Indholdsfortegnelse til denne artikel:
1. Udvikling af aminosyrer
2. strukturelle egenskaber
3. Kemisk sammensætning
4. Klassificering
5. Syntese
6. Fysisk -kemiske egenskaber
7. Toksicitet
8. Antimikrobiel aktivitet
9. Rheologiske egenskaber
10. Ansøgninger i den kosmetiske industri
11. Anvendelser i hverdagens kosmetik
Aminosyre overfladeaktive stoffer (AAS)er en klasse af overfladeaktive stoffer dannet ved at kombinere hydrofobe grupper med en eller flere aminosyrer. I dette tilfælde kan aminosyrerne syntetiske eller stammer fra proteinhydrolysater eller lignende vedvarende kilder. Denne artikel dækker detaljerne om de fleste af de tilgængelige syntetiske ruter for AAS og effekten af forskellige ruter på de fysisk -kemiske egenskaber ved slutprodukterne, herunder opløselighed, spredningsstabilitet, toksicitet og bionedbrydelighed. Som en klasse af overfladeaktive stoffer i stigende efterspørgsel tilbyder alsidigheden af AAS på grund af deres variable struktur et stort antal kommercielle muligheder.
I betragtning af at overfladeaktive stoffer er vidt brugt i vaskemidler, emulgatorer, korrosionsinhibitorer, tertiær olieudvinding og farmaceutiske stoffer, er forskere aldrig ophørt med at være opmærksomme på overfladeaktive stoffer.
Overfladeaktive stoffer er de mest repræsentative kemiske produkter, der forbruges i store mængder på daglig basis rundt om i verden og har haft en negativ indflydelse på det akvatiske miljø.Undersøgelser har vist, at den udbredte anvendelse af traditionelle overfladeaktive stoffer kan have en negativ indflydelse på miljøet.
I dag er ikke-toksicitet, bionedbrydelighed og biokompatibilitet næsten lige så vigtige for forbrugerne som værktøjet og ydeevnen for overfladeaktive stoffer.
Biosurfaktanter er miljøvenlige bæredygtige overfladeaktive stoffer, der naturligt syntetiseres af mikroorganismer såsom bakterier, svampe og gær eller udskilt ekstracellulært.Derfor kan biosurfaktanter også fremstilles ved molekylær design til at efterligne naturlige amfifile strukturer, såsom phospholipider, alkylglycosider og acylaminosyrer.
Aminosyre overfladeaktive stoffer (AAS)er et af de typiske overfladeaktive stoffer, der normalt produceres af dyr eller landbrugsafledte råvarer. I løbet af de sidste to årtier har AAS tiltrukket en stor interesse fra forskere som nye overfladeaktive stoffer, ikke kun fordi de kan syntetiseres fra vedvarende ressourcer, men også fordi AA'er let kan nedbrydes og har ufarlige biprodukter, hvilket gør dem mere sikre for miljøet.
AAS kan defineres som en klasse af overfladeaktive stoffer, der består af aminosyrer, der indeholder aminosyregrupper (HO 2 C-CHR-NH 2) eller aminosyrerester (HO 2 C-CHR-NH-). De 2 funktionelle regioner af aminosyrer muliggør afledning af en lang række overfladeaktive stoffer. I alt er det kendt, at 20 standardproteinogene aminosyrer eksisterer i naturen og er ansvarlige for alle fysiologiske reaktioner i vækst- og livsaktiviteter. De adskiller sig kun fra hinanden i henhold til resterne R (figur 1, PK A er den negative logaritme af syredissocieringskonstanten for opløsningen). Nogle er ikke-polære og hydrofobe, andre er polære og hydrofile, andre er basale og andre er sure.
Da aminosyrer er vedvarende forbindelser, har overfladeaktive stoffer, der er syntetiseret fra aminosyrer, også et stort potentiale til at blive bæredygtige og miljøvenlige. Den enkle og naturlige struktur, lav toksicitet og hurtig bionedbrydelighed gør dem ofte overlegne end konventionelle overfladeaktive stoffer. Ved hjælp af vedvarende råvarer (f.eks. Aminosyrer og vegetabilske olier) kan AAS produceres ved forskellige bioteknologiske ruter og kemiske ruter.
I begyndelsen af det 20. århundrede blev aminosyrer først opdaget at blive anvendt som substrater til syntese af overfladeaktive stoffer.AAS blev hovedsageligt anvendt som konserveringsmidler i farmaceutiske og kosmetiske formuleringer.Derudover blev AAS fundet at være biologisk aktiv mod en række sygdomsfremkaldende bakterier, tumorer og vira. I 1988 genererede tilgængeligheden af lave omkostninger AAS-forskningsinteresse for overfladeaktivitet. I dag, med udviklingen af bioteknologi, er nogle aminosyrer også i stand til at syntetiseres kommercielt i stor skala i gær, hvilket indirekte beviser, at AAS -produktion er mere miljøvenlig.
01 Udvikling af aminosyrer
Allerede i det tidlige 19. århundrede, da naturligt forekommende aminosyrer først blev opdaget, blev deres strukturer forudsagt at være ekstremt værdifulde - anvendelige som råvarer til fremstilling af amfifiler. Den første undersøgelse af syntesen af AAS blev rapporteret af Bondi i 1909.
I denne undersøgelse blev N-acylglycin og N-acylalanin introduceret som hydrofile grupper for overfladeaktive stoffer. Efterfølgende arbejde involverede syntesen af lipoaminosyrer (AAS) under anvendelse af glycin og alanin og Hentrich et al. offentliggjorde en række fund,inklusive den første patentanvendelse om brug af acylsarkosinat- og acylaspartatsalte som overfladeaktive stoffer i husholdningsrensningsprodukter (f.eks. Shampoo, vaskemidler og tandpastaer).Derefter undersøgte mange forskere syntese og fysisk -kemiske egenskaber ved acylaminosyrer. Indtil videre er der offentliggjort et stort litteraturmasse om syntese, egenskaber, industrielle applikationer og bionedbrydelighed af AAS.
02 Strukturelle egenskaber
De ikke-polære hydrofobe fedtsyrekæder af AAS kan variere i struktur, kædelængde og antal.Den strukturelle mangfoldighed og den høje overfladeaktivitet af AAS forklarer deres brede sammensatte mangfoldighed og fysisk -kemiske og biologiske egenskaber. Hovedgrupperne af AAS er sammensat af aminosyrer eller peptider. Forskellene i hovedgrupperne bestemmer adsorption, aggregering og biologisk aktivitet af disse overfladeaktive stoffer. De funktionelle grupper i hovedgruppen bestemmer derefter typen af AA'er, inklusive kationiske, anioniske, ikke -ioniske og amfoteriske. Kombinationen af hydrofile aminosyrer og hydrofobe langkædede dele danner en amfifil struktur, der gør molekylet meget overfladeaktiv. Derudover hjælper tilstedeværelsen af asymmetriske carbonatomer i molekylet med at danne chirale molekyler.
