السطحي والمواد الفعالة بيولوجي ما هو عليه ، الأمثلة والاستخدامات

ل بالسطح هو مركب كيميائي قادر على تقليل التوتر السطحي لمادة سائلة ، يعمل على سطح بيني أو سطح ملامس بين مرحلتين ، مثل الماء والهواء أو الماء.

مصطلح السطحي يأتي من الكلمة الإنجليزية بالسطح, والتي بدورها مشتقة من اختصار التعبير ركوب الأمواجالآس وكيل نشط, وهو ما يعني في وكيل الإسبانية مع النشاط السطحي أو السطحي.

في اللغة الإسبانية ، يتم استخدام كلمة "السطحي" ، في إشارة إلى القدرة على العمل لمركب كيميائي على التوتر السطحي أو السطحي. يمكن تعريف التوتر السطحي على أنه مقاومة للسوائل لزيادة سطحها.

الماء ذو ​​توتر سطحي عالي لأن جزيئاته مرتبطة بقوة معًا وتقاوم الفصل عند ممارسة الضغط على سطحه.

على سبيل المثال ، بعض الحشرات المائية ، مثل "الإسكافي" (جريس لاكوستريس), يمكن أن تتحرك على الماء دون غرق ، وذلك بفضل التوتر السطحي للماء ، والذي يسمح بتكوين فيلم على سطحه.

أيضًا ، يتم وضع إبرة فولاذية فوق سطح الماء ولا تغرق ، وذلك بسبب التوتر السطحي للماء.

مؤشر

• 1 هيكل وتشغيل السطحي
• 2 ما هي الفاعل بالسطح؟?
• 3 العوامل الحيوية: السطحي من أصل البيولوجي
  • 3.1 أمثلة من العوامل الحيوية
• 4 تصنيف العوامل الحيوية والأمثلة
  • 4.1 - وفقًا لطبيعة الشحنة الكهربائية في الجزء القطبي أو الرأس
  • 4.2 - وفقا لطبيعتها الكيميائية
  • 4.3 - حسب الوزن الجزيئي
• 5 إنتاج المواد الحيوية
• 6 تطبيقات من المواد الحيوية
  • 6.1 صناعة النفط
  • 6.2 الصرف الصحي البيئي
  • 6.3 في العمليات الصناعية
  • 6.4 في صناعة مستحضرات التجميل والأدوية
  • 6.5 في صناعة المواد الغذائية
  • 6.6 في الزراعة
• 7 المراجع

هيكل وتشغيل السطحي

جميع السطحي الكيميائي أو السطحي هي من الطبيعة محبة للجهتين, أي أن لديهم سلوكًا مزدوجًا ، لأنه يمكنهم حل المركبات القطبية وغير القطبية. يتكون السطحيان من جزأين رئيسيين في هيكلهما:

• رأس قطبي ماء ، يشبه الماء والمركبات القطبية.
• ذيل غير مسامي ، غير محبب للدهون ، متعلق بالمركبات غير القطبية.

يمكن أن يكون الرأس القطبي غير أيوني أو أيوني. يمكن أن يكون ذيل الجزء الخافق للتوتر السطحي أو الجزء المفصلي ، سلسلة من ألكيل الكربون والهيدروجين أو ألكيل بنزين.

يعطي هذا التركيب الخاص للمركبات الكيميائية ذات الفاعل بالسطح سلوكًا ثنائيًا أمفيلي: تقارب للمركبات أو المراحل القطبية ، قابلة للذوبان في الماء وأيضًا تقارب للمركبات غير القطبية ، غير قابلة للذوبان في الماء.

بشكل عام ، تعمل عوامل التوتر السطحي على تقليل التوتر السطحي للماء ، مما يسمح لهذا السائل بالتمدد والتدفق بدرجة أكبر ، مما يعمل على ترطيب الأسطح والمراحل المجاورة.

ما هي الفاعل بالسطح؟?

تمارس المركبات الكيميائية ذات الفاعل بالسطح نشاطها على الأسطح أو الواجهات.

