Innholdsfortegnelse for denne artikkelen:
1. Utvikling av aminosyrer
2. Strukturelle egenskaper
3. Kjemisk sammensetning
4.Klassifisering
5. Syntese
6. Fysisk-kjemiske egenskaper
7. Giftighet
8. Antimikrobiell aktivitet
9. Reologiske egenskaper
10. Bruksområder i kosmetikkindustrien
11. Bruksområder i hverdagskosmetikk
Aminosyre overflateaktive stoffer (AAS)er en klasse overflateaktive stoffer dannet ved å kombinere hydrofobe grupper med en eller flere aminosyrer. I dette tilfellet kan aminosyrene være syntetiske eller avledet fra proteinhydrolysater eller lignende fornybare kilder. Denne artikkelen dekker detaljene om de fleste av de tilgjengelige syntetiske rutene for AAS og effekten av forskjellige ruter på de fysisk-kjemiske egenskapene til sluttproduktene, inkludert løselighet, dispersjonsstabilitet, toksisitet og biologisk nedbrytbarhet. Som en klasse overflateaktive stoffer med økende etterspørsel, gir allsidigheten til AAS på grunn av deres variable struktur et stort antall kommersielle muligheter.
Gitt at overflateaktive stoffer er mye brukt i vaskemidler, emulgatorer, korrosjonshemmere, tertiær oljeutvinning og farmasøytiske produkter, har forskere aldri sluttet å ta hensyn til overflateaktive stoffer.
Overflateaktive stoffer er de mest representative kjemiske produktene som konsumeres i store mengder på daglig basis rundt om i verden og har hatt en negativ innvirkning på vannmiljøet.Studier har vist at utstrakt bruk av tradisjonelle overflateaktive stoffer kan ha en negativ innvirkning på miljøet.
I dag er ikke-toksisitet, biologisk nedbrytbarhet og biokompatibilitet nesten like viktig for forbrukere som bruken og ytelsen til overflateaktive stoffer.
Biooverflateaktive stoffer er miljøvennlige bærekraftige overflateaktive stoffer som naturlig syntetiseres av mikroorganismer som bakterier, sopp og gjær, eller skilles ut ekstracellulært.Derfor kan biooverflateaktive midler også fremstilles ved molekylær design for å etterligne naturlige amfifile strukturer, slik som fosfolipider, alkylglykosider og acylaminosyrer.
Aminosyre overflateaktive stoffer (AAS)er en av de typiske overflateaktive stoffene, vanligvis produsert av animalske eller landbruksbaserte råvarer. I løpet av de siste to tiårene har AAS tiltrukket seg stor interesse fra forskere som nye overflateaktive stoffer, ikke bare fordi de kan syntetiseres fra fornybare ressurser, men også fordi AAS er lett nedbrytbare og har ufarlige biprodukter, noe som gjør dem tryggere for miljø.
AAS kan defineres som en klasse overflateaktive stoffer bestående av aminosyrer som inneholder aminosyregrupper (HO 2 C-CHR-NH 2) eller aminosyrerester (HO 2 C-CHR-NH-). De 2 funksjonelle områdene av aminosyrer tillater utledning av et bredt utvalg av overflateaktive stoffer. Totalt 20 standard proteinogene aminosyrer er kjent for å eksistere i naturen og er ansvarlige for alle fysiologiske reaksjoner i vekst og livsaktiviteter. De skiller seg bare fra hverandre i henhold til resten R (Figur 1, pka er den negative logaritmen til syredissosiasjonskonstanten til løsningen). Noen er ikke-polare og hydrofobe, noen er polare og hydrofile, noen er basiske og noen er sure.
Fordi aminosyrer er fornybare forbindelser, har overflateaktive stoffer syntetisert fra aminosyrer også et høyt potensial for å bli bærekraftig og miljøvennlig. Den enkle og naturlige strukturen, lav toksisitet og rask biologisk nedbrytbarhet gjør dem ofte overlegne i forhold til konvensjonelle overflateaktive stoffer. Ved å bruke fornybare råvarer (f.eks. aminosyrer og vegetabilske oljer) kan AAS produseres på forskjellige bioteknologiske veier og kjemiske veier.
