bi-kationski ester na bazi amida), Infante et al. sintetizirali su tri AAS na bazi arginina i proučavali njihove cmc i γcmc (površinska napetost na cmc), pokazujući da se vrijednosti cmc i γcmc smanjuju s povećanjem duljine hidrofobnog repa. U drugoj studiji, Singare i Mhatre otkrili su da se cmc površinski aktivnih tvari N-α-acilarginina smanjuje s povećanjem broja atoma ugljika u hidrofobnom repu (Tablica 1).
Yoshimura i sur. istraživali su cmc gemini surfaktanata na bazi aminokiselina izvedenih iz cisteina i pokazali da se cmc smanjuje kada se duljina ugljikovog lanca u hidrofobnom lancu poveća s 10 na 12. Daljnje povećanje duljine ugljikovog lanca na 14 rezultiralo je povećanjem cmc, koji je potvrdio da dugolančani gemini surfaktanti imaju manju tendenciju agregacije.
Faustino i sur. izvijestio je o stvaranju miješanih micela u vodenim otopinama anionskih geminih tenzida na bazi cistina. Gemini surfaktanti su također uspoređeni s odgovarajućim konvencionalnim monomernim tenzidima (C 8 Cys). Zabilježeno je da su vrijednosti cmc mješavina lipida i površinski aktivnih tvari niže od onih čistih površinski aktivnih tvari. gemini surfaktanti i 1,2-diheptanoil-sn-gliceril-3-fosfokolin, fosfolipid topiv u vodi koji stvara micele, imali su cmc u milimolarnoj razini.
Shrestha i Aramaki istraživali su stvaranje viskoelastičnih crvolikih micela u vodenim otopinama miješanih anionsko-neionskih površinski aktivnih tvari na bazi aminokiselina u odsutnosti primjesa soli. U ovoj studiji je utvrđeno da N-dodecil glutamat ima višu Krafftovu temperaturu; međutim, kada se neutralizira bazičnom aminokiselinom L-lizinom, stvorio je micele i otopina se počela ponašati poput Newtonove tekućine na 25 °C.
6.2 Dobra topljivost u vodi
Dobra topljivost AAS u vodi rezultat je prisutnosti dodatnih CO-NH veza. To čini AAS biorazgradivijim i ekološki prihvatljivijim od odgovarajućih konvencionalnih surfaktanata. Topivost u vodi N-acil-L-glutaminske kiseline još je bolja zbog njezine 2 karboksilne skupine. Topivost Cn(CA) 2 u vodi također je dobra jer postoje 2 ionske skupine arginina u 1 molekuli, što rezultira učinkovitijom adsorpcijom i difuzijom na granici stanica, pa čak i učinkovitom inhibicijom bakterija pri nižim koncentracijama.
6.3 Krafttova temperatura i Kraftova točka
Krafftova temperatura može se shvatiti kao specifično ponašanje topljivosti površinski aktivnih tvari čija se topljivost naglo povećava iznad određene temperature. Ionski surfaktanti imaju tendenciju stvaranja čvrstih hidrata, koji se mogu istaložiti iz vode. Na određenoj temperaturi (tzv. Krafftova temperatura) obično se opaža dramatično i diskontinuirano povećanje topljivosti površinski aktivnih tvari. Krafftova točka ionskog surfaktanta je njegova Krafftova temperatura na cmc.
Ova karakteristika topljivosti obično se vidi za ionske tenzide i može se objasniti na sljedeći način: topljivost monomera bez tenzida ograničena je ispod Krafftove temperature dok se ne postigne Krafftova točka, gdje se njegova topljivost postupno povećava zbog stvaranja micela. Kako bi se osigurala potpuna topljivost, potrebno je pripremiti formulacije površinski aktivnih tvari na temperaturama iznad Krafftove točke.
Proučavana je Krafftova temperatura AAS-a i uspoređena s temperaturom konvencionalnih sintetičkih površinski aktivnih tvari. Shrestha i Aramaki proučavali su Krafftovu temperaturu AAS-a na bazi arginina i otkrili da kritična koncentracija micela pokazuje agregacijsko ponašanje u obliku premicela iznad 2-5 ×10-6 mol-L -1 nakon čega slijedi normalno stvaranje micela (Ohta et al. sintetizirali su šest različitih tipova N-heksadekanoil AAS i raspravljali o odnosu između njihove Krafftove temperature i aminokiselinskih ostataka.