03 Kemisk sammensætning
Alle peptider og polypeptider er polymerisationsprodukterne af disse næsten 20 a-proteinogene a-aminosyrer. Alle 20 a-aminosyrer indeholder en carboxylsyre-funktionel gruppe (-COOH) og en amino-funktionel gruppe (-NH 2), begge fastgjort til den samme tetrahedrale a-carbonatom. Aminosyrer adskiller sig fra hinanden med de forskellige R-grupper, der er fastgjort til a-carbon (bortset fra lycine, hvor R-gruppen er brint.) R-grupperne kan variere i struktur, størrelse og ladning (surhedsgrad, alkalinitet). Disse forskelle bestemmer også opløseligheden af aminosyrer i vand.
Aminosyrer er chirale (undtagen glycin) og er optisk aktive af natur, fordi de har fire forskellige substituenter, der er knyttet til alfa -kulstoffet. Aminosyrer har to mulige konformationer; De er ikke-overlappende spejlbilleder af hinanden på trods af, at antallet af L-stereoisomerer er markant højere. R-gruppen, der er til stede i nogle aminosyrer (phenylalanin, tyrosin og tryptophan), er aryl, hvilket fører til en maksimal UV-absorption ved 280 nm. Den sure a-COOH og den basale a-NH2 i aminosyrer er i stand til ionisering, og begge stereoisomerer, uanset hvad de er, konstruerer ioniseringsbalancen vist nedenfor.
R-COOH ↔R-COO－＋ h＋
R-NH3＋↔r-nh2＋ h＋
Som vist i ioniseringsbalancen ovenfor indeholder aminosyrer mindst to svagt sure grupper; Imidlertid er carboxylgruppen meget mere sur sammenlignet med den protonerede aminogruppe. pH 7,4, carboxylgruppen deprotoneres, mens aminogruppen er protoneret. Aminosyrer med ikke-ioniserbare R-grupper er elektrisk neutrale ved denne pH og danner zwitterion.
04 Klassificering
AAS kan klassificeres i henhold til fire kriterier, som er beskrevet nedenfor efter tur.
4.1 I henhold til oprindelsen
| I henhold til oprindelsen kan AAS opdeles i 2 kategorier som følger. ① Naturlig kategori Nogle naturligt forekommende forbindelser, der indeholder aminosyrer, har også evnen til at reducere overflade/grænsefladespænding, og nogle overskrider endda effektiviteten af glycolipider. Disse AA'er er også kendt som lipopeptider. Lipopeptider er forbindelser med lav molekylvægt, som normalt produceres af Bacillus -arter.
Sådanne AAA'er er yderligere opdelt i 3 underklasser:Surfactin, Iturin og Fengycin.
|
| Familien af overfladeaktive peptider omfatter heptapeptidvarianter af en række forskellige stoffer,Som vist i figur 2A, hvor en C12-C16 umættet ß-hydroxy-fedtsyrekæde er knyttet til peptidet. Det overfladeaktive peptid er en makrocyklisk lacton, hvor ringen er lukket ved katalyse mellem C-terminalen af ß-hydroxy-fedtsyren og peptidet. I underklassen af Iturin er der seks hovedvarianter, nemlig Iturin A og C, Mycosubtilin og Bacillomycin D, F og L.I alle tilfælde er heptapeptiderne knyttet til C14-C17-kæderne af ß-amino-fedtsyrer (kæderne kan være forskellige). I tilfælde af Ekurimycins kan aminogruppen ved ß-positionen danne en amidbinding med C-terminalen, hvilket danner en makrocyklisk lactamstruktur.
Underklassen fengycin indeholder fengycin A og B, som også kaldes plipastatin, når Tyr9 er d-konfigureret.Decapeptidet er knyttet til en C14 -C18 -mættet eller umættet ß -hydroxy -fedtsyrekæde. Strukturelt er plipastatin også en makrocyklisk lacton, der indeholder en Tyr-sidekæde i position 3 i peptidsekvensen og danner en esterbinding med den C-terminale rest, hvilket danner en intern ringstruktur (som det er tilfældet for mange Pseudomonas lipopeptider).
② Syntetisk kategori AAS kan også syntetiseres ved anvendelse af en hvilken som helst af de sure, basale og neutrale aminosyrer. Almindelige aminosyrer anvendt til syntese af AA'er er glutaminsyre, serin, prolin, asparaginsyre, glycin, arginin, alanin, leucin og proteinhydrolysater. Denne underklasse af overfladeaktive stoffer kan fremstilles ved kemiske, enzymatiske og kemoenzymatiske metoder; For produktionen af AAS er kemisk syntese imidlertid mere økonomisk gennemførlig. Almindelige eksempler inkluderer N-lauroyl-L-glutaminsyre og N-palmitoyl-L-glutaminsyre.
|
4.2 Baseret på alifatiske kædesubstituenter
Baseret på de alifatiske kædesubstituenter kan aminosyrebaserede overfladeaktive stoffer opdeles i 2 typer.
I henhold til substituentens placering
| ①n-substitueret AAS I N-substituerede forbindelser erstattes en aminogruppe af en lipofil gruppe eller en carboxylgruppe, hvilket resulterer i et tab af basicitet. Det enkleste eksempel på N-substituerede AA'er er N-Acyl-aminosyrer, som i det væsentlige er anioniske overfladeaktive stoffer. N-substituerede AA'er har en amidbinding fastgjort mellem de hydrofobe og hydrofile dele. Amidbindingen har evnen til at danne en hydrogenbinding, hvilket letter nedbrydningen af dette overfladeaktive middel i et surt miljø, hvilket gør det til biologisk nedbrydeligt.
②C-substitueret AAS I C-substituerede forbindelser forekommer substitutionen ved carboxylgruppen (via et amid- eller esterbinding). Typiske C-substituerede forbindelser (f.eks. Estere eller amider) er i det væsentlige kationiske overfladeaktive stoffer.
③n- og c-substitueret AAS I denne type overfladeaktivt middel er både amino- og carboxylgrupperne den hydrofile del. Denne type er i det væsentlige et amfoterisk overfladeaktivt middel. |
4.3 I henhold til antallet af hydrofobe haler
Baseret på antallet af hovedgrupper og hydrofobe haler kan AAS opdeles i fire grupper. Lige kæde AAS, Gemini (dimer) type AAS, glycerolipid type AAS og bicephalisk amfifil (BOLA) type AAS. Lige kæde overfladeaktive stoffer er overfladeaktive stoffer, der består af aminosyrer med kun en hydrofob hale (figur 3). Gemini type AA'er har to aminosyrepolarhovedgrupper og to hydrofobe haler pr. Molekyle (figur 4). I denne type struktur er de to lige kæde AA'er forbundet med et afstandsstykker og kaldes derfor også dimerer. I den glycerolipidtype AAS er de to hydrofobe haler på den anden side fastgjort til den samme aminosyrehovedgruppe. Disse overfladeaktive stoffer kan betragtes som analoger af monoglycerider, diglycerider og phospholipider, mens to aminosyrehovedgrupper i Bola-type er forbundet med en hydrofob hale.
4.4 I henhold til den type hovedgruppe
①Cationic AAS
Hovedgruppen af denne type overfladeaktivt middel har en positiv ladning. Den tidligste kationiske AA'er er ethylcocoyl -arginat, som er et pyrrolidoncarboxylat. De unikke og forskellige egenskaber ved dette overfladeaktive middel gør det nyttigt i desinfektionsmidler, antimikrobielle stoffer, antistatiske midler, hårbalsamler samt at være blide mod øjnene og huden og let bionedbrydeligt. Singare og Mhatre syntetiserede argininbaseret kationisk AAS og evaluerede deres fysisk-kemiske egenskaber. I denne undersøgelse hævdede de høje udbytter af de opnåede produkter ved anvendelse af Schotten-Baumann-reaktionsbetingelser. Med stigende alkylkædelængde og hydrofobicitet viste det sig, at overfladeaktiviteten af det overfladeaktive middel stiger, og den kritiske micellekoncentration (CMC) for at falde. Et andet er det kvaternære acylprotein, der ofte bruges som balsam i hårplejeprodukter.