På begynnelsen av 1900-tallet ble aminosyrer først oppdaget å bli brukt som substrater for syntese av overflateaktive stoffer.AAS ble hovedsakelig brukt som konserveringsmidler i farmasøytiske og kosmetiske formuleringer.I tillegg ble AAS funnet å være biologisk aktiv mot en rekke sykdomsfremkallende bakterier, svulster og virus. I 1988 skapte tilgjengeligheten av lavkost AAS forskningsinteresse for overflateaktivitet. I dag, med utviklingen av bioteknologi, er noen aminosyrer også i stand til å syntetiseres kommersielt i stor skala av gjær, noe som indirekte beviser at AAS-produksjon er mer miljøvennlig.
01 Utvikling av aminosyrer
Så tidlig som tidlig på 1800-tallet, da naturlig forekommende aminosyrer først ble oppdaget, ble deres strukturer spådd å være ekstremt verdifulle - brukbare som råmaterialer for fremstilling av amfifiler. Den første studien om syntesen av AAS ble rapportert av Bondi i 1909.
I den studien ble N-acylglycin og N-acylalanin introdusert som hydrofile grupper for overflateaktive stoffer. Etterfølgende arbeid involverte syntese av lipoaminosyrer (AAS) ved bruk av glycin og alanin, og Hentrich et al. publiserte en rekke funn,inkludert den første patentsøknaden, om bruk av acylsarkosinat og acylaspartatsalter som overflateaktive stoffer i husholdningsrengjøringsprodukter (f.eks. sjampoer, vaskemidler og tannkremer).Deretter undersøkte mange forskere syntesen og de fysisk-kjemiske egenskapene til acylaminosyrer. Til dags dato har det blitt publisert en stor mengde litteratur om syntese, egenskaper, industrielle anvendelser og biologisk nedbrytbarhet av AAS.
02 Strukturelle egenskaper
De ikke-polare hydrofobe fettsyrekjedene til AAS kan variere i struktur, kjedelengde og antall.Det strukturelle mangfoldet og høye overflateaktiviteten til AAS forklarer deres brede komposisjonsmangfold og fysisk-kjemiske og biologiske egenskaper. Hodegruppene til AAS er sammensatt av aminosyrer eller peptider. Forskjellene i hodegruppene bestemmer adsorpsjonen, aggregeringen og den biologiske aktiviteten til disse overflateaktive stoffene. De funksjonelle gruppene i hodegruppen bestemmer deretter typen AAS, inkludert kationisk, anionisk, ikke-ionisk og amfoter. Kombinasjonen av hydrofile aminosyrer og hydrofobe langkjedede deler danner en amfifil struktur som gjør molekylet svært overflateaktivt. I tillegg hjelper tilstedeværelsen av asymmetriske karbonatomer i molekylet til å danne kirale molekyler.
03 Kjemisk sammensetning
Alle peptider og polypeptider er polymeriseringsproduktene av disse nesten 20 α-proteinogene α-aminosyrene. Alle 20 α-aminosyrer inneholder en funksjonell karboksylsyregruppe (-COOH) og en aminofunksjonell gruppe (-NH 2), begge festet til det samme tetraedriske α-karbonatomet. Aminosyrer skiller seg fra hverandre ved de forskjellige R-gruppene festet til α-karbonet (bortsett fra lycin, hvor R-gruppen er hydrogen.) R-gruppene kan variere i struktur, størrelse og ladning (surhet, alkalitet). Disse forskjellene bestemmer også løseligheten av aminosyrer i vann.
Aminosyrer er kirale (bortsett fra glycin) og er optisk aktive av natur fordi de har fire forskjellige substituenter knyttet til alfa-karbonet. Aminosyrer har to mulige konformasjoner; de er ikke-overlappende speilbilder av hverandre, til tross for at antallet L-stereoisomerer er betydelig høyere. R-gruppen tilstede i noen aminosyrer (fenylalanin, tyrosin og tryptofan) er aryl, noe som fører til maksimal UV-absorpsjon ved 280 nm. Den sure α-COOH og den basiske α-NH 2 i aminosyrer er i stand til ionisering, og begge stereoisomerer, uansett hva de er, konstruerer ioniseringslikevekten vist nedenfor.
