Jadual Kandungan Untuk Artikel Ini:
1. Perkembangan Asid Amino
2. Ciri-ciri struktur
3. Komposisi kimia
4.Pengkelasan
5. Sintesis
6. Sifat fizikokimia
7. Ketoksikan
8. Aktiviti antimikrob
9. Sifat reologi
10. Aplikasi dalam industri kosmetik
11. Aplikasi dalam kosmetik harian
Surfaktan Asid Amino (AAS)ialah kelas surfaktan yang terbentuk dengan menggabungkan kumpulan hidrofobik dengan satu atau lebih Asid Amino. Dalam kes ini, Asid Amino boleh menjadi sintetik atau diperoleh daripada hidrolisat protein atau sumber boleh diperbaharui yang serupa. Kertas ini merangkumi perincian kebanyakan laluan sintetik yang tersedia untuk AAS dan kesan laluan berbeza pada sifat fizikokimia produk akhir, termasuk keterlarutan, kestabilan serakan, ketoksikan dan kebolehbiodegradasian. Sebagai kelas surfaktan dalam permintaan yang semakin meningkat, fleksibiliti AAS disebabkan oleh struktur pembolehubahnya menawarkan sejumlah besar peluang komersial.
Memandangkan surfaktan digunakan secara meluas dalam detergen, pengemulsi, perencat kakisan, pemulihan minyak tertier dan farmaseutikal, penyelidik tidak pernah berhenti memberi perhatian kepada surfaktan.
Surfaktan ialah produk kimia yang paling mewakili yang dimakan dalam kuantiti yang banyak setiap hari di seluruh dunia dan mempunyai kesan negatif terhadap persekitaran akuatik.Kajian telah menunjukkan bahawa penggunaan surfaktan tradisional secara meluas boleh memberi kesan negatif kepada alam sekitar.
Hari ini, bukan ketoksikan, biodegradasi dan biokompatibiliti hampir sama pentingnya kepada pengguna seperti utiliti dan prestasi surfaktan.
Biosurfaktan ialah surfaktan mampan mesra alam yang disintesis secara semula jadi oleh mikroorganisma seperti bakteria, kulat dan yis, atau dirembes secara ekstraselular.Oleh itu, biosurfaktan juga boleh disediakan melalui reka bentuk molekul untuk meniru struktur amfifilik semula jadi, seperti fosfolipid, alkil glikosida dan Asid Amino asil.
Surfaktan Asid Amino (AAS)adalah salah satu surfaktan biasa, biasanya dihasilkan daripada bahan mentah haiwan atau hasil pertanian. Sepanjang dua dekad yang lalu, AAS telah menarik minat yang besar daripada saintis sebagai surfaktan baru, bukan sahaja kerana ia boleh disintesis daripada sumber boleh diperbaharui, tetapi juga kerana AAS mudah terdegradasi dan mempunyai produk sampingan yang tidak berbahaya, menjadikannya lebih selamat untuk persekitaran.
AAS boleh ditakrifkan sebagai kelas surfaktan yang terdiri daripada Asid Amino yang mengandungi kumpulan Asid Amino (HO 2 C-CHR-NH 2) atau residu Asid Amino (HO 2 C-CHR-NH-). 2 kawasan berfungsi Asid Amino membolehkan terbitan pelbagai jenis surfaktan. Sebanyak 20 Asid Amino Proteinogenik standard diketahui wujud di alam semula jadi dan bertanggungjawab untuk semua tindak balas fisiologi dalam aktiviti pertumbuhan dan kehidupan. Mereka berbeza antara satu sama lain hanya mengikut baki R (Rajah 1, pk a ialah logaritma negatif bagi pemalar penceraian asid bagi larutan). Ada yang non-polar dan hidrofobik, ada yang polar dan hidrofilik, ada yang asas dan ada yang berasid.
Oleh kerana Asid Amino ialah sebatian yang boleh diperbaharui, surfaktan yang disintesis daripada Asid Amino juga mempunyai potensi tinggi untuk menjadi mampan dan mesra alam. Struktur yang ringkas dan semula jadi, ketoksikan yang rendah dan kebolehbiodegradasian yang cepat sering menjadikannya lebih unggul daripada surfaktan konvensional. Menggunakan bahan mentah boleh diperbaharui (cth. Asid Amino dan minyak sayuran), AAS boleh dihasilkan melalui laluan bioteknologi dan laluan kimia yang berbeza.
Pada awal abad ke-20, Asid Amino pertama kali ditemui untuk digunakan sebagai substrat untuk sintesis surfaktan.AAS digunakan terutamanya sebagai pengawet dalam formulasi farmaseutikal dan kosmetik.Selain itu, AAS didapati aktif secara biologi terhadap pelbagai bakteria, tumor dan virus yang menyebabkan penyakit. Pada tahun 1988, ketersediaan AAS kos rendah menjana minat penyelidikan dalam aktiviti permukaan. Kini, dengan perkembangan bioteknologi, beberapa Asid Amino juga mampu disintesis secara komersial secara besar-besaran oleh yis, yang secara tidak langsung membuktikan pengeluaran AAS lebih mesra alam.
01 Perkembangan Asid Amino
Seawal awal abad ke-19, apabila Asid Amino yang wujud secara semula jadi pertama kali ditemui, strukturnya diramalkan sangat berharga - boleh digunakan sebagai bahan mentah untuk penyediaan amfifil. Kajian pertama mengenai sintesis AAS telah dilaporkan oleh Bondi pada tahun 1909.
Dalam kajian itu, N-asilglisin dan N-asilalanine telah diperkenalkan sebagai kumpulan hidrofilik untuk surfaktan. Kerja-kerja seterusnya melibatkan sintesis Asid lipoAmino (AAS) menggunakan glisin dan alanin, dan Hentrich et al. menerbitkan beberapa siri penemuan,termasuk permohonan paten pertama, mengenai penggunaan garam asil sarkosinat dan asil aspartat sebagai surfaktan dalam produk pembersihan rumah (cth syampu, detergen dan ubat gigi).Selepas itu, ramai penyelidik menyiasat sintesis dan sifat fizikokimia Asid Amino asil. Sehingga kini, sejumlah besar literatur telah diterbitkan mengenai sintesis, sifat, aplikasi industri dan kebolehbiodegradasian AAS.
02 Sifat Struktur
Rantai asid lemak hidrofobik bukan kutub AAS mungkin berbeza dalam struktur, panjang rantai dan nombor.Kepelbagaian struktur dan aktiviti permukaan tinggi AAS menerangkan kepelbagaian komposisi luas dan sifat fizikokimia dan biologi mereka. Kumpulan kepala AAS terdiri daripada Asid Amino atau peptida. Perbezaan dalam kumpulan kepala menentukan penjerapan, pengagregatan dan aktiviti biologi surfaktan ini. Kumpulan berfungsi dalam kumpulan kepala kemudiannya menentukan jenis AAS, termasuk kationik, anionik, bukan ionik dan amfoterik. Gabungan Asid Amino hidrofilik dan bahagian rantai panjang hidrofobik membentuk struktur amphifilik yang menjadikan molekul sangat aktif permukaan. Selain itu, kehadiran atom karbon asimetri dalam molekul membantu membentuk molekul kiral.