②anionisk aas
I anioniske overfladeaktive stoffer har den polære hovedgruppe af det overfladeaktive middel en negativ ladning. Sarcosine (CH 3 -NH -CH 2 -COOH, N -methylglycin), en aminosyre, der ofte findes i havpindsvin og havstjerner, er kemisk relateret til glycin (NH 2 -CH 2 -COOH,), en basisk aminosyre, der findes i pattedyrceller. -Cooh,) er kemisk relateret til glycin, som er en basisk aminosyre, der findes i pattedyrceller. Laurinsyre, tetradecansyre, oleinsyre og deres halogenider og estere bruges ofte til at syntetisere sarkosinat overfladeaktive stoffer. Sarcosinater er iboende milde og bruges derfor ofte i mundskyl, shampoo, spraybarberskum, solcremer, hudrensere og andre kosmetiske produkter.
Andre kommercielt tilgængelige anioniske AA'er inkluderer Amisoft CS-22 og AmilitegCK-12, som er handelsnavne for henholdsvis natrium N-Cocoyl-L-glutamat og kalium N-Cocoylglycinat. Amilite bruges ofte som et skummiddel, vaskemiddel, solubilizer, emulgator og dispergeringsmiddel og har mange applikationer i kosmetik, såsom shampoo, badesæber, kropsvasker, tandpastaer, ansigtsrensere, rengøringssæber, kontaktlinseens rengøringsmidler og husholdningsoverfladeaktiver. Amisoft bruges som en mild hud- og hårrensning, hovedsageligt i ansigts- og kropsrensere, blokering af syntetiske vaskemidler, kropsplejeprodukter, shampoo og andre hudplejeprodukter.
③zwitterionisk eller amfoterisk AAS
Amfoteriske overfladeaktive stoffer indeholder både sure og basale steder og kan derfor ændre deres ladning ved at ændre pH -værdien. I alkaliske medier opfører de sig som anioniske overfladeaktive stoffer, mens de i sure miljøer opfører sig som kationiske overfladeaktive stoffer og i neutrale medier som amfoteriske overfladeaktive stoffer. Lauryl Lysin (LL) og alkoxy (2-hydroxypropyl) arginin er de eneste kendte amfoteriske overfladeaktive stoffer baseret på aminosyrer. LL er et kondensationsprodukt af lysin og laurinsyre. På grund af sin amfoteriske struktur er LL uopløselig i næsten alle typer opløsningsmidler bortset fra meget alkaliske eller sure opløsningsmidler. Som et organisk pulver har LL fremragende vedhæftning til hydrofile overflader og en lav friktionskoefficient, hvilket giver denne overfladeaktive fremragende smøreevne. LL er vidt brugt i hudcremer og hårbalsam og bruges også som et smøremiddel.
④nonionisk aas
Ikke -ioniske overfladeaktive stoffer er kendetegnet ved polære hovedgrupper uden formelle anklager. Otte nye ethoxylerede ikke-ioniske overfladeaktive stoffer blev fremstillet af Al-Sabagh et al. fra olieopløselige a-aminosyrer. I denne proces blev L-phenylalanin (LEP) og L-leucin først esterificeret med hexadecanol, efterfulgt af amidering med palmitinsyre for at give to amider og to estere af a-aminosyrer. Amiderne og esterne gennemgik derefter kondensationsreaktioner med ethylenoxid for at fremstille tre phenylalaninderivater med forskellige antal polyoxyethylenenheder (40, 60 og 100). Disse ikke -ioniske AA'er viste sig at have god vaskemiddel og skummende egenskaber.
05 Syntese
5.1 Grundlæggende syntetisk rute
I AAS kan hydrofobe grupper fastgøres til amin- eller carboxylsyrepladser eller gennem sidekæderne af aminosyrer. Baseret på dette er fire grundlæggende syntetiske ruter tilgængelige som vist i figur 5.
Fig.5 Grundlæggende syntesestier af aminosyrebaserede overfladeaktive stoffer
| Sti 1. Amfifile esteraminer produceres ved esterificeringsreaktioner, i hvilket tilfælde overfladeaktivt syntese normalt opnås ved tilbagesvaling af fedtalkoholer og aminosyrer i nærvær af et dehydrerende middel og en sur katalysator. I nogle reaktioner fungerer svovlsyre som både en katalysator og et dehydreringsmiddel.
Sti 2. Aktiverede aminosyrer reagerer med alkylaminer for at danne amidbindinger, hvilket resulterer i syntese af amfifile amidoaminer.
Sti 3. Amido -syrer syntetiseres ved at reagere amingrupperne af aminosyrer med amido -syrer.
Sti 4. Langkædede alkylaminosyrer blev syntetiseret ved reaktionen af amingrupper med haloalkaner. |
5.2 Fremskridt inden for syntese og produktion
5.2.1 Syntese af enkeltkædede aminosyre/peptidoverfladeaktive stoffer
N-acyl- eller O-acylaminosyrer eller peptider kan syntetiseres ved enzym-katalyseret acylering af amin- eller hydroxylgrupper med fedtsyrer. Den tidligste rapport om de opløsningsmiddelfrie lipase-katalyserede syntese af aminosyreamid eller methylesterderivater anvendte Candida Antarktis med udbytter fra 25% til 90% afhængigt af målaminosyren. Methylethylketon er også blevet anvendt som opløsningsmiddel i nogle reaktioner. Vonderhagen et al. Også beskrevet lipase og protease-katalyserede N-acyleringsreaktioner af aminosyrer, proteinhydrolysater og/eller deres derivater under anvendelse af en blanding af vand og organiske opløsningsmidler (f.eks. Dimethylformamid/vand) og methylbutylketon.
I de tidlige dage var det største problem med enzymkatalyseret syntese af AAS det lave udbytte. Ifølge Valivety et al. Udbyttet af N-tetradecanoyl-aminosyrederivater var kun 2% -10%, selv efter anvendelse af forskellige lipaser og inkubering ved 70 ° C i mange dage. Montet et al. stødte også på problemer med det lave udbytte af aminosyrer i syntesen af N-acyl-lysin ved anvendelse af fedtsyrer og vegetabilske olier. Ifølge dem var det maksimale udbytte af produktet 19% under opløsningsmiddelfrie forhold og anvendelse af organiske opløsningsmidler. Det samme problem blev fundet af Valivety et al. i syntesen af N-CBZ-L-lysin eller N-CBZ-lysin methylesterivater.
I denne undersøgelse hævdede de, at udbyttet af 3-O-tetradecanoyl-L-serin var 80%, når de brugte N-beskyttet serin som et substrat og novozym 435 som en katalysator i et smeltet opløsningsmiddelfrit miljø. Nagao and Kito studied the O-acylation of L-serine, L-homoserine, L-threonine and L-tyrosine (LET) when using lipase The results of the reaction (lipase was obtained by Candida cylindracea and Rhizopus delemar in aqueous buffer medium) and reported that the yields of acylation of L-homoserine and L-serine were somewhat low, while no acylation af l-threonin og lad opstået.