U pokusima je utvrđeno da se Krafftova temperatura N-heksadekanoil AAS povećava sa smanjenjem veličine aminokiselinskih ostataka (iznimka je fenilalanin), dok se toplina topljivosti (upijanje topline) povećava sa smanjenjem veličine aminokiselinskih ostataka (s iznimka glicina i fenilalanina). Zaključeno je da je u sustavima alanina i fenilalanina DL interakcija jača od LL interakcije u čvrstom obliku soli N-heksadekanoil AAS.
Brito i sur. odredio je Krafftovu temperaturu tri serije novih surfaktanata na bazi aminokiselina pomoću diferencijalne skenirajuće mikrokalorimetrije i otkrio da je promjena trifluoroacetatnog iona u jodidni ion rezultirala značajnim povećanjem Krafftove temperature (oko 6 °C), sa 47 °C na 53 °C C. Prisutnost cis-dvostrukih veza i nezasićenosti prisutnih u dugolančanim Ser-derivatima doveli su do značajnog smanjenja Krafftove temperature. Prijavljeno je da n-dodecil glutamat ima višu Krafftovu temperaturu. Međutim, neutralizacija bazičnom aminokiselinom L-lizinom rezultirala je stvaranjem micela u otopini koje su se ponašale poput Newtonovih tekućina na 25 °C.
6.4 Površinska napetost
Površinska napetost površinski aktivnih tvari povezana je s duljinom lanca hidrofobnog dijela. Zhang i sur. odredio površinsku napetost natrijevog kokoil glicinata metodom Wilhelmy ploče (25±0,2)°C i odredio vrijednost površinske napetosti kod cmc kao 33 mN-m -1 , cmc kao 0,21 mmol-L -1. Yoshimura i sur. odredili su površinsku napetost 2C n Cys tipa površinski aktivnih tvari na bazi aminokiselina na bazi površinske napetosti 2C n Cys. Utvrđeno je da se površinska napetost na cmc smanjuje s povećanjem duljine lanca (do n = 8), dok je trend obrnut za surfaktante s n = 12 ili većim duljinama lanca.
Također je proučavan učinak CaC1 2 na površinsku napetost tenzida na bazi dikarboksiliranih aminokiselina. U ovim istraživanjima, CaC1 2 je dodan u vodene otopine tri tenzida tipa dikarboksiliranih aminokiselina (C12 MalNa 2, C12 AspNa 2 i C12 GluNa 2). Uspoređene su vrijednosti platoa nakon cmc i utvrđeno je da površinska napetost opada pri vrlo niskim koncentracijama CaC1 2 . To je zbog učinka kalcijevih iona na raspored površinski aktivne tvari na granici plin-voda. površinske napetosti soli N-dodecilaminomalonata i N-dodecilaspartata, s druge strane, također su bile gotovo konstantne do koncentracije od 10 mmol-L -1 CaC1 2 . Iznad 10 mmol-L -1, površinska napetost naglo raste, zbog stvaranja taloga kalcijeve soli surfaktanta. Za dinatrijevu sol N-dodecil glutamata umjereni dodatak CaC1 2 rezultirao je značajnim smanjenjem površinske napetosti, dok nastavak povećanja koncentracije CaC1 2 više nije uzrokovao značajne promjene.
Kako bi se odredila kinetika adsorpcije AAS tipa gemini na granici plin-voda, dinamička površinska napetost određena je metodom maksimalnog tlaka mjehurića. Rezultati su pokazali da se tijekom najdužeg vremena ispitivanja dinamička površinska napetost 2C 12 Cys nije promijenila. Smanjenje dinamičke površinske napetosti ovisi samo o koncentraciji, duljini hidrofobnih repova i broju hidrofobnih repova. Povećanje koncentracije surfaktanta, smanjenje duljine lanca kao i broja lanaca rezultiralo je bržim raspadanjem. Utvrđeno je da su rezultati dobiveni za veće koncentracije C n Cys (n = 8 do 12) vrlo bliski γ cmc izmjerenom Wilhelmyjevom metodom.