03 Komposisi Kimia
Semua Peptida dan Polipeptida adalah produk Pempolimeran bagi hampir 20 Asid α-Amino α-Proteinogenik ini. Kesemua 20 Asid α-Amino mengandungi kumpulan berfungsi asid karboksilik (-COOH) dan kumpulan berfungsi amino (-NH 2), kedua-duanya terikat pada atom α-karbon tetrahedral yang sama. Asid Amino berbeza antara satu sama lain dengan kumpulan R berbeza yang melekat pada α-karbon (kecuali lycine, dengan kumpulan R ialah hidrogen.) Kumpulan R mungkin berbeza dari segi struktur, saiz dan cas (keasidan, kealkalian). Perbezaan ini juga menentukan keterlarutan Asid Amino dalam air.
Asid Amino adalah kiral (kecuali glisin) dan aktif secara optik secara semula jadi kerana ia mempunyai empat substituen berbeza yang dikaitkan dengan karbon alfa. Asid Amino mempunyai dua konformasi yang mungkin; ia adalah imej cermin yang tidak bertindih antara satu sama lain, walaupun pada hakikatnya bilangan L-stereoisomer jauh lebih tinggi. Kumpulan-R yang terdapat dalam beberapa Asid Amino (Phenylalanine, Tyrosine dan Tryptophan) adalah aril, membawa kepada penyerapan UV maksimum pada 280 nm. α-COOH berasid dan α-NH 2 asas dalam Asid Amino mampu pengionan, dan kedua-dua stereoisomer, yang mana sekalipun, membina keseimbangan pengionan yang ditunjukkan di bawah.
R-COOH ↔R-COO-＋H＋
R-NH3＋↔R-NH2＋H＋
Seperti yang ditunjukkan dalam keseimbangan pengionan di atas, asid amino mengandungi sekurang-kurangnya dua kumpulan berasid lemah; walau bagaimanapun, kumpulan karboksil adalah lebih berasid berbanding kumpulan amino terproton. pH 7.4, kumpulan karboksil terdeprotonasi manakala kumpulan amino terprotonasi. Asid amino dengan kumpulan R yang tidak boleh terion adalah neutral secara elektrik pada pH ini dan membentuk zwitterion.
04 Pengelasan
AAS boleh dikelaskan mengikut empat kriteria, yang diterangkan di bawah secara bergilir.
4.1 Mengikut asal usul
| Mengikut asal usul, AAS boleh dibahagikan kepada 2 kategori seperti berikut. ① Kategori Semula Jadi Sesetengah sebatian semulajadi yang mengandungi asid amino juga mempunyai keupayaan untuk mengurangkan ketegangan permukaan/antaramuka, malah ada yang melebihi keberkesanan glikolipid. AAS ini juga dikenali sebagai lipopeptida. Lipopeptida ialah sebatian berat molekul rendah, biasanya dihasilkan oleh spesies Bacillus.
AAS tersebut dibahagikan lagi kepada 3 subkelas:surfactin, iturin dan fengycin.
|
| Keluarga peptida aktif permukaan merangkumi varian heptapeptida pelbagai bahan,seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2a, di mana rantai asid lemak β-hidroksi tak tepu C12-C16 dikaitkan dengan peptida. Peptida aktif permukaan ialah lakton makrosiklik di mana cincin ditutup dengan pemangkinan antara terminal-C asid lemak β-hidroksi dan peptida. Dalam subkelas iturin, terdapat enam varian utama iaitu iturin A dan C, mycosubtilin dan bacillomycin D, F dan L.Dalam semua kes, heptapeptida dikaitkan dengan rantai C14-C17 asid lemak β-amino (rantai boleh menjadi pelbagai). Dalam kes ekurimycins, kumpulan amino pada kedudukan β boleh membentuk ikatan amida dengan terminal C sehingga membentuk struktur laktam makrosiklik.
Subkelas fengycin mengandungi fengycin A dan B, yang juga dipanggil plistatin apabila Tyr9 dikonfigurasikan D.Dekapeptida dikaitkan dengan rantai asid lemak β-hidroksi tepu atau tak tepu C14 -C18. Secara struktur, plistatin juga merupakan lakton makrosiklik, yang mengandungi rantai sisi Tyr pada kedudukan 3 jujukan peptida dan membentuk ikatan ester dengan sisa terminal-C, dengan itu membentuk struktur cincin dalaman (seperti yang berlaku untuk banyak lipopeptida Pseudomonas).
② Kategori Sintetik AAS juga boleh disintesis dengan menggunakan mana-mana asid amino berasid, asas dan neutral. Asid amino yang biasa digunakan untuk sintesis AAS ialah asid glutamat, serin, prolin, asid aspartik, glisin, arginin, alanin, leucine, dan hidrolisat protein. Subkelas surfaktan ini boleh disediakan dengan kaedah kimia, enzimatik dan kemoenzimatik; walau bagaimanapun, untuk penghasilan AAS, sintesis kimia lebih boleh dilaksanakan dari segi ekonomi. Contoh biasa termasuk asid N-lauroyl-L-glutamat dan asid N-palmitoyl-L-glutamat.
|
4.2 Berdasarkan substituen rantai alifatik
Berdasarkan substituen rantai alifatik, surfaktan berasaskan asid amino boleh dibahagikan kepada 2 jenis.
Mengikut kedudukan substituen
| ①AAS digantikan N Dalam sebatian tersubstitusi N, kumpulan amino digantikan oleh kumpulan lipofilik atau kumpulan karboksil, mengakibatkan kehilangan keasaman. contoh paling mudah bagi AAS digantikan N ialah asid amino N-asil, yang pada asasnya adalah surfaktan anionik. AAS yang digantikan n mempunyai ikatan amida yang melekat di antara bahagian hidrofobik dan hidrofilik. Ikatan amida mempunyai keupayaan untuk membentuk ikatan hidrogen, yang memudahkan penguraian surfaktan ini dalam persekitaran berasid, dengan itu menjadikannya boleh terbiodegradasi.
②AAS digantikan C Dalam sebatian tersubstitusi C, penggantian berlaku pada kumpulan karboksil (melalui ikatan amida atau ester). Sebatian tergantikan C biasa (cth ester atau amida) pada asasnya adalah surfaktan kationik.
③N- dan AAS yang digantikan C Dalam surfaktan jenis ini, kedua-dua kumpulan amino dan karboksil adalah bahagian hidrofilik. Jenis ini pada asasnya adalah surfaktan amfoterik. |
4.3 Mengikut bilangan ekor hidrofobik
Berdasarkan bilangan kumpulan kepala dan ekor hidrofobik, AAS boleh dibahagikan kepada empat kumpulan. AAS rantai lurus, AAS jenis Gemini (dimer), AAS jenis Glycerolipid dan AAS jenis amphiphilic bicephalic (Bola). surfaktan rantai lurus ialah surfaktan yang terdiri daripada asid amino dengan hanya satu ekor hidrofobik (Rajah 3). Gemini jenis AAS mempunyai dua kumpulan kepala polar asid amino dan dua ekor hidrofobik setiap molekul (Rajah 4). Dalam jenis struktur ini, dua AAS rantai lurus disambungkan bersama oleh pengatur jarak dan oleh itu juga dipanggil dimer. Dalam AAS jenis Glycerolipid, sebaliknya, kedua-dua ekor hidrofobik dilekatkan pada kumpulan kepala asid amino yang sama. Surfaktan ini boleh dianggap sebagai analog monogliserida, digliserida dan fosfolipid, manakala dalam AAS jenis Bola, dua kumpulan kepala asid amino dikaitkan dengan ekor hidrofobik.