Mange forskere har støttet brugen af billige og let tilgængelige underlag til syntese af omkostningseffektive AAS. Soo et al. hævdede, at fremstillingen af palmeoliebaserede overfladeaktive stoffer fungerer bedst med immobiliseret lipoenzym. De bemærkede, at udbyttet af produkterne ville være bedre på trods af den tidskrævende reaktion (6 dage). Gerova et al. undersøgte syntese og overfladeaktivitet af chiral N-palmitoyl AAS baseret på methionin, prolin, leucin, threonin, phenylalanin og phenylglycin i en cyklisk/racemisk blanding. Pang og CHU beskrev syntesen af aminosyrebaserede monomerer og dicarboxylsyrebaserede monomerer i opløsning En række funktionelle og bionedbrydelige aminosyrebaserede polyamidestere blev syntetiseret ved co-kondensationsreaktioner i opløsning.
Cantaeuzene og Guerreiro rapporterede om esterificering af carboxylsyregrupper af Boc-Ala-OH og BOC-ASP-OH med langkædet alifatiske alkoholer og dioler, med dichlormethan som opløsningsmiddel og agarose 4B (Sepharose 4B) som katalysator. I denne undersøgelse gav reaktionen af BOC-Ala-OH med fedtalkoholer op til 16 kulhydrater gode udbytter (51%), mens for BOC-ASP-OH 6 og 12 carboner var bedre, med et tilsvarende udbytte på 63% [64]. 99,9%) i udbytter, der spænder fra 58%til 76%, som blev syntetiseret ved dannelsen af amidbindinger med forskellige langkædede alkylaminer eller esterbindinger med fedtalkoholer af CBZ-Arg-om, hvor papain fungerede som en katalysator.
5.2.2 Syntese af Gemini-baserede aminosyre/peptid overfladeaktive stoffer
Aminosyrebaserede Gemini-overfladeaktive stoffer består af to lige kæde AAS-molekyler, der er knyttet head-to-head til hinanden af en afstandsgruppe. Der er 2 mulige skemaer til den kemoenzymatiske syntese af aminosyre-baserede af Gemini-type (figur 6 og 7). I figur 6 reageres 2 aminosyrederivater med forbindelsen som en afstandsgruppe, og derefter introduceres 2 hydrofobe grupper. I figur 7 er de 2 lige-kæde-strukturer direkte forbundet med en bifunktionel afstandsgruppe.
Den tidligste udvikling af enzymkatalyseret syntese af gemini-lipoaminosyrer blev banebrydende af Valivety et al. Yoshimura et al. undersøgte syntese, adsorption og aggregering af et aminosyrebaseret gemini-overfladeaktivt middel baseret på cystin og N-alkylbromid. De syntetiserede overfladeaktive stoffer blev sammenlignet med de tilsvarende monomere overfladeaktive stoffer. Faustino et al. beskrev syntesen af anionisk urinstofbaseret monomere AAS baseret på L-cystin, D-cystin, DL-cystin, L-cystein, L-methionin og L-sulfoalanin og deres par af gemini ved hjælp af ledningsevne, ligevægtsoverfladespænding og steady-tilstand fluorescens karakterisering af dem. Det blev vist, at CMC -værdien af Gemini var lavere ved at sammenligne monomer og Gemini.
Fig.6 Syntese af Gemini AAS ved hjælp af AA -derivater og afstandsstykker efterfulgt af indsættelse af den hydrofobe gruppe
Fig.7 Syntese af Gemini Aass ved hjælp af bifunktionel afstand og AAS
5.2.3 Syntese af glycerolipid aminosyre/peptid overfladeaktive stoffer
Glycerolipidaminosyre/peptidoverfladeaktive stoffer er en ny klasse af lipidaminosyrer, der er strukturelle analoger af glycerolmono- (eller di-) estere og phospholipider på grund af deres struktur af en eller to fedtholdige kæder med en aminosyre, der er knyttet til glycerol rygben med en esterbinding. Syntesen af disse overfladeaktive stoffer starter med fremstillingen af glycerolestere af aminosyrer ved forhøjede temperaturer og i nærvær af en sur katalysator (f.eks. Bf 3). Enzym-katalyseret syntese (ved hjælp af hydrolaser, proteaser og lipaser som katalysatorer) er også en god mulighed (figur 8).
Den enzymkatalyserede syntese af dilaurylerede argininglycerider konjugater ved anvendelse af papain er rapporteret. Syntese af diacylglycerolesterkonjugater fra acetylarginin og evaluering af deres fysisk -kemiske egenskaber er også rapporteret.
Fig.8 Syntese af mono- og diacylglycerol -aminosyrekonjugater
Afstand: NH- (kap2)10-NH: Compoundb1
Afstand: NH-C6H4-NH: Compoundb2
Afstand: Ch2-Ch2: Compoundb3
Fig.9 Syntese af symmetriske amfifile afledt fra Tris (hydroxymethyl) aminomethan
5.2.4 Syntese af Bola-baserede aminosyre/peptidoverfladeaktive stoffer
Aminosyrebaserede amfifile af bola-typen indeholder 2 aminosyrer, der er knyttet til den samme hydrofobe kæde. Franceschi et al. beskrev syntesen af amfifile af bola-typen med 2 aminosyrer (D- eller L-alanin eller l-histidin) og 1 alkylkæde i forskellige længder og undersøgte deres overfladeaktivitet. De diskuterer syntese og aggregering af nye amfifile af bola-typen med en aminosyrefraktion (ved hjælp af enten en ualmindelig ß-aminosyre eller en alkohol) og en C12-C20-afstandsgruppe. De usædvanlige ß-aminosyrer, der anvendes, kan være et sukkeraminoacid, et azidothymin (AZT) -afledt aminosyre, en norbornen-aminosyre og en aminoalkohol afledt af AZT (figur 9). Syntesen af symmetrisk bola-type amfifiler afledt fra Tris (hydroxymethyl) aminomethan (Tris) (figur 9).
06 Fysisk -kemiske egenskaber
Det er velkendt, at aminosyrebaserede overfladeaktive stoffer (AAS) er forskellige og alsidige i naturen og har god anvendelighed i mange anvendelser, såsom god solubilisering, gode emulgeringsegenskaber, høj effektivitet, høj overfladeaktivitetsydelse og god modstand mod hårdt vand (calciumion -tolerance).
Baseret på de overfladeaktive egenskaber ved aminosyrer (f.eks. Overfladespænding, CMC, faseadfærd og kraffemperatur) blev følgende konklusioner nået efter omfattende undersøgelser - overfladen af AAS er overlegen i forhold til dets konventionelle overfladeaktive modstykke.
6.1 Kritisk micellekoncentration (CMC)
Kritisk micellekoncentration er en af de vigtige parametre for overfladeaktive stoffer og styrer mange overfladeaktive egenskaber, såsom solubilisering, cellelysering og dens interaktion med biofilmer osv. Generelt, hvilket øger kædelængden af kulbrintehalen (forøgelse af hydrofobicitet) fører til et fald i CMC -værdien af den overfladeaktive opløsning, hvilket øger dens overfladeaktivitet. Overfladeaktive stoffer baseret på aminosyrer har normalt lavere CMC -værdier sammenlignet med konventionelle overfladeaktive stoffer.