عندما تذوب في الماء ، فإنها تهاجر إلى واجهات الماء أو الماء والهواء ، على سبيل المثال ، حيث يمكن أن تعمل على النحو التالي:

• المشتتات والمواد القابلة للذوبان في المركبات غير القابلة للذوبان أو سيئة الذوبان في الماء.
• المرطبات ، لأنهم يفضلون مرور الماء إلى مراحل غير قابلة للذوبان في هذا.
• مثبتات المستحلبات من المركبات غير القابلة للذوبان في الماء والماء ، مثل النفط والماء المايونيز.
• بعض السطحي صالح وغيرها يمنع تشكيل رغوة.

العوامل الحيوية: السطحي من أصل البيولوجي

عندما يأتي عامل الفاعل بالسطح من كائن حي ، فإنه يطلق عليه عامل حيوي.

بمعنى أكثر صرامة ، تعتبر العوامل الحيوية كمركبات بيولوجية برمائية (ذات سلوك كيميائي مزدوج ، قابلة للذوبان في الماء والدهون) ، تنتجها الكائنات الحية الدقيقة مثل الخمائر والبكتيريا والفطريات الخيطية..

تفرز العوامل البيولوجية أو يتم الاحتفاظ بها كجزء من غشاء الخلية الميكروبية.

أيضا يتم إنتاج بعض العوامل الحيوية من خلال عمليات التكنولوجيا الحيوية ، وذلك باستخدام الإنزيمات التي تعمل على مركب كيميائي بيولوجي أو منتج طبيعي.

أمثلة من العوامل الحيوية

من بين العوامل الحيوية الطبيعية يمكننا أن نذكر الصابونين من النباتات مثل زهرة حريف (خبازى sp.) ، ليسيثين ، عصائر الصفراء من الثدييات أو السطحي الرئوي البشري (مع وظائف فسيولوجية مهمة للغاية).

بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأحماض الأمينية ومشتقاتها والبيتين والفسفوليبيد هي جميعها عوامل حيوية ، وكل هذه المنتجات الطبيعية ذات الأصل البيولوجي.

تصنيف العوامل الحيوية والأمثلة

-وفقًا لطبيعة الشحنة الكهربائية في الجزء القطبي أو الرأس

يمكن تصنيف العوامل البيولوجية في الفئات التالية ، اعتمادًا على الشحنة الكهربائية لرأسك القطبي:

المواد الأحيائية الحيوية

لديهم شحنة سالبة في النهاية القطبية ، وغالبًا بسبب وجود مجموعة السلفونيت₃^-.

المواد الكيميائية الحيوية

لديهم شحنة موجبة على الرأس ، وعادة ما تكون مجموعة الأمونيوم الرباعية NR₄⁺, حيث تمثل R سلسلة من الكربون والهيدروجين.

المفاعلات الحيوية المذبذبة

لديهم شحنتين ، الإيجابية والسلبية في نفس الجزيء.

المواد البيولوجية غير الأيونية

ليس لديهم أيونات أو شحنات كهربائية في رؤوسهم.

-وفقا لطبيعتها الكيميائية

وفقًا لطبيعتها الكيميائية ، تصنف العوامل الحيوية في الأنواع التالية:

جليكوليبد المواد الحيوية

جليكوليبيدات هي جزيئات لها في بنيتها الكيميائية جزء من الدهون أو الدهون وجزء من السكر. أكثر العوامل الحيوية المعروفة هي الجليكوليبات. هذا الأخير يتكون من كبريتات السكريات مثل الجلوكوز ، الجالاكتوز ، المانوز ، الرمنوز والجالاكتوز.

من بين glycolipids ، والأكثر شهرة هي rhamnolipids ، المستحلبات الحيوية التي تمت دراستها للغاية ، نشاط الاستحلاب العالي والتقارب العالي للجزيئات العضوية الكارهة للماء (التي لا تذوب في الماء)

وتعتبر هذه أكثر الفاعلات السطحية فاعلية لإزالة المركبات الكارهة للماء في التربة الملوثة.

كأمثلة على rhamnolipids ، يمكن ذكر خافضات التوتر السطحي التي تنتج بكتيريا الجنس الزائفة.

هناك glycolipids الأخرى ، التي تنتجها المتعجرة sp. ، مع نشاط المبيد الحيوي ويستخدم في مستحضرات التجميل ، ومكافحة القشرة ، والمنتجات الجراثيم ومزيلات العرق للجسم.