4.4 Mengikut jenis kumpulan ketua
①AAS kationik
Kumpulan kepala surfaktan jenis ini mempunyai cas positif. AAS kationik terawal ialah etil cocoyl arginate, yang merupakan pirolidon karboksilat. Sifat unik dan pelbagai surfaktan ini menjadikannya berguna dalam pembasmi kuman, agen antimikrob, agen antistatik, perapi rambut, serta lembut pada mata dan kulit serta mudah terbiodegradasi. Singare dan Mhatre mensintesis AAS kationik berasaskan arginin dan menilai sifat fizikokimianya. Dalam kajian ini, mereka mendakwa hasil tinggi produk yang diperoleh menggunakan keadaan tindak balas Schotten-Baumann. Dengan peningkatan panjang rantai alkil dan hidrofobisiti, aktiviti permukaan surfaktan didapati meningkat dan Kepekatan Misel Kritikal (cmc) menurun. Satu lagi ialah protein asil kuaterner, yang biasanya digunakan sebagai perapi dalam produk penjagaan rambut.
②AAS anionik
Dalam surfaktan anionik, kumpulan kepala polar surfaktan mempunyai cas negatif. Sarcosine (CH 3 -NH-CH 2 -COOH, N-methylglycine), asid amino yang biasa ditemui dalam landak laut dan bintang laut, secara kimia berkaitan dengan glisin (NH 2 -CH 2 -COOH,), asid amino asas yang ditemui dalam sel mamalia. -COOH,) berkaitan secara kimia dengan glisin, iaitu asid amino asas yang terdapat dalam sel mamalia. Asid laurik, asid tetradekanoik, asid oleik dan halida dan esternya biasanya digunakan untuk mensintesis surfaktan sarkosinat. Sarcosinates sememangnya ringan dan oleh itu lazimnya digunakan dalam ubat kumur, syampu, buih pencukur semburan, pelindung matahari, pembersih kulit dan produk kosmetik lain.
AAS anionik lain yang tersedia secara komersil termasuk Amisoft CS-22 dan AmiliteGCK-12, yang merupakan nama dagangan untuk natrium N-cocoyl-L-glutamat dan potassium N-cocoyl glycinate, masing-masing. Amilite biasanya digunakan sebagai agen berbuih, detergen, pelarut, pengemulsi dan dispersant, dan mempunyai banyak aplikasi dalam kosmetik, seperti syampu, sabun mandi, pencuci badan, ubat gigi, pembersih muka, sabun pembersih, pembersih kanta sentuh dan surfaktan isi rumah. Amisoft digunakan sebagai pembersih kulit dan rambut yang lembut, terutamanya dalam pembersih muka dan badan, detergen sintetik blok, produk penjagaan badan, syampu dan produk penjagaan kulit yang lain.
③zwitterionik atau amfoterik AAS
Surfaktan amfoterik mengandungi kedua-dua tapak berasid dan asas dan oleh itu boleh menukar casnya dengan menukar nilai pH. Dalam media alkali mereka berkelakuan seperti surfaktan anionik, manakala dalam persekitaran berasid mereka berkelakuan seperti surfaktan kationik dan dalam media neutral seperti surfaktan amfoterik. Lauryl lysine (LL) dan alkoxy (2-hydroxypropyl) arginine adalah satu-satunya surfaktan amfoterik yang diketahui berdasarkan asid amino. LL ialah produk pemeluwapan lisin dan asid laurik. Oleh kerana struktur amfoteriknya, LL tidak larut dalam hampir semua jenis pelarut, kecuali pelarut yang sangat beralkali atau berasid. Sebagai serbuk organik, LL mempunyai lekatan yang sangat baik pada permukaan hidrofilik dan pekali geseran yang rendah, memberikan surfaktan ini keupayaan pelinciran yang sangat baik. LL digunakan secara meluas dalam krim kulit dan perapi rambut, dan juga digunakan sebagai pelincir.
④AAS bukan ionik
Surfaktan bukan ionik dicirikan oleh kumpulan kepala kutub tanpa caj formal. lapan surfaktan bukan ionik tetoksilasi baru telah disediakan oleh Al-Sabagh et al. daripada asid α-amino larut minyak. Dalam proses ini, L-phenylalanine (LEP) dan L-leucine mula-mula diesterifikasi dengan heksadekanol, diikuti dengan amidasi dengan asid palmitik untuk memberikan dua amida dan dua ester asid α-amino. Amida dan ester kemudiannya menjalani tindak balas pemeluwapan dengan etilena oksida untuk menyediakan tiga derivatif fenilalanin dengan bilangan unit polioksietilena yang berbeza (40, 60 dan 100). AAS bukan ionik ini didapati mempunyai sifat detergen dan berbuih yang baik.
05 Sintesis
5.1 Laluan sintetik asas
Dalam AAS, kumpulan hidrofobik boleh dilekatkan pada tapak amina atau asid karboksilik, atau melalui rantai sampingan asid amino. Berdasarkan ini, empat laluan sintetik asas tersedia, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.
Rajah.5 Laluan sintesis asas surfaktan berasaskan asid amino
| Laluan 1. Amina ester amfifilik dihasilkan melalui tindak balas pengesteran, di mana sintesis surfaktan biasanya dicapai dengan merefluks alkohol lemak dan asid amino dengan kehadiran agen penyahhidratan dan mangkin berasid. Dalam sesetengah tindak balas, asid sulfurik bertindak sebagai pemangkin dan agen penyahhidratan.
Laluan 2. Asid amino yang diaktifkan bertindak balas dengan alkilamin untuk membentuk ikatan amida, menghasilkan sintesis amfifilik amidoamina.
Laluan 3. Asid Amido disintesis dengan bertindak balas kumpulan amina asid amino dengan Asid Amido.
Laluan 4. Asid amino alkil rantai panjang telah disintesis oleh tindak balas kumpulan amina dengan haloalkana. |
5.2 Kemajuan dalam sintesis dan pengeluaran
5.2.1 Sintesis asid amino/peptida rantai tunggal surfaktan
Asid amino atau peptida N-asil atau O-asil boleh disintesis oleh asilasi bermangkin enzim bagi kumpulan amina atau hidroksil dengan asid lemak. Laporan terawal tentang sintesis pemangkin lipase tanpa pelarut bagi asid amino amida atau derivatif metil ester yang digunakan Candida antarctica, dengan hasil antara 25% hingga 90% bergantung kepada asid amino sasaran. Metil etil keton juga telah digunakan sebagai pelarut dalam beberapa tindak balas. Vonderhagen et al. juga menerangkan tindak balas N-asilasi lipase dan protease-mangkin bagi asid amino, hidrolisat protein dan/atau terbitannya menggunakan campuran air dan pelarut organik (cth, dimetilformamida/air) dan metil butil keton.
Pada hari-hari awal, masalah utama dengan sintesis pemangkin enzim AAS adalah hasil yang rendah. Menurut Valivety et al. hasil derivatif asid amino N-tetradecanoyl hanya 2%-10% walaupun selepas menggunakan lipase yang berbeza dan mengeram pada 70°C selama beberapa hari. Montet et al. juga menghadapi masalah mengenai hasil rendah asid amino dalam sintesis N-asil lisin menggunakan asid lemak dan minyak sayuran. Menurut mereka, hasil maksimum produk adalah 19% dalam keadaan bebas pelarut dan menggunakan pelarut organik. masalah yang sama dihadapi oleh Valivety et al. dalam sintesis N-Cbz-L-lysine atau N-Cbz-lysine metil ester derivatif.
Dalam kajian ini, mereka mendakwa bahawa hasil 3-O-tetradecanoyl-L-serine adalah 80% apabila menggunakan serine yang dilindungi N sebagai substrat dan Novozyme 435 sebagai pemangkin dalam persekitaran bebas pelarut cair. Nagao dan Kito mengkaji O-asilasi L-serine, L-homoserine, L-treonine dan L-tirosin (LET) apabila menggunakan lipase Keputusan tindak balas (lipase diperolehi oleh Candida cylindracea dan Rhizopus delemar dalam medium penimbal akueus) dan melaporkan bahawa hasil asilasi L-homoserine dan L-serine agak rendah, manakala tiada asilasi L-threonine dan LET berlaku.