Gennem forskellige kombinationer af hovedgrupper og hydrofobe haler (monokationisk amid, bi-kationisk amid, bi-kationisk amidbaseret ester), Infante et al. Syntetiseret tre argininbaseret AAS og studerede deres CMC og γCMC (overfladespænding ved CMC), hvilket viser, at CMC- og γCMC-værdierne faldt med stigende hydrofob hale længde. I en anden undersøgelse fandt Singare og Mhatre, at CMC for N-a-acylarginin-overfladeaktive stoffer faldt med forøgelse af antallet af hydrofobe hale carbonatomer (tabel 1).
Yoshimura et al. undersøgte CMC for cystein-afledt aminosyrebaserede gemini-overfladeaktive stoffer og viste, at CMC faldt, når kulstofkæden i den hydrofobe kæde blev forøget fra 10 til 12. Yderligere øget kulstofkædelængde til 14 resulterede i en stigning i CMC, hvilket bekræftede, at lang-chain gemini-overfladeaktanter har en lavere tendens til at samle sig.
Faustino et al. rapporterede dannelsen af blandede miceller i vandige opløsninger af anioniske gemini -overfladeaktive stoffer baseret på cystin. Gemini -overfladeaktive stoffer blev også sammenlignet med de tilsvarende konventionelle monomere overfladeaktive stoffer (C 8 Cys). CMC-værdierne for lipid-overflødige blandinger blev rapporteret at være lavere end for rene overfladeaktive stoffer. Gemini-overfladeaktive stoffer og 1,2-diheptanoyl-SN-glyceryl-3-phosphocholin, en vandopløselig, micelledannende phospholipid, havde CMC på det millimolære niveau.
Shrestha og Aramaki undersøgte dannelsen af viskoelastiske ormlignende miceller i vandige opløsninger af blandet aminosyrebaserede anioniske-nonioniske overfladeaktive stoffer i fravær af blandingssalte. I denne undersøgelse viste det sig, at N-dodecylglutamat havde en højere krafftstemperatur; Men når det neutraliseres med den basale aminosyre L-lysin, genererede den miceller, og opløsningen begyndte at opføre sig som en Newtonsk væske ved 25 ° C.
6.2 God vandopløselighed
Den gode vandopløselighed af AAS skyldes tilstedeværelsen af yderligere co-NH-bindinger. Dette gør AAS mere bionedbrydeligt og miljøvenligt end de tilsvarende konventionelle overfladeaktive stoffer. Vandopløseligheden af N-acyl-L-glutaminsyre er endnu bedre på grund af dets 2 carboxylgrupper. Vandopløseligheden af CN (CA) 2 er også god, fordi der er 2 ioniske arginingrupper i 1 molekyle, hvilket resulterer i mere effektiv adsorption og diffusion ved cellegrænsefladen og endda effektiv bakteriel inhibering ved lavere koncentrationer.
6.3 Krafft temperatur og Krafftpunkt
Krafft -temperatur kan forstås som den specifikke opløselighedsadfærd for overfladeaktive stoffer, hvis opløselighed øges kraftigt over en bestemt temperatur. Ioniske overfladeaktive stoffer har en tendens til at generere faste hydrater, som kan udfælde ud af vandet. Ved en bestemt temperatur (den såkaldte Krafft-temperatur) observeres en dramatisk og diskontinuerlig stigning i opløseligheden af overfladeaktive stoffer normalt. Krafftpunktet for et ionisk overfladeaktivt middel er dens Kraffttemperatur ved CMC.
Denne opløselighedskarakteristik ses normalt for ioniske overfladeaktive stoffer og kan forklares som følger: opløseligheden af det overfladeaktive frie monomer er begrænset under Krafftstemperaturen, indtil Krafftpunktet er nået, hvor dens opløselighed gradvist stiger på grund af micelledannelse. For at sikre fuldstændig opløselighed er det nødvendigt at fremstille formuleringer af overfladeaktive middel ved temperaturer over Krafftpunktet.
The Krafft temperature of AAS has been studied and compared with that of conventional synthetic surfactants.Shrestha and Aramaki studied the Krafft temperature of arginine-based AAS and found that the critical micelle concentration exhibited aggregation behavior in the form of pre-micelles above 2-5×10-6 mol-L -1 followed by normal micelle formation ( Ohta et al. synthesized six different types of N-hexadecanoyl AAS og diskuterede forholdet mellem deres krafftstemperatur og aminosyrerester.
I eksperimenterne blev det konstateret, at krafftstemperaturen for N-hexadecanoyl AAS steg med faldende størrelse af aminosyrerester (phenylalanin var en undtagelse), mens varmen af opløselighed (varmeoptagelse) steg med faldende størrelse af aminosyrerester (med undtagelse af glycin og phenylalanin). Det blev konkluderet, at DL-interaktionen i både alanin- og phenylalaninsystemer er stærkere end LL-interaktionen i den faste form af N-hexadecanoyl AAS-salt.
Brito et al. Bestemte krafftstemperaturen i tre serier af nye aminosyre-baserede overfladeaktive stoffer under anvendelse af differentiel scanning af mikrokalorimetri og fandt, at ændring af trifluoracetation til iodidion resulterede i en signifikant stigning i KRAFFT-temperaturen (ca. 6 ° C), fra 47 ° C til 53 ° C. Tilstedeværelsen af cis-dobbeltbindinger og den umættelsesmål, der var til stede i de langkædede ser-derivater, førte til et signifikant fald i Krafftstemperaturen. N-dodecylglutamat blev rapporteret at have en højere krafftstemperatur. Imidlertid resulterede neutralisering med den basale aminosyre L-lysin i dannelsen af miceller i opløsning, der opførte sig som Newtonian-væsker ved 25 ° C.
6.4 Overfladespænding
Overfladespænding af overfladeaktive stoffer er relateret til kædelængden af den hydrofobe del. Zhang et al. bestemte overfladespændingen af natriumcocoylglycinat ved hjælp af Wilhelmy plademetode (25 ± 0,2) ° C og bestemte overfladespændingsværdien ved CMC som 33 Mn -M -1, CMC som 0,21 mmol -L -1. Yoshimura et al. Bestemte overfladespændingen af 2C N Cys type aminosyrebaseret overfladespænding på 2C N Cys-baserede overfladeaktive midler. Det blev fundet, at overfladespændingen ved CMC faldt med stigende kædelængde (indtil n = 8), mens tendensen blev vendt for overfladeaktive stoffer med n = 12 eller længere kædelængder.
Effekten af CAC1 2 på overfladespændingen af dicarboxylerede aminosyrebaserede overfladeaktive stoffer er også blevet undersøgt. I disse undersøgelser blev CAC1 2 tilsat til vandige opløsninger af tre dicarboxylerede aminosyre-type overfladeaktive stoffer (C12 Malna 2, C12 ASPNA 2 og C12 Gluna 2). Plateau -værdierne efter CMC blev sammenlignet, og det blev fundet, at overfladespændingen faldt ved meget lave CAC1 2 -koncentrationer. Dette skyldes virkningen af calciumioner på arrangementet af det overfladeaktive middel ved gasvandsgrænsefladen. Overfladespændingerne for salte af N-dodecylaminomalonat og N-dodecylaspartat var på den anden side også næsten konstant op til 10 mmol-L -1 CAC1 2-koncentration. Over 10 mmol -L -1 øges overfladespændingen kraftigt på grund af dannelsen af en nedbør af calciumsalt af det overfladeaktive middel. For disodiumsalt af N-dodecylglutamat resulterede moderat tilsætning af CAC1 2 i et signifikant fald i overfladespænding, mens den fortsatte stigning i CAC1 2-koncentration ikke længere forårsagede væsentlige ændringer.
