Ultrafiltracja to nowa metoda ekstrakcji alkilopoliglikozydów

2018-12-20 18:12:16

Wiele chemicznie syntetyzowanych alkilopoliglukozydowych środków powierzchniowo czynnych niszczy środowisko ekologiczne ze względu na ich ogniotrwałość, toksyczność i akumulację w ekosystemie. Natomiast bioSurfaktanty są biodegradowalne i nietoksyczne dla środowiska ekologicznego. Bardziej nadaje się do kontroli zanieczyszczeń w inżynierii środowiska. Na przykład w procesie oczyszczania ścieków można go zastosować jako kolektor flotacyjny do absorpcji naładowanych cząstek metali w celu usunięcia toksycznych jonów metali oraz do naprawy miejsc zanieczyszczonych materią organiczną i metalami ciężkimi.

Ekstrakcja produktów fermentacji (znana również jako dalsze przetwarzanie) kosztuje około 60% całkowitych kosztów produkcji, co stanowi główną przeszkodę w komercjalizacji produktów biosurfakantów. Optymalna metoda ekstrakcji biosurfaktantów różni się w zależności od przebiegu fermentacji i jej właściwości fizykochemicznych.

Wśród nich najczęściej stosowaną metodą ekstrakcji jest ekstrakcja rozpuszczalnikiem. Na przykład Kuyukina i inne biosurfaktanty wytwarzane przez ekstrakcję Rhodococcus eterem metylowo-tert-butylowym mogą uzyskać wyższą wydajność wynoszącą 10 mg/l.

Ultrafiltracja to nowa metoda ekstrakcji biosurfaktantów. Lin i in. ekstrahowali biosurfaktant lipopeptydowy Shavanting z Bacillus subtilis z brzeczki fermentacyjnej za pomocą membrany ultrafiltracyjnej o granicy masy cząsteczkowej 30 000 Da, z wydajnością 95%. Mattei i in. zaprojektował urządzenie do ciągłej ekstrakcji biosurfaktantów, które można ekstrahować w sposób ciągły metodą filtracji z przepływem fasetowym z wydajnością do 3 g/l.

Metody ekstrakcji produktu zgodne z produkcją w procesie ciągłej fermentacji obejmują oddzielanie piany, metodę żywicy jonowymiennej i tym podobne. Davisa i in. ekstrahowano w sposób ciągły Shapirin z Bacillus subtilis metodą separacji piankowej, a wydajność wyniosła 71,4%. Proces ekstrakcji ramnolipidu przeprowadza się poprzez filtrację odśrodkową w celu usunięcia komórek, a następnie ramnolipid zatęża się na żywicy Amperite XAD-2 metodą chromatografii adsorpcyjnej, a następnie chromatografii jonowymiennej, a na koniec ciecz odparowuje się i liofilizuje. Gotowy produkt o czystości 90% można otrzymać z wydajnością 60%.

W porównaniu z metodą fermentacji mikrobiologicznej cząsteczki surfaktantów syntetyzowane metodą enzymatyczną to w większości cząsteczki o stosunkowo prostej budowie, ale jednocześnie charakteryzujące się doskonałą aktywnością powierzchniową. Zaletami są niski koszt ekstrakcji produktu, wygodna poprawa struktury wtórnej, łatwe oczyszczanie i unieruchomione enzymy nadające się do ponownego użycia, a enzymatycznie syntetyzowany środek powierzchniowo czynny może być stosowany do wytwarzania produktów o wysokiej wartości dodanej, takich jak składniki farmaceutyczne. Chociaż koszt przygotowania enzymu na tym etapie jest wysoki, oczekuje się, że obniży to koszty produkcji poprzez zwiększenie stabilności i aktywności enzymu za pomocą technologii inżynierii genetycznej.