Ramai penyelidik telah menyokong penggunaan substrat yang murah dan mudah didapati untuk sintesis AAS yang kos efektif. Soo et al. mendakwa bahawa penyediaan surfaktan berasaskan minyak sawit berfungsi paling baik dengan lipoenzim tidak bergerak. Mereka menyatakan bahawa hasil produk akan lebih baik walaupun reaksi memakan masa (6 hari). Gerova et al. menyiasat sintesis dan aktiviti permukaan kiral N-palmitoyl AAS berdasarkan metionin, proline, leucine, threonine, phenylalanine dan phenylglycine dalam campuran kitaran/rasemia. Pang dan Chu menerangkan sintesis monomer berasaskan asid amino dan monomer berasaskan asid dikarboksilik dalam larutan Satu siri ester poliamida berasaskan asid amino yang berfungsi dan boleh terbiodegradasi telah disintesis melalui tindak balas pemeluwapan bersama dalam larutan.
Cantaeuzene dan Guerreiro melaporkan pengesteran kumpulan asid karboksilik Boc-Ala-OH dan Boc-Asp-OH dengan alkohol dan diol alifatik rantai panjang, dengan diklorometana sebagai pelarut dan agarose 4B (Sepharose 4B) sebagai mangkin. Dalam kajian ini, tindak balas Boc-Ala-OH dengan alkohol berlemak sehingga 16 karbon memberikan hasil yang baik (51%), manakala bagi Boc-Asp-OH 6 dan 12 karbon adalah lebih baik, dengan hasil yang sepadan sebanyak 63% [64]. ]. 99.9%) dalam hasil antara 58% hingga 76%, yang disintesis dengan pembentukan ikatan amida dengan pelbagai alkilamin rantai panjang atau ikatan ester dengan alkohol lemak oleh Cbz-Arg-OMe, di mana papain bertindak sebagai pemangkin.
5.2.2 Sintesis asid amino/peptida berasaskan gemini
Surfaktan gemini berasaskan asid amino terdiri daripada dua molekul AAS rantai lurus yang dipautkan antara satu sama lain oleh kumpulan pengatur jarak. Terdapat 2 skema yang mungkin untuk sintesis chemoenzymatic surfaktan berasaskan asid amino jenis gemini (Rajah 6 dan 7). Dalam Rajah 6, 2 derivatif asid amino bertindak balas dengan sebatian sebagai kumpulan spacer dan kemudian 2 kumpulan hidrofobik diperkenalkan. Dalam Rajah 7, 2 struktur rantai lurus disambungkan secara langsung bersama oleh kumpulan pengatur jarak dwifungsi.
Perkembangan terawal sintesis pemangkin enzim bagi asid lipoamino gemini telah dipelopori oleh Valivety et al. Yoshimura et al. menyiasat sintesis, penjerapan dan pengagregatan surfaktan gemini berasaskan asid amino berdasarkan sistin dan n-alkil bromida. Surfaktan yang disintesis dibandingkan dengan surfaktan monomerik yang sepadan. Faustino et al. menerangkan sintesis AAS monomerik berasaskan urea anionik berdasarkan L-cystine, D-cystine, DL-cystine, L-cysteine, L-metionine dan L-sulfoalanine dan pasangan gemininya melalui kekonduksian, ketegangan permukaan keseimbangan dan mantap -nyatakan pencirian pendarfluor mereka. Telah ditunjukkan bahawa nilai cmc gemini adalah lebih rendah dengan membandingkan monomer dan gemini.
Rajah 6 Sintesis Gemini AAS menggunakan derivatif AA dan spacer, diikuti dengan sisipan kumpulan hidrofobik
Rajah.7 Sintesis Gemini AAS menggunakan spacer dwifungsi dan AAS
5.2.3 Sintesis asid amino gliserolipid/surfaktan peptida
Surfaktan asid amino gliserolipid/peptida ialah kelas baharu asid amino lipid yang merupakan analog struktur gliserol mono- (atau di-) ester dan fosfolipid, disebabkan oleh struktur satu atau dua rantai lemak dengan satu asid amino yang dikaitkan dengan tulang belakang gliserol. oleh ikatan ester. Sintesis surfaktan ini bermula dengan penyediaan ester gliserol asid amino pada suhu tinggi dan dengan kehadiran mangkin berasid (cth BF 3). Sintesis bermangkin enzim (menggunakan hidrolase, protease dan lipase sebagai pemangkin) juga merupakan pilihan yang baik (Rajah 8).
Sintesis bermangkin enzim bagi konjugasi arginin gliserida dilaurilasi menggunakan papain telah dilaporkan. Sintesis konjugat ester diasilgliserol daripada asetilarginin dan penilaian sifat fizikokimianya juga telah dilaporkan.
Rajah.8 Sintesis konjugat asid amino mono dan diasilgliserol
pengatur jarak: NH-(CH2)10-NH: sebatianB1
pengatur jarak: NH-C6H4-NH: sebatianB2
pengatur jarak: CH2-CH2: sebatianB3
Rajah.9 Sintesis amfifil simetri yang diperoleh daripada Tris(hidroksimetil)aminometana
5.2.4 Sintesis asid amino/peptida berasaskan bola surfaktan
Amfifil jenis bola berasaskan asid amino mengandungi 2 asid amino yang dikaitkan dengan rantai hidrofobik yang sama. Franceschi et al. menerangkan sintesis amphiphiles jenis bola dengan 2 asid amino (D- atau L-alanine atau L-histidine) dan 1 rantai alkil yang berbeza panjang dan menyiasat aktiviti permukaannya. Mereka membincangkan sintesis dan pengagregatan amphifil jenis bola novel dengan pecahan asid amino (menggunakan sama ada asid β-amino atau alkohol yang tidak biasa) dan kumpulan spacer C12 -C20. Asid β-amino yang tidak biasa digunakan boleh menjadi asid amino gula, asid amino terbitan azidothymin (AZT), asid amino norbornene dan alkohol amino yang diperoleh daripada AZT (Rajah 9). sintesis amfifil jenis bola simetri yang diperoleh daripada tris(hidroksimetil)aminometana (Tris) (Rajah 9).
06 Sifat fizikokimia
Telah diketahui umum bahawa surfaktan berasaskan asid amino (AAS) adalah pelbagai dan serba boleh dan mempunyai kebolehgunaan yang baik dalam banyak aplikasi seperti pelarutan yang baik, sifat pengemulsi yang baik, kecekapan tinggi, prestasi aktiviti permukaan yang tinggi dan rintangan yang baik terhadap air keras (ion kalsium). toleransi).
Berdasarkan sifat surfaktan asid amino (cth tegangan permukaan, cmc, kelakuan fasa dan suhu Krafft), kesimpulan berikut telah dicapai selepas kajian meluas - aktiviti permukaan AAS adalah lebih baik daripada surfaktan biasa.
6.1 Kepekatan Misel Kritikal (cmc)
Kepekatan misel kritikal adalah salah satu parameter penting surfaktan dan mengawal banyak sifat aktif permukaan seperti pelarutan, lisis sel dan interaksinya dengan biofilm, dsb. Secara umumnya, meningkatkan panjang rantai ekor hidrokarbon (meningkatkan hidrofobisiti) membawa kepada penurunan dalam nilai cmc larutan surfaktan, dengan itu meningkatkan aktiviti permukaannya. Surfaktan berasaskan asid amino biasanya mempunyai nilai cmc yang lebih rendah berbanding surfaktan konvensional.