For at bestemme adsorptionskinetikken for Gemini-type AAS ved gasvandsgrænsefladen blev den dynamiske overfladespænding bestemt under anvendelse af den maksimale bobletryksmetode. Resultaterne viste, at for den længste testtid ændrede 2C 12 Cys dynamiske overfladespænding ikke. Faldet i den dynamiske overfladespænding afhænger kun af koncentrationen, længden af de hydrofobe haler og antallet af hydrofobe haler. Forøgelse af koncentrationen af overfladeaktivt middel, faldende kædelængde såvel som antallet af kæder resulterede i et hurtigere forfald. Resultaterne opnået for højere koncentrationer af c n cys (n = 8 til 12) viste sig at være meget tæt på y CMC målt ved Wilhelmy -metoden.
I en anden undersøgelse blev de dynamiske overfladespændinger af natriumdilaurylcystin (SDLC) og natriumdedecamino -cystin bestemt ved Wilhelmy -plademetoden, og derudover blev ligevægtsoverfladespændingerne i deres vandige opløsninger bestemt ved dråbevolumenmetoden. Reaktionen af disulfidbindinger blev også undersøgt yderligere ved andre metoder. Tilsætningen af mercaptoethanol til 0,1 mmol -L -1SDLC -opløsning førte til en hurtig stigning i overfladespænding fra 34 Mn -M -1 til 53 Mn -M -1. Da NaCLO kan oxidere disulfidbindingerne af SDLC til sulfonsyregrupper, blev der ikke observeret nogen aggregater, når NaCLO (5 mmol -L -1) blev tilsat til 0,1 mmol -L -1 SDLC -opløsningen. Transmissionselektronmikroskopi og dynamiske lysspredningsresultater viste, at der ikke blev dannet nogen aggregater i opløsningen. Overfladespænding af SDLC viste sig at stige fra 34 Mn -M -1 til 60 mn -M -1 over en periode på 20 minutter.
6,5 binære overfladeinteraktioner
I livsvidenskaberne har en række grupper undersøgt de vibrationsegenskaber af blandinger af kationisk AAS (diacylglycerol-argininbaserede overfladeaktive stoffer) og phospholipider ved gasvandsgrænsefladen, hvilket endelig konkluderer, at denne ikke-ideelle egenskab forårsager forekomsten af elektrostatiske interaktioner.
6.6 Aggregeringsegenskaber
Dynamisk lysspredning bruges ofte til at bestemme aggregeringsegenskaberne af aminosyre-baserede monomerer og Gemini-overfladeaktive stoffer i koncentrationer over CMC, hvilket giver en tilsyneladende hydrodynamisk diameter DH (= 2R H). Aggregaterne dannet af Cn Cys og 2CN Cys er relativt store og har en bred skalafordeling sammenlignet med andre overfladeaktive stoffer. Alle overfladeaktive stoffer undtagen 2C 12 Cys danner typisk aggregater på ca. 10 nm. Micellestørrelser af Gemini -overfladeaktive stoffer er markant større end deres monomere kolleger. En stigning i carbonhydridkædelængde fører også til en stigning i micellestørrelse. Ohta et al. beskrev aggregeringsegenskaberne for tre forskellige stereoisomerer af N-dodecyl-phenyl-alanyl-phenyl-alanin tetramethylammonium i vandig opløsning og viste, at diastereoisomerer har den samme kritiske aggregeringskoncentration i vandig opløsning. Iwahashi et al. undersøgt af cirkulær dikroisme, NMR og damptryk osmometri dannelsen af chirale aggregater af N-dodecanoyl-L-glutaminsyre, N-Dodecanoyl-L-valin og deres methylestere i forskellige opløsningsmidler (såsom tetrahydrofuran, acetonitrile, 1,4-dioxan og 1,2-dichl (såsom tetrahydrofuran, acetonitrile, 1,4-dioxan og 1,2-richlor. blev undersøgt af cirkulær dikroisme, NMR og damptryk osmometri.
6.7 Grænsefladeadsorption
Grænsefladen adsorption af aminosyrebaserede overfladeaktive stoffer og dens sammenligning med dens konventionelle modstykke er også en af forskningsretningen. For eksempel blev de grænsefladeadsorptionsegenskaber af dodecylestere af aromatiske aminosyrer opnået fra Let og LEP undersøgt. Resultaterne viste, at LET og LEP udviste lavere grænsefladeområder ved henholdsvis gas-væske-grænsefladen og ved vand/hexangrænsefladen.
Bordes et al. undersøgte opløsningsadfærd og adsorption ved gasvandsgrænsefladen af tre dicarboxylerede aminosyreoverfladeaktive stoffer, disodsalte af dodecylglutamat, dodecylaspartat og aminomalonat (med henholdsvis 3, 2 og 1 carbonatomer mellem de to carboxylgrupper). I henhold til denne rapport var CMC for de dicarboxylerede overfladeaktive stoffer 4-5 gange højere end for den monocarboxylerede dodecylglycinsalt. Dette tilskrives dannelsen af brintbindinger mellem de dicarboxylerede overfladeaktive stoffer og nærliggende molekyler gennem amidgrupperne deri.
6.8 Faseadfærd
Isotropiske diskontinuerlige kubiske faser observeres for overfladeaktive stoffer i meget høje koncentrationer. Overfladeaktive molekyler med meget store hovedgrupper har en tendens til at danne aggregater af mindre positive krumning. Marques et al. studied the phase behavior of the 12Lys12/12Ser and 8Lys8/16Ser systems (see Figure 10), and the results showed that the 12Lys12/12Ser system has a phase separation zone between the micellar and vesicular solution regions, while the 8Lys8/16Ser system The 8Lys8/16Ser system shows a continuous transition (elongated micellar phase region between the small micellar phase region and the vesicle phase region). Det skal bemærkes, at vesikler for vesikelregionen i 12Lys12/12Ser -systemet altid sameksisterer med miceller, mens vesikelregionen i 8LYS8/16SER -systemet kun har vesikler.
Katanioniske blandinger af lysin- og serinbaserede overfladeaktive stoffer: Symmetrisk 12lys12/12ser-par (til venstre) og asymmetrisk 8lys8/16ser-par (til højre)
6.9 emulgeringsevne
Kouchi et al. Undersøgte emulgeringsevnen, grænsefladespændingen, spredning og viskositet af N- [3-dodecyl-2-hydroxypropyl] -l-arginin, L-glutamat og andre AAS. I sammenligning med syntetiske overfladeaktive stoffer (deres konventionelle ikke -ioniske og amfoteriske kolleger) viste resultaterne, at AA'er har stærkere emulgeringsevne end konventionelle overfladeaktive stoffer.