العوامل الحيوية البروتينات الدهنية والدهون الدهنية

البروتينات الدهنية هي مركبات كيميائية تحتوي على جزء من الدهون أو الدهون في بنيتها وجزء آخر من البروتين.

على سبيل المثال, العصوية الرقيقة هي بكتيريا تنتج الدهون الشحمية تسمى السطحي. هذه هي أقوى التوتر السطحي الحد من المواد الحيوية.

لدى السطحيين القدرة على إنتاج تحلل كريات الدم الحمراء (تمزق خلايا الدم الحمراء) من الثدييات. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدامها كمبيدات آفات حشرية كقوارض صغيرة.

المواد الحيوية الأحماض الدهنية

بعض الكائنات الحية الدقيقة يمكنها أكسدة الألكانات (سلاسل الكربون والهيدروجين) إلى الأحماض الدهنية التي لها خواص سطحية.

مضادات حيوية فوسفورية

الفسفوليبيد هي مركبات كيميائية تحتوي على مجموعات فوسفاتية (PO₄^3-) ، تعلق على جزء مع بنية الدهون. هم جزء من أغشية الكائنات الحية الدقيقة.

بعض البكتيريا والخمائر التي تتغذى على الهيدروكربونات ، عندما تنمو على ركائز الألكان ، تزيد من كمية الدهون الفوسفاتية في الغشاء. على سبيل المثال, الراكدة س., Thiobacillus thioxidans و Rhodococcus erythropolis.

المواد البوليمرية الحيوية

العوامل الحيوية الحيوية البوليمرية هي جزيئات كبيرة من الوزن الجزيئي. أكثر العوامل الحيوية التي تمت دراستها في هذه المجموعة هي: مجمعات إمولسان ، ليبوسان ، مانوبروتين وبروتينات السكاريد..

على سبيل المثال ، البكتيريا Acinetobacter calcoaceticus ينتج المستحلب polyanionic (مع عدة شحنات سالبة) ، وهو مستحلب حيوي فعال للغاية للهيدروكربونات في الماء. كما أنها واحدة من أقوى مثبتات المستحلب المعروفة.

Liposan هو مستحلب خارج الخلية ، قابل للذوبان في الماء ، يتكون من السكريات والبروتين المبيضات الشحمية.

خميرة تنتج كميات كبيرة من البروتينات مانع مع نشاط الاستحلاب ممتازة من الزيوت والألكانات والمذيبات العضوية.

-وفقا لوزنها الجزيئي

تصنف العوامل البيولوجية في فئتين:

المواد البيولوجية منخفضة الوزن الجزيئي

مع التوترات الطفيفة السطحية والواجهات. على سبيل المثال ، rhamnolipids.

المواد الجزيئية الحيوية عالية الوزن الجزيئي

هذا يرتبط بقوة بالأسطح ، مثل المستحلبات الحيوية الغذائية.

إنتاج المواد الحيوية

لإنتاج المواد الحيوية ، وتستخدم ثقافات الكائنات الحية الدقيقة في المفاعلات الحيوية. يتم عزل معظم هذه الكائنات الحية الدقيقة عن الوسائط الملوثة ، مثل مواقع النفايات الصناعية أو حفر الهيدروكربونات التي يتم التخلص منها بواسطة صناعة النفط..

يعتمد الإنتاج الفعال للعوامل الحيوية على عدة عوامل ، مثل طبيعة الركيزة أو مصدر الكربون المستخدم كوسيلة للثقافة ودرجة ملوحةها. بالإضافة إلى ذلك ، يعتمد على عوامل مثل درجة الحرارة ، درجة الحموضة وتوافر الأكسجين.

تطبيقات المواد الحيوية

يوجد حاليًا طلب تجاري كبير على المواد الحيوية ، لأن المواد السطحية التي تم الحصول عليها عن طريق التخليق الكيميائي (من المشتقات البترولية) سامة وغير قابلة للتحلل ، وبالتالي لها قواعد بيئية لاستخدامها.

لقد ولدت هذه المشكلات اهتمامًا كبيرًا بالعوامل الحيوية كبدائل قابلة للتحلل وغير سامة.