Melalui gabungan berbeza kumpulan kepala dan ekor hidrofobik (amida mono-kationik, amida bi-kationik, ester berasaskan amida bi-kationik), Infante et al. mensintesis tiga AAS berasaskan arginin dan mengkaji cmc dan γcmc mereka (ketegangan permukaan pada cmc), menunjukkan bahawa nilai cmc dan γcmc menurun dengan peningkatan panjang ekor hidrofobik. Dalam kajian lain, Singare dan Mhatre mendapati bahawa cmc surfaktan N-α-acylarginine menurun dengan peningkatan bilangan atom karbon ekor hidrofobik (Jadual 1).
Yoshimura et al. menyiasat cmc surfaktan gemini berasaskan asid amino yang berasal dari sistein dan menunjukkan bahawa cmc berkurangan apabila panjang rantai karbon dalam rantai hidrofobik dinaikkan daripada 10 kepada 12. Menambahkan lagi panjang rantai karbon kepada 14 mengakibatkan peningkatan dalam cmc, yang mengesahkan bahawa surfaktan gemini rantai panjang mempunyai kecenderungan yang lebih rendah untuk mengagregat.
Faustino et al. melaporkan pembentukan misel bercampur dalam larutan akueus surfaktan gemini anionik berdasarkan sistin. Surfaktan gemini juga dibandingkan dengan surfaktan monomerik konvensional yang sepadan (C 8 Cys). Nilai cmc bagi campuran surfaktan lipid dilaporkan lebih rendah daripada surfaktan tulen. surfaktan gemini dan 1,2-diheptanoyl-sn-glyceryl-3-phosphocholine, fosfolipid pembentuk misel yang larut air, mempunyai cmc dalam paras milimolar.
Shrestha dan Aramaki menyiasat pembentukan misel seperti cacing viskoelastik dalam larutan akueus surfaktan anionik-nonionik berasaskan asid amino tanpa ketiadaan garam campuran. Dalam kajian ini, N-dodecyl glutamat didapati mempunyai suhu Krafft yang lebih tinggi; bagaimanapun, apabila dineutralkan dengan asid amino asas L-lisin, ia menghasilkan misel dan larutan mula berkelakuan seperti cecair Newtonian pada 25 °C.
6.2 Keterlarutan air yang baik
Keterlarutan air AAS yang baik adalah disebabkan oleh kehadiran ikatan CO-NH tambahan. Ini menjadikan AAS lebih mudah terbiodegradasi dan mesra alam daripada surfaktan konvensional yang sepadan. Keterlarutan air asid N-asil-L-glutamat adalah lebih baik kerana 2 kumpulan karboksilnya. Keterlarutan air Cn(CA) 2 juga baik kerana terdapat 2 kumpulan arginin ionik dalam 1 molekul, yang menghasilkan penjerapan dan resapan yang lebih berkesan pada antara muka sel dan juga perencatan bakteria yang berkesan pada kepekatan yang lebih rendah.
6.3 Suhu Krafft dan titik Krafft
Suhu Krafft boleh difahami sebagai tingkah laku keterlarutan khusus surfaktan yang keterlarutannya meningkat secara mendadak melebihi suhu tertentu. Surfaktan ionik mempunyai kecenderungan untuk menghasilkan hidrat pepejal, yang boleh memendakan daripada air. Pada suhu tertentu (yang dipanggil suhu Krafft), peningkatan dramatik dan tidak berterusan dalam keterlarutan surfaktan biasanya diperhatikan. Titik Krafft surfaktan ionik ialah suhu Krafftnya pada cmc.
Ciri keterlarutan ini biasanya dilihat untuk surfaktan ionik dan boleh dijelaskan seperti berikut: keterlarutan monomer bebas surfaktan dihadkan di bawah suhu Krafft sehingga titik Krafft dicapai, di mana keterlarutannya meningkat secara beransur-ansur disebabkan oleh pembentukan misel. Untuk memastikan keterlarutan lengkap, perlu menyediakan formulasi surfaktan pada suhu di atas titik Krafft.
Suhu Krafft AAS telah dikaji dan dibandingkan dengan surfaktan sintetik konvensional. Shrestha dan Aramaki mengkaji suhu Krafft AAS berasaskan arginin dan mendapati bahawa kepekatan misel kritikal menunjukkan tingkah laku pengagregatan dalam bentuk pra-misel melebihi 2-5 ×10-6 mol-L -1 diikuti dengan pembentukan misel biasa (Ohta et al. mensintesis enam jenis N-hexadecanoyl AAS yang berbeza dan membincangkan hubungan antara suhu Krafft dan sisa asid amino.
Dalam eksperimen, didapati bahawa suhu Krafft N-hexadecanoyl AAS meningkat dengan pengurangan saiz residu asid amino (fenilalanine sebagai pengecualian), manakala haba keterlarutan (pengambilan haba) meningkat dengan pengurangan saiz residu asid amino (dengan kecuali glisin dan fenilalanin). Disimpulkan bahawa dalam kedua-dua sistem alanin dan fenilalanin, interaksi DL lebih kuat daripada interaksi LL dalam bentuk pepejal garam N-hexadecanoyl AAS.
Brito et al. menentukan suhu Krafft bagi tiga siri surfaktan berasaskan asid amino novel menggunakan mikrokalorimetri pengimbasan pembezaan dan mendapati bahawa menukar ion trifluoroacetate kepada ion iodida mengakibatkan peningkatan ketara dalam suhu Krafft (kira-kira 6 °C), daripada 47 °C kepada 53 ° C. Kehadiran ikatan cis-double dan ketidaktepuan yang terdapat dalam derivatif Ser rantai panjang membawa kepada penurunan ketara dalam suhu Krafft. n-Dodecyl glutamat dilaporkan mempunyai suhu Krafft yang lebih tinggi. Walau bagaimanapun, peneutralan dengan asid amino asas L-lisin menghasilkan pembentukan misel dalam larutan yang berkelakuan seperti cecair Newtonian pada 25 °C.
6.4 Ketegangan permukaan
Ketegangan permukaan surfaktan adalah berkaitan dengan panjang rantai bahagian hidrofobik. Zhang et al. menentukan tegangan permukaan natrium cocoyl glycinate dengan kaedah plat Wilhelmy (25±0.2)°C dan menentukan nilai tegangan permukaan pada cmc sebagai 33 mN-m -1, cmc sebagai 0.21 mmol-L -1. Yoshimura et al. menentukan tegangan permukaan 2C n Cys jenis asid amino berdasarkan tegangan permukaan permukaan 2C n agen aktif permukaan berasaskan Cys. Telah didapati bahawa tegangan permukaan pada cmc menurun dengan peningkatan panjang rantai (sehingga n = 8), manakala arah aliran diterbalikkan untuk surfaktan dengan n = 12 atau lebih panjang rantai.
Kesan CaC1 2 pada tegangan permukaan surfaktan berasaskan asid amino dikarboksilasi juga telah dikaji. Dalam kajian ini, CaC1 2 telah ditambah kepada larutan akueus tiga surfaktan jenis asid amino dikarboksilasi (C12 MalNa 2, C12 AspNa 2, dan C12 GluNa 2). Nilai dataran tinggi selepas cmc dibandingkan dan didapati tegangan permukaan menurun pada kepekatan CaC1 2 yang sangat rendah. Ini disebabkan oleh kesan ion kalsium pada susunan surfaktan pada antara muka gas-air. tegangan permukaan garam N-dodecylaminomalonate dan N-dodecylaspartate, sebaliknya, juga hampir malar sehingga kepekatan 10 mmol-L -1 CaC1 2. Di atas 10 mmol-L -1, tegangan permukaan meningkat dengan mendadak, disebabkan oleh pembentukan pemendakan garam kalsium surfaktan. Untuk garam disodium N-dodecyl glutamat, penambahan sederhana CaC1 2 mengakibatkan penurunan ketara dalam ketegangan permukaan, manakala peningkatan berterusan dalam kepekatan CaC1 2 tidak lagi menyebabkan perubahan ketara.