Baczko et al. Syntetiserede nye anioniske aminosyreoverfladeaktive stoffer og undersøgte deres egnethed som chirale orienterede NMR -spektroskopiopløsningsmidler. En række sulfonatbaserede amfifile L-PHE- eller L-Ala-derivater med forskellige hydrofobe haler (pentyl ~ tetradecyl) blev syntetiseret ved at reagere aminosyrer med O-sulfobenzoisk anhydrid. Wu et al. syntetiserede natriumsalte af n-fedt acyl AAS ogundersøgte deres emulgeringsevne i olie-i-vand-emulsioner, og resultaterne viste, at disse overfladeaktive stoffer presterede bedre med ethylacetat som oliefase end med N-hexan som oliefase.
6.10 fremskridt inden for syntese og produktion
Hårdt vandmodstand kan forstås som overfladeaktive stoffer til at modstå tilstedeværelsen af ioner såsom calcium og magnesium i hårdt vand, dvs. evnen til at undgå nedbør i calciumsæber. Overfladeaktive stoffer med høj hårdt vandbestandighed er meget nyttige til vaskemiddelformuleringer og personlige plejeprodukter. Hårdt vandmodstand kan evalueres ved at beregne ændringen i opløselighed og overfladeaktivitet af det overfladeaktive middel i nærvær af calciumioner.
En anden måde at evaluere hård vandmodstand er at beregne procentdelen eller gram overfladeaktivt middel, der kræves til den calciumsæbe dannet fra 100 g natrium oleat for at blive spredt i vand. I områder med højt hårdt vand kan høje koncentrationer af calcium- og magnesiumioner og mineralindhold gøre nogle praktiske anvendelser vanskelige. Ofte anvendes natriumionen som tællerion af et syntetisk anionisk overfladeaktivt middel. Da den divalente calciumion er bundet til begge overfladeaktive molekyler, får det det overfladeaktive middel til at udfælde lettere fra opløsning, der gør detergency mindre sandsynligt.
Undersøgelsen af AAS's hårde vandbestandighed viste, at syren og hårdt vandmodstand var stærkt påvirket af en yderligere carboxylgruppe, og syren og hårdt vandmodstand steg yderligere med stigningen i længden af afstandsgruppen mellem de to carboxylgrupper. Rækkefølgen af syre og hårdt vandmodstand var C 12 glycinat <C 12 aspartat <C 12 glutamat. Sammenligning af henholdsvis den dicarboxylerede amidbinding og den dicarboxylerede aminooverfladeaktive middel, blev det konstateret, at det sidstnævnte pH -område var bredere, og dens overfladeaktivitet steg med tilsætning af en passende mængde syre. De dicarboxylerede N-alkylaminosyrer viste chelateringseffekt i nærvær af calciumioner, og C 12 aspartat dannede hvid gel. C 12 glutamat viste høj overfladeaktivitet ved høj Ca 2+ -koncentration og forventes at blive anvendt i afsaltning af havvand.
6.11 Dispersibilitet
Dispersibilitet henviser til et overfladeaktivt middel til at forhindre koalescens og sedimentation af det overfladeaktive middel i opløsningen.Dispersibilitet er en vigtig egenskab for overfladeaktive stoffer, der gør dem velegnet til brug i vaskemidler, kosmetik og farmaceutiske stoffer.Et spredningsmiddel skal indeholde en ester, ether, amid- eller aminobånd mellem den hydrofobe gruppe og den terminale hydrofile gruppe (eller blandt de lige kæde hydrofobe grupper).
Generelt er anioniske overfladeaktive stoffer, såsom alkanolamidosulfater og amfoteriske overfladeaktive stoffer, såsom amidosulfobetaine, især effektive som dispergerende midler til calciumsæber.
Mange forskningsindsatser har bestemt spredbarheden af AAS, hvor N-Lauroyl-lysin viste sig at være dårligt kompatibel med vand og vanskeligt at bruge til kosmetiske formuleringer.I denne serie har N-acyl-substituerede basale aminosyrer fremragende spredbarhed og bruges i den kosmetiske industri til at forbedre formuleringerne.
07 toksicitet
Konventionelle overfladeaktive stoffer, især kationiske overfladeaktive stoffer, er meget giftige for akvatiske organismer. Deres akutte toksicitet skyldes fænomenet adsorptions-ion-interaktion mellem overfladeaktive stoffer ved celle-vand-grænsefladen. At reducere CMC for overfladeaktive stoffer fører normalt til stærkere grænsefladeadsorption af overfladeaktive stoffer, hvilket normalt resulterer i deres forhøjede akutte toksicitet. En stigning i længden af den hydrofobe kæde af overfladeaktive stoffer fører også til en stigning i akut toksicitet på overfladen.De fleste AA'er er lave eller ikke-giftige for mennesker og miljøet (især for marine organismer) og er egnede til brug som fødevareingredienser, farmaceutiske stoffer og kosmetik.Mange forskere har vist, at aminosyreoverfladeaktive stoffer er blide og ikke-irriterende for huden. Arginin-baserede overfladeaktive stoffer er kendt for at være mindre giftige end deres konventionelle kolleger.
Brito et al. studerede de fysisk-kemiske og toksikologiske egenskaber ved aminosyre-baserede amfifiler og deres [derivater fra tyrosin (TYR), hydroxyprolin (hyp), serin (Ser) og Lysin (Lys)] spontan dannelse af kationiske vesikler og gav data om deres akutte toksicitet til Daphnia magna (IC 50). De syntetiserede kationiske vesikler af dodecyltrimethylammoniumbromid (DTAB)/Lys-derivater og/eller ser-/Lys-derivative blandinger og testede deres økotoksicitet og hæmolytiske potentiale, hvilket viser, at alle AAS og deres vesikelholdige blandinger var mindre giftige end den konventionelle overfladeaktive DTAB.
Rosa et al. undersøgte bindende (associering) af DNA til stabil aminosyrebaserede kationiske vesikler. I modsætning til konventionelle kationiske overfladeaktive stoffer, der ofte ser ud til at være giftige, synes interaktionen af kationiske aminosyreoverfladeaktive stoffer at være ikke-toksiske. Den kationiske AAS er baseret på arginin, der spontant danner stabile vesikler i kombination med visse anioniske overfladeaktive stoffer. Aminosyrebaserede korrosionsinhibitorer rapporteres også at være ikke-toksiske. Disse overfladeaktive stoffer syntetiseres let med høj renhed (op til 99%), lave omkostninger, let bionedbrydelige og helt opløselige i vandige medier. Flere undersøgelser har vist, at svovlholdige aminosyreoverfladeaktive stoffer er overlegne i korrosionsinhibering.
I en nylig undersøgelse har Perinelli et al. rapporterede en tilfredsstillende toksikologisk profil af rhamnolipider sammenlignet med konventionelle overfladeaktive stoffer. Rhamnolipider er kendt for at fungere som permeabilitetsforstærkere. De rapporterede også virkningen af rhamnolipider på epitel -permeabiliteten af makromolekylære lægemidler.