R-COOH ↔R-COO–＋H＋
R-NH3＋↔R-NH2＋H＋
Som vist i ioniseringslikevekten ovenfor, inneholder aminosyrer minst to svakt sure grupper; karboksylgruppen er imidlertid mye surere sammenlignet med den protonerte aminogruppen. pH 7,4, karboksylgruppen er deprotonert mens aminogruppen er protonert. Aminosyrer med ikke-ioniserbare R-grupper er elektrisk nøytrale ved denne pH og danner zwitterion.
04 Klassifisering
AAS kan klassifiseres etter fire kriterier, som er beskrevet nedenfor etter tur.
4.1 I henhold til opprinnelsen
| I henhold til opprinnelsen kan AAS deles inn i 2 kategorier som følger. ① Naturlig kategori Noen naturlig forekommende forbindelser som inneholder aminosyrer har også evnen til å redusere overflate/grensesnittspenning, og noen overskrider til og med effektiviteten til glykolipider. Disse AAS er også kjent som lipopeptider. Lipopeptider er forbindelser med lav molekylvekt, vanligvis produsert av Bacillus-arter.
Slike AAS er videre delt inn i 3 underklasser:surfaktin, iturin og fengycin.
|
| Familien av overflateaktive peptider omfatter heptapeptidvarianter av en rekke stoffer,som vist i figur 2a, hvor en C12-C16 umettet β-hydroksyfettsyrekjede er koblet til peptidet. Det overflateaktive peptidet er et makrosyklisk lakton der ringen er lukket ved katalyse mellom C-terminalen av β-hydroksyfettsyren og peptidet. I underklassen av iturin er det seks hovedvarianter, nemlig iturin A og C, mycosubtilin og bacillomycin D, F og L.I alle tilfeller er heptapeptidene knyttet til C14-C17-kjedene av β-aminofettsyrer (kjedene kan være forskjellige). Når det gjelder ekurimycinene, kan aminogruppen i β-posisjonen danne en amidbinding med C-terminalen og dermed danne en makrosyklisk laktamstruktur.
Underklassen fengycin inneholder fengycin A og B, som også kalles plipastatin når Tyr9 er D-konfigurert.Dekapeptidet er koblet til en C14-C18 mettet eller umettet β-hydroksy fettsyrekjede. Strukturelt er plipastatin også et makrosyklisk lakton, som inneholder en Tyr-sidekjede i posisjon 3 i peptidsekvensen og danner en esterbinding med den C-terminale resten, og danner dermed en indre ringstruktur (som tilfellet er for mange Pseudomonas lipopeptider).
② Syntetisk kategori AAS kan også syntetiseres ved å bruke hvilken som helst av de sure, basiske og nøytrale aminosyrene. Vanlige aminosyrer som brukes for syntese av AAS er glutaminsyre, serin, prolin, asparaginsyre, glycin, arginin, alanin, leucin og proteinhydrolysater. Denne underklassen av overflateaktive midler kan fremstilles ved kjemiske, enzymatiske og kjemoenzymatiske metoder; for produksjon av AAS er imidlertid kjemisk syntese mer økonomisk mulig. Vanlige eksempler inkluderer N-lauroyl-L-glutaminsyre og N-palmitoyl-L-glutaminsyre.
|
4.2 Basert på alifatiske kjedesubstituenter
Basert på de alifatiske kjedesubstituentene kan aminosyrebaserte overflateaktive stoffer deles inn i 2 typer.
I henhold til posisjonen til substituenten
| ①N-substituert AAS I N-substituerte forbindelser erstattes en aminogruppe med en lipofil gruppe eller en karboksylgruppe, noe som resulterer i tap av basicitet. det enkleste eksemplet på N-substituert AAS er N-acylaminosyrer, som i hovedsak er anioniske overflateaktive stoffer. n-substituerte AAS har en amidbinding festet mellom de hydrofobe og hydrofile delene. Amidbindingen har evnen til å danne en hydrogenbinding, noe som letter nedbrytningen av dette overflateaktive stoffet i et surt miljø, og dermed gjør det biologisk nedbrytbart.
②C-substituert AAS I C-substituerte forbindelser skjer substitusjonen ved karboksylgruppen (via en amid- eller esterbinding). Typiske C-substituerte forbindelser (f.eks. estere eller amider) er hovedsakelig kationiske overflateaktive stoffer.