Untuk menentukan kinetik penjerapan AAS jenis gemini pada antara muka gas-air, tegangan permukaan dinamik ditentukan menggunakan kaedah tekanan gelembung maksimum. Keputusan menunjukkan bahawa untuk masa ujian yang paling lama, tegangan permukaan dinamik 2C 12 Cys tidak berubah. Penurunan tegangan permukaan dinamik hanya bergantung pada kepekatan, panjang ekor hidrofobik, dan bilangan ekor hidrofobik. Peningkatan kepekatan surfaktan, pengurangan panjang rantai serta bilangan rantai mengakibatkan pereputan yang lebih cepat. Keputusan yang diperoleh untuk kepekatan C n Cys yang lebih tinggi (n = 8 hingga 12) didapati sangat hampir dengan γ cmc yang diukur dengan kaedah Wilhelmy.
Dalam kajian lain, tegangan permukaan dinamik sodium dilauryl cystine (SDLC) dan sodium didecamino cystine ditentukan oleh kaedah plat Wilhelmy, dan sebagai tambahan, ketegangan permukaan keseimbangan larutan akueusnya ditentukan oleh kaedah volum titis. Tindak balas ikatan disulfida telah disiasat selanjutnya dengan kaedah lain juga. Penambahan mercaptoethanol kepada larutan 0.1 mmol-L -1SDLC membawa kepada peningkatan pesat dalam tegangan permukaan daripada 34 mN-m -1 kepada 53 mN-m -1. Oleh kerana NaClO boleh mengoksidakan ikatan disulfida SDLC kepada kumpulan asid sulfonik, tiada agregat diperhatikan apabila NaClO (5 mmol-L -1 ) ditambah kepada larutan SDLC 0.1 mmol-L -1. Mikroskopi elektron penghantaran dan hasil serakan cahaya dinamik menunjukkan bahawa tiada agregat terbentuk dalam larutan. Ketegangan permukaan SDLC didapati meningkat daripada 34 mN-m -1 kepada 60 mN-m -1 dalam tempoh 20 minit.
6.5 Interaksi permukaan binari
Dalam sains hayat, beberapa kumpulan telah mengkaji sifat getaran campuran AAS kationik (surfaktan berasaskan diasilgliserol arginin) dan fosfolipid pada antara muka gas-air, akhirnya membuat kesimpulan bahawa sifat tidak ideal ini menyebabkan kelaziman interaksi elektrostatik.
6.6 Sifat pengagregatan
Penyerakan cahaya dinamik biasanya digunakan untuk menentukan sifat pengagregatan monomer berasaskan asid amino dan surfaktan gemini pada kepekatan di atas cmc, menghasilkan diameter hidrodinamik jelas DH (= 2R H ). Agregat yang dibentuk oleh C n Cys dan 2Cn Cys adalah agak besar dan mempunyai taburan skala yang luas berbanding surfaktan lain. Semua surfaktan kecuali 2C 12 Cys biasanya membentuk agregat kira-kira 10 nm. saiz misel surfaktan gemini adalah jauh lebih besar daripada saiz misel monomerik mereka. Peningkatan panjang rantai hidrokarbon juga membawa kepada peningkatan saiz misel. ohta et al. menerangkan sifat pengagregatan tiga stereoisomer berbeza N-dodecyl-phenyl-alanyl-phenyl-alanine tetramethylammonium dalam larutan akueus dan menunjukkan bahawa diastereoisomer mempunyai kepekatan pengagregatan kritikal yang sama dalam larutan akueus. Iwahashi et al. disiasat oleh dikroisme pekeliling, NMR dan osmometri tekanan wap Pembentukan agregat kiral asid N-dodecanoyl-L-glutamic, N-dodecanoyl-L-valine dan metil esternya dalam pelarut yang berbeza (seperti tetrahydrofuran, acetonitrile, 1,4 -dioksana dan 1,2-dikloroetana) dengan sifat putaran telah disiasat oleh dichroism bulat, NMR dan osmometri tekanan wap.
6.7 Penjerapan antara muka
Penjerapan antara muka surfaktan berasaskan asid amino dan perbandingannya dengan rakan konvensionalnya juga merupakan salah satu hala tuju penyelidikan. Sebagai contoh, sifat penjerapan antara muka ester dodesil asid amino aromatik yang diperoleh daripada LET dan LEP telah disiasat. Keputusan menunjukkan bahawa LET dan LEP mempamerkan kawasan antara muka yang lebih rendah pada antara muka gas-cecair dan pada antara muka air/heksana, masing-masing.
Bordes et al. menyiasat kelakuan larutan dan penjerapan pada antara muka gas-air bagi tiga surfaktan asid amino dikarboksilasi, garam disodium dodesil glutamat, dodesil aspartat, dan aminomalonate (masing-masing dengan 3, 2, dan 1 atom karbon antara dua kumpulan karboksil). Menurut laporan ini, cmc surfaktan dikarboksilasi adalah 4-5 kali lebih tinggi daripada garam dodesil glisin monokarboksilasi. Ini disebabkan oleh pembentukan ikatan hidrogen antara surfaktan dikarboksilasi dan molekul jiran melalui kumpulan amida di dalamnya.
6.8 Tingkah laku fasa
Fasa padu tak selanjar isotropik diperhatikan untuk surfaktan pada kepekatan yang sangat tinggi. Molekul surfaktan dengan kumpulan kepala yang sangat besar cenderung membentuk agregat kelengkungan positif yang lebih kecil. marques et al. mengkaji kelakuan fasa sistem 12Lys12/12Ser dan 8Lys8/16Ser (lihat Rajah 10), dan keputusan menunjukkan bahawa sistem 12Lys12/12Ser mempunyai zon pemisahan fasa antara kawasan larutan misel dan vesikular, manakala sistem 8Lys8/16Ser Sistem 8Lys8/16Ser menunjukkan peralihan berterusan (rantau fasa micellar memanjang antara kawasan fasa micellar kecil dan kawasan fasa vesikel). Perlu diingatkan bahawa untuk kawasan vesikel sistem 12Lys12/12Ser, vesikel sentiasa wujud bersama misel, manakala kawasan vesikel sistem 8Lys8/16Ser hanya mempunyai vesikel.
Campuran kataninik surfaktan berasaskan lisin dan serin: pasangan simetri 12Lys12/12Ser(kiri) dan pasangan 8Lys8/16Ser asimetri (kanan)
6.9 Keupayaan mengemulsi
Kouchi et al. memeriksa keupayaan pengemulsi, ketegangan antara muka, keterserakan, dan kelikatan N-[3-dodecyl-2-hydroxypropyl]-L-arginine, L-glutamat, dan AAS lain. Berbanding dengan surfaktan sintetik (rakan bukan ionik dan amfoterik konvensional mereka), keputusan menunjukkan bahawa AAS mempunyai keupayaan pengemulsi yang lebih kuat daripada surfaktan konvensional.