U drugoj studiji dinamičke površinske napetosti natrij dilauril cistina (SDLC) i natrij didekamino cistina određene su metodom Wilhelmy ploče, a dodatno su ravnotežne površinske napetosti njihovih vodenih otopina određene metodom volumena kapi. Reakcija disulfidnih veza dalje je istraživana i drugim metodama. Dodavanje merkaptoetanola u 0,1 mmol-L -1SDLC otopinu dovelo je do brzog povećanja površinske napetosti s 34 mN-m -1 na 53 mN-m -1. Budući da NaClO može oksidirati disulfidne veze SDLC-a u skupine sulfonske kiseline, nisu primijećeni agregati kada je NaClO (5 mmol-L -1 ) dodan u 0,1 mmol-L -1 SDLC otopinu. Rezultati transmisijske elektronske mikroskopije i dinamičkog raspršenja svjetlosti pokazali su da u otopini nisu stvoreni agregati. Utvrđeno je da se površinska napetost SDLC-a povećava s 34 mN-m -1 na 60 mN-m -1 u razdoblju od 20 minuta.
6.5 Binarne površinske interakcije
U znanostima o životu, brojne su skupine proučavale vibracijska svojstva mješavina kationskih AAS (tenzida na bazi diacilglicerol arginina) i fosfolipida na granici plin-voda, konačno zaključivši da ovo neidealno svojstvo uzrokuje prevalenciju elektrostatskih interakcija.
6.6 Svojstva agregacije
Dinamičko raspršenje svjetlosti obično se koristi za određivanje agregacijskih svojstava monomera na bazi aminokiselina i gemini surfaktanata pri koncentracijama iznad cmc, dajući prividni hidrodinamički promjer DH (= 2R H ). Agregati formirani od C n Cys i 2Cn Cys su relativno veliki i imaju široku distribuciju u usporedbi s drugim surfaktantima. Svi surfaktanti osim 2C 12 Cys obično tvore agregate od oko 10 nm. veličine micela gemini surfaktanata znatno su veće od onih njihovih monomernih parnjaka. Povećanje duljine lanca ugljikovodika također dovodi do povećanja veličine micela. ohta i sur. opisao je svojstva agregacije tri različita stereoizomera N-dodecil-fenil-alanil-fenil-alanin tetrametilamonija u vodenoj otopini i pokazao da dijastereoizomeri imaju istu kritičnu koncentraciju agregacije u vodenoj otopini. Iwahashi i sur. ispitan kružnim dikroizmom, NMR-om i osmometrijom tlaka pare Stvaranje kiralnih agregata N-dodekanoil-L-glutaminske kiseline, N-dodekanoil-L-valina i njihovih metil estera u različitim otapalima (kao što su tetrahidrofuran, acetonitril, 1,4 -dioksan i 1,2-dikloroetan) s rotacijskim svojstvima ispitan je kružnim dikroizmom, NMR i osmometrijom tlaka pare.
6.7 Međufazna adsorpcija
Međufazna adsorpcija površinski aktivnih tvari na bazi aminokiselina i njezina usporedba s konvencionalnim analogom također je jedan od smjerova istraživanja. Na primjer, istraživana su adsorpcijska svojstva dodecil estera aromatskih aminokiselina dobivenih iz LET i LEP. Rezultati su pokazali da LET i LEP pokazuju niža međufazna područja na granici plin-tekućina odnosno na granici voda/heksan.
Bordes i sur. istraživali su ponašanje otopine i adsorpciju na granici plin-voda triju dikarboksiliranih aminokiselinskih površinski aktivnih tvari, dinatrijevih soli dodecil glutamata, dodecil aspartata i aminomalonata (s 3, 2 i 1 atomom ugljika između dvije karboksilne skupine, redom). Prema ovom izvješću, cmc dikarboksiliranih površinski aktivnih tvari bila je 4-5 puta veća od one monokarboksilirane soli dodecil glicina. To se pripisuje stvaranju vodikovih veza između dikarboksiliranih površinski aktivnih tvari i susjednih molekula preko njihovih amidnih skupina.