08 Antimikrobiel aktivitet
Den antimikrobielle aktivitet af overfladeaktive stoffer kan evalueres ved den mindste inhiberende koncentration. Den antimikrobielle aktivitet af argininbaserede overfladeaktive stoffer er blevet undersøgt i detaljer. Gram-negative bakterier viste sig at være mere resistente over for argininbaserede overfladeaktive stoffer end gram-positive bakterier. Den antimikrobielle aktivitet af overfladeaktive stoffer øges normalt ved tilstedeværelsen af hydroxyl, cyclopropan eller umættede bindinger i acylkæderne. Castillo et al. viste, at længden af acylkæderne og den positive ladning bestemmer HLB-værdien (hydrofil-lipofil balance) af molekylet, og disse har en effekt på deres evne til at forstyrre membraner. Nα-acylarginin-methylester er en anden vigtig klasse af kationiske overfladeaktive stoffer med bredspektret antimikrobiel aktivitet, og den er let bionedbrydelig og har lav eller ingen toksicitet. Studies on the interaction of Nα-acylarginine methyl ester-based surfactants with 1,2-dipalmitoyl-sn-propyltrioxyl-3-phosphorylcholine and 1,2-ditetradecanoyl-sn-propyltrioxyl-3-phosphorylcholine, model membranes, and with living organisms in the presence or absence of external barriers have shown that this class of Overfladeaktive stoffer har gode antimikrobielle Resultaterne viste, at de overfladeaktive stoffer har god antibakteriel aktivitet.
09 Rheologiske egenskaber
De reologiske egenskaber ved overfladeaktive stoffer spiller en meget vigtig rolle i bestemmelsen og forudsiger deres anvendelser i forskellige brancher, herunder mad, farmaceutiske stoffer, olieekstraktion, personlig pleje og hjemmepleje. Mange undersøgelser er blevet udført for at diskutere forholdet mellem viskoelasticitet af aminosyreoverfladeaktive stoffer og CMC.
10 applikationer i den kosmetiske industri
AAS bruges til formulering af mange personlige plejeprodukter.Kalium N-Cocoyl-glycinat viser sig at være blid mod huden og bruges til ansigtsrensning for at fjerne slam og makeup. N-acyl-L-glutaminsyre har to carboxylgrupper, hvilket gør det mere vandopløseligt. Blandt disse AAS er AAS baseret på C 12 -fedtsyrer i vid udstrækning brugt til ansigtsrensning for at fjerne slam og makeup. AAS med en C 18-kæde bruges som emulgatorer i hudplejeprodukter, og N-Lauryl-alaninsalte er kendt for at skabe cremede skum, der ikke er irriterende for huden og derfor kan bruges til formulering af babyplejeprodukter. N-Lauryl-baseret AA'er, der bruges i tandpasta, har god vaskemiddel svarende til SOAP og stærk enzyminhiberende effektivitet.
I løbet af de sidste par årtier har valget af overfladeaktive stoffer til kosmetik, produkter til personlig pleje og farmaceutiske stoffer fokuseret på lav toksicitet, mildhed, mildhed til berøring og sikkerhed. Forbrugerne af disse produkter er akut opmærksomme på den potentielle irritation, toksicitet og miljøfaktorer.
I dag bruges AAS til at formulere mange shampoo, hårfarvestoffer og badesæber på grund af deres mange fordele i forhold til deres traditionelle kolleger inden for kosmetik og personlige plejeprodukter.Proteinbaserede overfladeaktive stoffer har ønskelige egenskaber, der er nødvendige for personlige plejeprodukter. Nogle AA'er har filmdannende kapaciteter, mens andre har gode skumfunktioner.
Aminosyrer er vigtige naturligt forekommende fugtgivende faktorer i stratum corneum. Når epidermale celler dør, bliver de en del af stratum corneum, og de intracellulære proteiner nedbrydes gradvist til aminosyrer. Disse aminosyrer transporteres derefter længere ind i stratum corneum, hvor de absorberer fedt eller fedtlignende stoffer i den epidermale stratum corneum, hvilket forbedrer elasticiteten af hudens overflade. Cirka 50% af den naturlige fugtgivende faktor i huden er sammensat af aminosyrer og pyrrolidon.
Kollagen, en almindelig kosmetisk ingrediens, indeholder også aminosyrer, der holder huden blød.Hudproblemer som ruhed og sløvhed skyldes i vid udstrækning mangel på aminosyrer. En undersøgelse viste, at blanding af en aminosyre med en salve lettede hudforbrændinger, og de berørte områder vendte tilbage til deres normale tilstand uden at blive keloidarr.
Aminosyrer har også vist sig at være meget nyttige til at passe på beskadigede neglebånd.Tørt, formløst hår kan indikere et fald i koncentrationen af aminosyrer i et alvorligt beskadiget stratum corneum. Aminosyrer har evnen til at trænge ind i neglebåndet i hårskaftet og absorbere fugt fra huden.Denne evne til aminosyrebaserede overfladeaktive stoffer gør dem meget nyttige i shampoo, hårfarvestoffer, hårblødgøringsmidler, hårbalsam og tilstedeværelsen af aminosyrer gør håret stærkt.
11 applikationer i hverdagens kosmetik
I øjeblikket er der en voksende efterspørgsel efter aminosyrebaserede vaskemiddelformuleringer over hele verden.Det vides, at AAS har bedre rengøringsevne, skummeevne og stoffødte egenskaber, hvilket gør dem velegnede til husholdningsopvaskemidler, shampoo, kropsvask og andre anvendelser.En asparaginsyre-afledt amfoterisk AAS rapporteres at være et yderst effektivt vaskemiddel med chelateringsegenskaber. Brug af detergentingredienser bestående af N-alkyl-p-aminoethoxy-syrer viste sig at reducere hudirritation. Det er rapporteret, at en flydende vaskemiddelformulering, der består af N-Cocoyl-p-aminopropionat, er et effektivt vaskemiddel til oliepletter på metaloverflader. Et aminocarboxylsyreoverfladeaktivt middel, C 14 Chohch 2 NHCH 2 Coona, har også vist sig at have bedre vaskethed og bruges til rengøring af tekstiler, tæpper, hår, glas osv. 2-hydroxy-3-aminopropionsyre-N, N-acetoedatsyre-derivatet er kendt for at have en god kompleksionsevne og dermed giver stabilitet til blheing agents.
Fremstilling af detergentformuleringer baseret på N- (N'-long-kæde acyl-p-alanyl) -p-alanin er rapporteret af Keigo og Tatsuya i deres patent på bedre vaskevne og stabilitet, let skumbrud og godt stofblødgøring. KAO udviklede en vaskemiddelformulering baseret på N-acyl-1-N-hydroxy-ß-alanin og rapporterede lav hudirritation, høj vandresistens og høj pletfjernelseskraft.
Det japanske firma Ajinomoto bruger lavt toksisk og let nedbrydeligt AAS baseret på L-glutaminsyre, L-arginin og L-lysin som de vigtigste ingredienser i shampoo, vaskemidler og kosmetik (figur 13). Evnen til enzymtilsætningsstoffer i detergentformuleringer til at fjerne proteinforurening er også rapporteret. N-acyl AAS afledt af glutaminsyre, alanin, methylglycin, serin og asparaginsyre er rapporteret for deres anvendelse som fremragende flydende vaskemidler i vandige opløsninger. Disse overfladeaktive stoffer øger overhovedet ikke viskositeten, selv ved meget lave temperaturer, og kan let overføres fra opbevaringsbeholderen på skumningsindretningen for at opnå homogene skum.
Posttid: Jun-09-2022