Baczko et al. mensintesis surfaktan asid amino anionik novel dan menyiasat kesesuaiannya sebagai pelarut spektroskopi NMR berorientasikan kiral. Satu siri derivatif L-Phe atau L-Ala amfifilik berasaskan sulfonat dengan ekor hidrofobik yang berbeza (pentyl~tetradecyl) telah disintesis dengan bertindak balas asid amino dengan anhidrida o-sulfobenzoik. Wu et al. garam natrium tersintesis N-lemak asil AAS danmenyiasat keupayaan pengemulsi mereka dalam emulsi minyak dalam air, dan keputusan menunjukkan bahawa surfaktan ini berprestasi lebih baik dengan etil asetat sebagai fasa minyak berbanding dengan n-heksana sebagai fasa minyak.
6.10 Kemajuan dalam sintesis dan pengeluaran
Rintangan air keras boleh difahami sebagai keupayaan surfaktan untuk menahan kehadiran ion seperti kalsium dan magnesium dalam air keras, iaitu, keupayaan untuk mengelakkan pemendakan ke dalam sabun kalsium. Surfaktan dengan rintangan air keras yang tinggi sangat berguna untuk formulasi detergen dan produk penjagaan diri. Rintangan air keras boleh dinilai dengan mengira perubahan keterlarutan dan aktiviti permukaan surfaktan dengan kehadiran ion kalsium.
Satu lagi cara untuk menilai rintangan air keras adalah dengan mengira peratusan atau gram surfaktan yang diperlukan untuk sabun kalsium yang terbentuk daripada 100 g natrium oleat untuk tersebar di dalam air. Di kawasan yang mempunyai air keras yang tinggi, kepekatan tinggi ion kalsium dan magnesium serta kandungan mineral boleh menyukarkan beberapa aplikasi praktikal. Selalunya ion natrium digunakan sebagai ion pembilang surfaktan anionik sintetik. Oleh kerana ion kalsium divalen terikat kepada kedua-dua molekul surfaktan, ia menyebabkan surfaktan memendakan dengan lebih mudah daripada larutan menjadikan detergensi kurang berkemungkinan.
Kajian tentang rintangan air keras AAS menunjukkan bahawa rintangan asid dan air keras sangat dipengaruhi oleh kumpulan karboksil tambahan, dan rintangan asid dan air keras meningkat lagi dengan pertambahan panjang kumpulan pengatur jarak antara dua kumpulan karboksil. . Susunan rintangan asid dan air keras ialah C 12 glisinat < C 12 aspartat < C 12 glutamat. Membandingkan masing-masing ikatan amida dikarboksilasi dan surfaktan amino dikarboksilasi, didapati bahawa julat pH yang terakhir adalah lebih luas dan aktiviti permukaannya meningkat dengan penambahan jumlah asid yang sesuai. Asid amino N-alkil dikarboksilasi menunjukkan kesan pengkelat dengan kehadiran ion kalsium, dan C 12 aspartat membentuk gel putih. c 12 glutamat menunjukkan aktiviti permukaan yang tinggi pada kepekatan Ca 2+ yang tinggi dan dijangka digunakan dalam penyahgaraman air laut.
6.11 Penyebaran
Penyebaran merujuk kepada keupayaan surfaktan untuk menghalang penyatuan dan pemendapan surfaktan dalam larutan.Kebolehsebaran adalah sifat penting surfaktan yang menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam detergen, kosmetik dan farmaseutikal.Ejen penyerakan mesti mengandungi ikatan ester, eter, amida atau amino antara kumpulan hidrofobik dan kumpulan hidrofilik terminal (atau antara kumpulan hidrofobik rantai lurus).
Secara amnya, surfaktan anionik seperti alkanolamido sulfat dan surfaktan amfoterik seperti amidosulfobetaine amat berkesan sebagai agen penyerakan untuk sabun kalsium.
Banyak usaha penyelidikan telah menentukan keterserakan AAS, di mana N-lauroyl lysine didapati kurang serasi dengan air dan sukar digunakan untuk formulasi kosmetik.Dalam siri ini, asid amino asas digantikan N-asil mempunyai kebolehserakan yang hebat dan digunakan dalam industri kosmetik untuk menambah baik formulasi.
07 Ketoksikan
Surfaktan konvensional, terutamanya surfaktan kationik, adalah sangat toksik kepada organisma akuatik. Ketoksikan akut mereka adalah disebabkan oleh fenomena interaksi penjerapan-ion surfaktan pada antara muka air sel. Mengurangkan cmc surfaktan biasanya membawa kepada penjerapan antara muka surfaktan yang lebih kuat, yang biasanya mengakibatkan ketoksikan akut yang tinggi. Peningkatan dalam panjang rantai hidrofobik surfaktan juga membawa kepada peningkatan ketoksikan akut surfaktan.Kebanyakan AAS adalah rendah atau tidak toksik kepada manusia dan alam sekitar (terutamanya kepada organisma marin) dan sesuai digunakan sebagai bahan makanan, farmaseutikal dan kosmetik.Ramai penyelidik telah menunjukkan bahawa surfaktan asid amino adalah lembut dan tidak merengsakan kulit. Surfaktan berasaskan arginin diketahui kurang toksik daripada rakan sejawatan konvensional mereka.
Brito et al. mengkaji sifat fizikokimia dan toksikologi amfifil berasaskan asid amino dan [derivatif daripada tyrosine (Tyr), hydroxyproline (Hyp), serine (Ser) dan lisin (Lys)] pembentukan spontan vesikel kationik mereka dan memberikan data mengenai ketoksikan akutnya kepada Daphnia magna (IC 50). Mereka mensintesis vesikel kationik dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB)/Lys-derivatif dan/atau campuran Ser-/Lys-derivatif dan menguji ekotoksisitas dan potensi hemolitiknya, menunjukkan bahawa semua AAS dan campuran yang mengandungi vesikelnya kurang toksik daripada surfaktan DTAB konvensional. .
Rosa et al. menyiasat pengikatan (perkaitan) DNA kepada vesikel kationik berasaskan asid amino yang stabil. Tidak seperti surfaktan kationik konvensional, yang selalunya kelihatan toksik, interaksi surfaktan asid amino kationik nampaknya tidak toksik. AAS kationik adalah berdasarkan arginin, yang secara spontan membentuk vesikel yang stabil dalam kombinasi dengan surfaktan anionik tertentu. Perencat kakisan berasaskan asid amino juga dilaporkan bukan toksik. Surfaktan ini mudah disintesis dengan ketulenan tinggi (sehingga 99%), kos rendah, mudah terbiodegradasi, dan larut sepenuhnya dalam media akueus. Beberapa kajian telah menunjukkan bahawa surfaktan asid amino yang mengandungi sulfur adalah unggul dalam perencatan kakisan.
Dalam kajian baru-baru ini, Perinelli et al. melaporkan profil toksikologi rhamnolipid yang memuaskan berbanding surfaktan konvensional. Rhamnolipid diketahui bertindak sebagai penambah kebolehtelapan. Mereka juga melaporkan kesan rhamnolipid pada kebolehtelapan epitelium ubat makromolekul.