6.8 Ponašanje faze
Izotropne diskontinuirane kubične faze opažene su za površinski aktivne tvari pri vrlo visokim koncentracijama. Molekule površinski aktivnih tvari s vrlo velikim skupinama glava teže stvaranju agregata manje pozitivne zakrivljenosti. marques i sur. proučavali su fazno ponašanje sustava 12Lys12/12Ser i 8Lys8/16Ser (vidi sliku 10), a rezultati su pokazali da sustav 12Lys12/12Ser ima zonu razdvajanja faza između područja micelarne i vezikularne otopine, dok sustav 8Lys8/16Ser Sustav 8Lys8/16Ser pokazuje kontinuirani prijelaz (produženo područje micelarne faze između područja male micelarne faze i područja faze vezikule). Treba napomenuti da za regiju vezikula sustava 12Lys12/12Ser vezikule uvijek koegzistiraju s micelama, dok regija vezikula sustava 8Lys8/16Ser ima samo vezikule.
Katanionske mješavine surfaktanata na bazi lizina i serina: simetrični par 12Lys12/12Ser (lijevo) i asimetrični par 8Lys8/16Ser (desno)
6.9 Sposobnost emulgiranja
Kouchi i sur. ispitivali su sposobnost emulgiranja, međufaznu napetost, disperzibilnost i viskoznost N-[3-dodecil-2-hidroksipropil]-L-arginina, L-glutamata i drugih AAS. U usporedbi sa sintetskim surfaktantima (njihovim konvencionalnim neionskim i amfoternim pandanima), rezultati su pokazali da AAS ima jaču sposobnost emulgiranja od konvencionalnih tenzida.
Baczko i sur. sintetizirao nove anionske aminokiselinske tenzide i istražio njihovu prikladnost kao kiralno orijentiranih otapala za NMR spektroskopiju. Niz amfifilnih L-Phe ili L-Ala derivata na bazi sulfonata s različitim hidrofobnim repovima (pentil~tetradecil) sintetiziran je reakcijom aminokiselina s o-sulfobenzojevim anhidridom. Wu i sur. sintetizirane natrijeve soli N-masnog acilnog AAS iistraživali su njihovu sposobnost emulgiranja u emulzijama ulje u vodi, a rezultati su pokazali da su ti tenzidi imali bolje rezultate s etil acetatom kao uljnom fazom nego s n-heksanom kao uljnom fazom.
6.10 Napredak u sintezi i proizvodnji
Otpornost na tvrdu vodu može se shvatiti kao sposobnost surfaktanata da se odupru prisutnosti iona kao što su kalcij i magnezij u tvrdoj vodi, tj. sposobnost izbjegavanja taloženja u kalcijeve sapune. Surfaktanti s visokom otpornošću na tvrdu vodu vrlo su korisni za formulacije deterdženata i proizvoda za osobnu njegu. Otpornost na tvrdu vodu može se ocijeniti izračunavanjem promjene topljivosti i površinske aktivnosti površinski aktivne tvari u prisutnosti kalcijevih iona.
Drugi način za procjenu otpornosti na tvrdu vodu je izračunavanje postotka ili grama surfaktanta potrebnog za kalcijev sapun napravljen od 100 g natrijevog oleata koji se raspršuje u vodi. U područjima s visokom tvrdoćom vode, visoke koncentracije iona kalcija i magnezija te sadržaja minerala mogu otežati neke praktične primjene. Često se natrijev ion koristi kao protuion sintetskog anionskog surfaktanta. Budući da je dvovalentni kalcijev ion vezan na obje molekule surfaktanta, on uzrokuje brže taloženje surfaktanta iz otopine, čime je deterdžent manje vjerojatan.
Studija otpornosti AAS-a na tvrdu vodu pokazala je da je na otpornost na kiselinu i tvrdu vodu snažno utjecala dodatna karboksilna skupina, a otpornost na kiselinu i tvrdu vodu dodatno se povećavala s povećanjem duljine razmakničke skupine između dviju karboksilnih skupina. . Redoslijed otpornosti na kiseline i tvrdu vodu bio je C 12 glicinat < C 12 aspartat < C 12 glutamat. Uspoređujući dikarboksiliranu amidnu vezu i dikarboksilirani amino surfaktant, utvrđeno je da je pH raspon potonjeg bio širi i da se njegova površinska aktivnost povećala s dodatkom odgovarajuće količine kiseline. Dikarboksilirane N-alkil aminokiseline pokazale su učinak keliranja u prisutnosti kalcijevih iona, a C12 aspartat formira bijeli gel. c 12 glutamat pokazao je visoku površinsku aktivnost pri visokoj koncentraciji Ca 2+ i očekuje se da će se koristiti u desalinizaciji morske vode.