العوامل البيولوجية لها تطبيقات في العديد من المجالات ، مثل:

صناعة النفط

تستخدم العوامل الحيوية في استخراج النفط والمعالجة الحيوية (إزالة التلوث بالكائنات الحية) من الهيدروكربونات ؛ مثال: عامل حيوي لل الفصلاء س.

كما يتم تطبيقها في عمليات الكبريت الحيوي (التخلص من الكبريت باستخدام الكائنات الحية الدقيقة) من النفط. تم استخدام أنواع الجنس Rhodococcus.

الصرف الصحي البيئي

تستخدم العوامل الحيوية في المعالجة الحيوية للتربة الملوثة بالمعادن السامة ، مثل اليورانيوم والكادميوم والرصاص (العوامل الحيوية من الزائفة النيابة. و Rhodococcus النيابة.).

كما أنها تستخدم في عمليات المعالجة البيولوجية للتربة والمياه الملوثة بالبنزين أو الانسكابات النفطية.

على سبيل المثال, الإيروموناس س. تنتج العوامل الحيوية التي تسمح بتدهور الزيت أو تقليل الجزيئات الكبيرة إلى الجزيئات الأصغر ، والتي تعمل كمواد مغذية للبكتيريا والفطريات في الكائنات الحية الدقيقة.

في العمليات الصناعية

تستخدم المواد الحيوية في صناعة المنظفات والمنظفات ، لأنها تعزز عمل التنظيف عن طريق إذابة الدهون التي تلوث الملابس أو الأسطح ، في مياه الغسيل.

كما أنها تستخدم كمركبات كيميائية مساعدة في صناعات النسيج والورق والدباغة.

في صناعة مستحضرات التجميل والأدوية

في صناعة مستحضرات التجميل, العصية الحزازية تنتج العوامل الحيوية التي تستخدم كمضادات للقشرة ومضاد للجراثيم ومزيل العرق.

تستخدم بعض العوامل الحيوية في الصناعة الصيدلانية والطبية الحيوية لنشاطها المضاد للميكروبات و / أو مضاد للفطريات..

في صناعة المواد الغذائية

في صناعة المواد الغذائية ، تُستخدم العوامل الحيوية في صناعة المايونيز (وهو مستحلب من ماء البيض والزيت). هذه العوامل الحيوية تأتي من محاضرات ومشتقاتها ، مما يحسن الجودة بالإضافة إلى النكهة.

في الزراعة

في الزراعة ، يتم استخدام العوامل الحيوية من أجل المكافحة البيولوجية لمسببات الأمراض (الفطريات والبكتيريا والفيروسات) من المحاصيل.

استخدام آخر من المواد الحيوية في الزراعة هو زيادة توافر المغذيات الدقيقة في التربة.

مراجع

1. بنات ، آي إم ، مكار ، ر. و Cameotra، S.S. (2000). التطبيقات التجارية المحتملة من السطحي الميكروبية. تكنولوجيا الأحياء الدقيقة التطبيقية. 53 (5): 495-508.
2. كاموترا ، إس. ومكار ، ر. (2004). التطبيقات الحديثة للعوامل الحيوية كجزيئات بيولوجية ومناعية. الآراء الحالية في علم الأحياء المجهرية. 7 (3): 262-266.
3. تشن ، س. و. و. ي. وتشانغ ، ج. (2007). تكرار تخمير تغذية الرقم الهيدروجيني المتكرر لإنتاج الرمنوليبيد مع السكان الأصليين الزائفة الزنجارية علم الأحياء الدقيقة التطبيقي 76 (1): 67-74.
4. موليجان ، سي. (2005). التطبيقات البيئية للعوامل الحيوية. التلوث البيئي. 133 (2): 183-198.doi: 10.1016 / j.env.pol.2004.06.009
5. Tang، J.، He، J.، Xin، X.، Hu، H. and Liu، T. (2018). عززت العوامل البيولوجية إزالة المعادن الثقيلة من الحمأة في العلاج الكهربائي. مجلة الهندسة الكيميائية. 334 (15): 2579-2592. Doi: 10.1016 / j.cej.2017.12.010.