08 Aktiviti antimikrob
Aktiviti antimikrob surfaktan boleh dinilai dengan kepekatan perencatan minimum. Aktiviti antimikrob surfaktan berasaskan arginin telah dikaji secara terperinci. Bakteria Gram-negatif didapati lebih tahan terhadap surfaktan berasaskan arginin berbanding bakteria Gram-positif. Aktiviti antimikrob surfaktan biasanya meningkat dengan kehadiran ikatan hidroksil, siklopropana atau tak tepu dalam rantai asil. Castillo et al. menunjukkan bahawa panjang rantai asil dan cas positif menentukan nilai HLB (keseimbangan hidrofilik-lipofilik) molekul, dan ini mempunyai kesan ke atas keupayaannya untuk mengganggu membran. Nα-acylarginine metil ester ialah satu lagi kelas surfaktan kationik yang penting dengan aktiviti antimikrob spektrum luas dan Ia mudah terbiodegradasi dan mempunyai ketoksikan yang rendah atau tiada. Kajian tentang interaksi surfaktan berasaskan Nα-acylarginine metil ester dengan 1,2-dipalmitoyl-sn-propyltrioxyl-3-phosphorylcholine dan 1,2-ditetradecanoyl-sn-propyltrioxyl-3-phosphorylcholine, membran model, dan dengan organisma hidup dalam kehadiran atau ketiadaan halangan luar telah menunjukkan bahawa kelas surfaktan ini mempunyai antimikrob yang baik Keputusan menunjukkan surfaktan mempunyai aktiviti antibakteria yang baik.
09 Sifat reologi
Sifat reologi surfaktan memainkan peranan yang sangat penting dalam menentukan dan meramalkan aplikasinya dalam industri yang berbeza, termasuk makanan, farmaseutikal, pengekstrakan minyak, penjagaan diri dan produk penjagaan rumah. Banyak kajian telah dijalankan untuk membincangkan hubungan antara viskoelastik surfaktan asid amino dan cmc.
10 Aplikasi dalam industri kosmetik
AAS digunakan dalam perumusan banyak produk penjagaan diri.potassium N-cocoyl glycinate didapati lembut pada kulit dan digunakan dalam pembersihan muka untuk menanggalkan enap cemar dan solekan. Asid n-Acyl-L-glutamic mempunyai dua kumpulan karboksil, yang menjadikannya lebih larut dalam air. Antara AAS ini, AAS berasaskan asid lemak C 12 digunakan secara meluas dalam pembersihan muka untuk menanggalkan enap cemar dan solekan. AAS dengan rantai C 18 digunakan sebagai pengemulsi dalam produk penjagaan kulit, dan garam N-Lauryl alanine diketahui menghasilkan buih berkrim yang tidak merengsakan kulit dan oleh itu boleh digunakan dalam perumusan produk penjagaan bayi. AAS berasaskan N-Lauryl yang digunakan dalam ubat gigi mempunyai detergensi yang baik seperti sabun dan keberkesanan perencatan enzim yang kuat.
Sejak beberapa dekad yang lalu, pilihan surfaktan untuk kosmetik, produk penjagaan diri dan farmaseutikal telah memfokuskan pada ketoksikan yang rendah, kelembutan, kelembutan pada sentuhan dan keselamatan. Pengguna produk ini sangat menyedari potensi kerengsaan, ketoksikan dan faktor persekitaran.
Hari ini, AAS digunakan untuk merumuskan banyak syampu, pewarna rambut dan sabun mandi kerana banyak kelebihannya berbanding rakan tradisional mereka dalam produk kosmetik dan penjagaan diri.Surfaktan berasaskan protein mempunyai sifat wajar yang diperlukan untuk produk penjagaan diri. Sesetengah AAS mempunyai keupayaan membentuk filem, manakala yang lain mempunyai keupayaan berbuih yang baik.
Asid amino adalah faktor pelembab semulajadi yang penting dalam stratum korneum. Apabila sel epidermis mati, ia menjadi sebahagian daripada stratum korneum dan protein intraselular secara beransur-ansur terdegradasi kepada asid amino. Asid amino ini kemudiannya diangkut lebih jauh ke dalam stratum korneum, di mana ia menyerap lemak atau bahan seperti lemak ke dalam stratum korneum epidermis, dengan itu meningkatkan keanjalan permukaan kulit. Kira-kira 50% daripada faktor pelembap semulajadi dalam kulit terdiri daripada asid amino dan pirolidon.
Kolagen, bahan kosmetik biasa, juga mengandungi asid amino yang mengekalkan kulit lembut.Masalah kulit seperti kekasaran dan kusam sebahagian besarnya disebabkan oleh kekurangan asid amino. Satu kajian menunjukkan bahawa mencampurkan asid amino dengan salap melegakan kulit terbakar, dan kawasan yang terjejas kembali ke keadaan normal tanpa menjadi parut keloid.
Asid amino juga didapati sangat berguna dalam menjaga kutikula yang rosak.Rambut kering dan tidak berbentuk mungkin menunjukkan penurunan kepekatan asid amino dalam stratum korneum yang rosak teruk. Asid amino mempunyai keupayaan untuk menembusi kutikula ke dalam batang rambut dan menyerap kelembapan dari kulit.Keupayaan surfaktan berasaskan asid amino ini menjadikannya sangat berguna dalam syampu, pewarna rambut, pelembut rambut, perapi rambut, dan kehadiran asid amino menjadikan rambut kuat.
11 Aplikasi dalam kosmetik harian
Pada masa ini, terdapat permintaan yang semakin meningkat untuk formulasi detergen berasaskan asid amino di seluruh dunia.AAS diketahui mempunyai keupayaan pembersihan yang lebih baik, keupayaan berbuih dan sifat melembutkan fabrik, yang menjadikannya sesuai untuk detergen isi rumah, syampu, pencuci badan dan aplikasi lain.AAS amfoterik terbitan asid aspartik dilaporkan sebagai detergen yang sangat berkesan dengan sifat kelat. Penggunaan bahan pencuci yang terdiri daripada asid N-alkyl-β-aminoethoxy didapati dapat mengurangkan kerengsaan kulit. Formulasi detergen cecair yang terdiri daripada N-cocoyl-β-aminopropionate telah dilaporkan sebagai detergen yang berkesan untuk kesan minyak pada permukaan logam. Surfaktan asid aminokarboksilik, C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONa, juga telah terbukti mempunyai detergensi yang lebih baik dan digunakan untuk membersihkan tekstil, permaidani, rambut, kaca, dll. Asid 2-hidroksi-3-aminopropionik-N,N- terbitan asid acetoacetic diketahui mempunyai keupayaan pengkompleksan yang baik dan dengan itu memberikan kestabilan kepada agen peluntur.
Penyediaan formulasi detergen berasaskan N-(N'-long-chain acyl-β-alanyl)-β-alanine telah dilaporkan oleh Keigo dan Tatsuya dalam paten mereka untuk keupayaan mencuci dan kestabilan yang lebih baik, buih mudah pecah dan melembutkan kain yang baik. . Kao membangunkan formulasi detergen berasaskan N-Acyl-1 -N-hydroxy-β-alanine dan melaporkan kerengsaan kulit yang rendah, rintangan air yang tinggi dan kuasa penyingkiran noda yang tinggi.
Syarikat Jepun Ajinomoto menggunakan AAS bertoksik rendah dan mudah terurai berdasarkan asid L-glutamat, L-arginine dan L-lysine sebagai bahan utama dalam syampu, detergen dan kosmetik (Rajah 13). Keupayaan bahan tambahan enzim dalam formulasi detergen untuk menghilangkan kekotoran protein juga telah dilaporkan. N-asil AAS yang diperoleh daripada asid glutamat, alanin, metilglisin, serin dan asid aspartik telah dilaporkan untuk kegunaannya sebagai detergen cecair yang sangat baik dalam larutan akueus. Surfaktan ini tidak meningkatkan kelikatan sama sekali, walaupun pada suhu yang sangat rendah, dan boleh dipindahkan dengan mudah dari bekas penyimpanan peranti berbuih untuk mendapatkan buih homogen.
Masa siaran: Jun-09-2022