6.11 Raspadljivost
Disperzibilnost se odnosi na sposobnost površinski aktivne tvari da spriječi koalescenciju i taloženje površinski aktivne tvari u otopini.Disperzibilnost je važno svojstvo površinski aktivnih tvari koje ih čini prikladnima za upotrebu u deterdžentima, kozmetici i farmaceutici.Sredstvo za dispergiranje mora sadržavati estersku, etersku, amidnu ili amino vezu između hidrofobne skupine i terminalne hidrofilne skupine (ili među ravnolančanim hidrofobnim skupinama).
Općenito, anionski tenzidi kao što su alkanolamido sulfati i amfoterni tenzidi kao što je amidosulfobetain posebno su učinkoviti kao dispergirajuća sredstva za kalcijeve sapune.
Mnoga istraživanja su odredila disperzibilnost AAS, pri čemu je utvrđeno da je N-lauroil lizin slabo kompatibilan s vodom i težak za upotrebu u kozmetičkim formulacijama.U ovoj seriji, N-acil-supstituirane bazične aminokiseline imaju izvrsnu disperzibilnost i koriste se u kozmetičkoj industriji za poboljšanje formulacija.
07 Toksičnost
Konvencionalni surfaktanti, posebno kationski tenzidi, vrlo su toksični za vodene organizme. Njihova akutna toksičnost posljedica je fenomena interakcije adsorpcije i iona površinski aktivnih tvari na granici stanica-voda. Smanjenje cmc površinski aktivnih tvari obično dovodi do jače međufazne adsorpcije površinski aktivnih tvari, što obično rezultira njihovom povećanom akutnom toksičnošću. Povećanje duljine hidrofobnog lanca surfaktanata također dovodi do povećanja akutne toksičnosti surfaktanata.Većina AAS je niska ili netoksična za ljude i okoliš (osobito za morske organizme) i prikladna je za upotrebu kao sastojci hrane, farmaceutskih i kozmetičkih proizvoda.Mnogi su istraživači pokazali da su površinski aktivne tvari aminokiselina nježne i ne iritiraju kožu. Poznato je da su površinski aktivne tvari na bazi arginina manje toksične od svojih konvencionalnih analoga.
Brito i sur. proučavao fizikalno-kemijska i toksikološka svojstva amfifila na bazi aminokiselina i njihovih [derivata tirozina (Tyr), hidroksiprolina (Hyp), serina (Ser) i lizina (Lys)] spontanog stvaranja kationskih vezikula i dao podatke o njihovoj akutnoj toksičnosti za Daphnia magna (IC 50). Sintetizirali su kationske vezikule dodeciltrimetilamonijevog bromida (DTAB)/Lys-derivata i/ili Ser-/Lys-derivata smjese i testirali njihovu ekotoksičnost i hemolitički potencijal, pokazujući da su sve AAS i njihove mješavine koje sadrže vezikule manje toksične od konvencionalnog surfaktanta DTAB .
Rosa i sur. istraživao je vezanje (asocijaciju) DNA na stabilne kationske vezikule na bazi aminokiselina. Za razliku od konvencionalnih kationskih tenzida, koji se često čine toksičnima, čini se da je interakcija kationskih aminokiselinskih tenzida netoksična. Kationski AAS se temelji na argininu, koji spontano stvara stabilne vezikule u kombinaciji s određenim anionskim surfaktantima. Također se navodi da inhibitori korozije na bazi aminokiselina nisu toksični. Ovi surfaktanti se lako sintetiziraju s visokom čistoćom (do 99%), jeftini su, lako su biorazgradivi i potpuno su topljivi u vodenom mediju. Nekoliko je studija pokazalo da su tenzidi aminokiselina koji sadrže sumpor bolji u inhibiciji korozije.
U nedavnoj studiji, Perinelli i sur. objavili su zadovoljavajući toksikološki profil ramnolipida u usporedbi s konvencionalnim tenzidima. Poznato je da ramnolipidi djeluju kao pojačivači propusnosti. Također su izvijestili o učinku ramnolipida na propusnost epitela makromolekularnih lijekova.
08 Antimikrobno djelovanje
Antimikrobno djelovanje surfaktanata može se ocijeniti minimalnom inhibitornom koncentracijom. Antimikrobno djelovanje surfaktanata na bazi arginina detaljno je proučavano. Utvrđeno je da su gram-negativne bakterije otpornije na surfaktante na bazi arginina od gram-pozitivnih bakterija. Antimikrobna aktivnost surfaktanata obično se povećava prisutnošću hidroksilnih, ciklopropanskih ili nezasićenih veza unutar acilnih lanaca. Castillo i sur. pokazalo je da duljina acilnih lanaca i pozitivni naboj određuju HLB vrijednost (hidrofilno-lipofilna ravnoteža) molekule, a oni imaju učinak na njihovu sposobnost da poremete membrane. Na-acilarginin metil ester još je jedna važna klasa kationskih površinski aktivnih tvari sa širokim spektrom antimikrobnog djelovanja i lako je biorazgradiv te ima nisku ili nikakvu toksičnost. Istraživanja interakcije surfaktanata na bazi Nα-acilarginin metil estera s 1,2-dipalmitoil-sn-propiltrioksil-3-fosforilkolinom i 1,2-ditetradekanoil-sn-propiltrioksil-3-fosforilkolinom, modelnim membranama i živim organizmima u prisutnost ili odsutnost vanjskih barijera pokazala je da ova klasa površinski aktivnih tvari ima dobru antimikrobnu aktivnost. Rezultati su pokazali da površinski aktivne tvari imaju dobru antibakterijsku aktivnost.
09 Reološka svojstva
Reološka svojstva surfaktanata igraju vrlo važnu ulogu u određivanju i predviđanju njihove primjene u različitim industrijama, uključujući prehrambenu, farmaceutsku, ekstrakciju ulja, proizvode za osobnu njegu i kućnu njegu. Provedene su mnoge studije kako bi se raspravljalo o odnosu između viskoelastičnosti površinski aktivnih tvari aminokiselina i cmc.
10 Primjena u kozmetičkoj industriji
AAS se koriste u formulaciji mnogih proizvoda za osobnu njegu.kalijev N-kokoil glicinat je nježan za kožu i koristi se u čišćenju lica za uklanjanje taloga i šminke. n-Acil-L-glutaminska kiselina ima dvije karboksilne skupine, što je čini topljivijom u vodi. Među tim AAS, AAS na bazi C 12 masnih kiselina naširoko se koriste u čišćenju lica za uklanjanje taloga i šminke. AAS s lancem C 18 koriste se kao emulgatori u proizvodima za njegu kože, a poznato je da soli N-lauril alanina stvaraju kremaste pjene koje ne iritiraju kožu i stoga se mogu koristiti u formulaciji proizvoda za njegu beba. AAS na bazi N-laurila koji se koristi u pasti za zube ima dobar detergentski učinak sličan sapunu i jaku učinkovitost inhibicije enzima.
Tijekom proteklih nekoliko desetljeća, izbor tenzida za kozmetiku, proizvode za osobnu njegu i farmaceutske proizvode usredotočio se na nisku toksičnost, blagost, nježnost na dodir i sigurnost. Potrošači ovih proizvoda itekako su svjesni potencijalne iritacije, toksičnosti i čimbenika okoliša.
Danas se AAS koriste za formuliranje mnogih šampona, boja za kosu i sapuna za kupanje zbog brojnih prednosti u odnosu na njihove tradicionalne analoge u kozmetici i proizvodima za osobnu njegu.Surfaktanti na bazi proteina imaju poželjna svojstva potrebna za proizvode za osobnu njegu. Neki AAS imaju sposobnost stvaranja filma, dok drugi imaju dobru sposobnost pjenjenja.
Aminokiseline su važni prirodni hidratantni čimbenici u stratum corneumu. Kada epidermalne stanice umru, one postaju dio stratum corneuma, a unutarstanični proteini postupno se razgrađuju do aminokiselina. Te se aminokiseline zatim transportiraju dalje u stratum corneum, gdje apsorbiraju mast ili tvari slične mastima u epidermalni stratum corneum, čime se poboljšava elastičnost površine kože. Otprilike 50% prirodnog hidratantnog faktora u koži sastoji se od aminokiselina i pirolidona.
Kolagen, uobičajeni kozmetički sastojak, također sadrži aminokiseline koje održavaju kožu mekom.Problemi s kožom kao što su hrapavost i tupost velikim su dijelom uzrokovani nedostatkom aminokiselina. Jedna je studija pokazala da miješanje aminokiseline s mašću ublažava opekline kože, a zahvaćena područja vraćaju se u svoje normalno stanje bez pretvaranja u keloidne ožiljke.
Aminokiseline su se također pokazale vrlo korisnima u njezi oštećenih zanoktica.Suha kosa bez oblika može ukazivati na smanjenje koncentracije aminokiselina u ozbiljno oštećenom rožnatom sloju. Aminokiseline imaju sposobnost prodiranja u kutikulu vlasi i upijanja vlage iz kože.Ova sposobnost surfaktanata na bazi aminokiselina čini ih vrlo korisnim u šamponima, bojama za kosu, omekšivačima za kosu, regeneratorima za kosu, a prisutnost aminokiselina čini kosu jakom.
11 Primjena u svakodnevnoj kozmetici
Trenutno u svijetu postoji sve veća potražnja za formulacijama deterdženata na bazi aminokiselina.Poznato je da AAS ima bolju sposobnost čišćenja, sposobnost pjenjenja i svojstva omekšavanja tkanine, što ih čini prikladnim za kućne deterdžente, šampone, sredstva za pranje tijela i druge primjene.Prijavljeno je da je amfoterni AAS izveden iz asparaginske kiseline vrlo učinkovit deterdžent sa svojstvima keliranja. Utvrđeno je da uporaba sastojaka deterdženta koji se sastoje od N-alkil-β-aminoetoksi kiselina smanjuje iritaciju kože. Prijavljeno je da je formulacija tekućeg deterdženta koja se sastoji od N-kokoil-β-aminopropionata učinkovit deterdžent za mrlje od ulja na metalnim površinama. Surfaktant aminokarboksilne kiseline, C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONa, također se pokazao boljim detergentom i koristi se za čišćenje tekstila, tepiha, kose, stakla itd. 2-hidroksi-3-aminopropionska kiselina-N,N- Poznato je da derivat acetooctene kiseline ima dobru sposobnost kompleksiranja i stoga daje stabilnost sredstvima za izbjeljivanje.
Keigo i Tatsuya su u svom patentu prijavili pripremu formulacija deterdženta na bazi N-(N'-dugolančanog acil-β-alanil)-β-alanina za bolju sposobnost pranja i stabilnost, lako lomljenje pjene i dobro omekšavanje tkanine . Kao je razvio formulaciju deterdženta temeljenu na N-Acil-1 -N-hidroksi-β-alaninu i izvijestio o niskoj iritaciji kože, visokoj vodootpornosti i visokoj moći uklanjanja mrlja.
Japanska tvrtka Ajinomoto kao glavne sastojke u šamponima, deterdžentima i kozmetici koristi niskotoksične i lako razgradive AAS na bazi L-glutaminske kiseline, L-arginina i L-lizina (Slika 13). Također je zabilježena sposobnost enzimskih dodataka u formulacijama deterdženata da uklone proteinske mrlje. Za N-acil AAS izveden iz glutaminske kiseline, alanina, metilglicina, serina i asparaginske kiseline prijavljeno je da se koriste kao izvrsni tekući deterdženti u vodenim otopinama. Ove površinski aktivne tvari uopće ne povećavaju viskoznost, čak ni pri vrlo niskim temperaturama, te se mogu lako prenijeti iz spremnika uređaja za stvaranje pjene kako bi se dobile homogene pjene.
Vrijeme objave: 9. lipnja 2022