③N- og C-substituert AAS I denne typen overflateaktive stoffer er både amino- og karboksylgruppene den hydrofile delen. Denne typen er i hovedsak et amfotert overflateaktivt middel. |
4.3 I henhold til antall hydrofobe haler
Basert på antall hodegrupper og hydrofobe haler kan AAS deles inn i fire grupper. Rettkjedede AAS, Gemini (dimer) type AAS, Glycerolipid type AAS og bicefalisk amfifil (Bola) type AAS. rettkjedede overflateaktive stoffer er overflateaktive stoffer som består av aminosyrer med bare én hydrofob hale (figur 3). Gemini type AAS har to aminosyrepolare hodegrupper og to hydrofobe haler per molekyl (figur 4). I denne typen struktur er de to rettkjedede AAS koblet sammen av en spacer og kalles derfor også dimerer. I Glycerolipid type AAS, derimot, er de to hydrofobe halene festet til den samme aminosyrehodegruppen. Disse overflateaktive stoffene kan betraktes som analoger av monoglyserider, diglyserider og fosfolipider, mens i Bola-type AAS er to aminosyrehodegrupper forbundet med en hydrofob hale.
4.4 I henhold til type hodegruppe
①Kationisk AAS
Hodegruppen til denne typen overflateaktive stoffer har en positiv ladning. Den tidligste kationiske AAS er etylkokoylarginat, som er et pyrrolidonkarboksylat. De unike og mangfoldige egenskapene til dette overflateaktive stoffet gjør det nyttig i desinfeksjonsmidler, antimikrobielle midler, antistatiske midler, hårbalsam, i tillegg til å være skånsomt for øynene og huden og lett biologisk nedbrytbart. Singare og Mhatre syntetiserte argininbasert kationisk AAS og evaluerte deres fysisk-kjemiske egenskaper. I denne studien hevdet de høye utbytter av produktene oppnådd ved bruk av Schotten-Baumann reaksjonsbetingelser. Med økende alkylkjedelengde og hydrofobitet ble overflateaktiviteten til det overflateaktive stoffet funnet å øke og den kritiske micellekonsentrasjonen (cmc) å avta. En annen er det kvaternære acylproteinet, som ofte brukes som balsam i hårpleieprodukter.
②Anionisk AAS
I anioniske overflateaktive stoffer har den polare hodegruppen til det overflateaktive stoffet en negativ ladning. Sarkosin (CH 3 -NH-CH 2 -COOH, N-metylglycin), en aminosyre som vanligvis finnes i kråkeboller og sjøstjerner, er kjemisk beslektet med glycin (NH 2 -CH 2 -COOH,), en basisk aminosyre som finnes i pattedyrceller. -COOH,) er kjemisk relatert til glycin, som er en basisk aminosyre som finnes i pattedyrceller. Laurinsyre, tetradekansyre, oljesyre og deres halogenider og estere brukes ofte til å syntetisere sarkosinatoverflateaktive stoffer. Sarkosinater er iboende milde og brukes derfor ofte i munnvann, sjampo, spraybarberskum, solkremer, hudrens og andre kosmetiske produkter.
Andre kommersielt tilgjengelige anioniske AAS inkluderer Amisoft CS-22 og AmiliteGCK-12, som er handelsnavn for henholdsvis natrium-N-kokoyl-L-glutamat og kalium-N-kokoylglycinat. Amilite brukes ofte som et skummende middel, vaskemiddel, oppløseliggjørende middel, emulgator og dispergeringsmiddel, og har mange bruksområder i kosmetikk, som sjampo, badesåper, kroppsvask, tannkrem, ansiktsrens, rensesåper, kontaktlinser og overflateaktive midler til husholdningsbruk. Amisoft brukes som en mild hud- og hårrens, hovedsakelig i ansikts- og kroppsrens, blokk syntetiske vaskemidler, kroppspleieprodukter, sjampo og andre hudpleieprodukter.
③zwitterionisk eller amfoterisk AAS
Amfotere overflateaktive stoffer inneholder både sure og basiske steder og kan derfor endre ladningen ved å endre pH-verdien. I alkaliske medier oppfører de seg som anioniske overflateaktive stoffer, mens de i sure miljøer oppfører seg som kationiske overflateaktive midler og i nøytrale medier som amfotere overflateaktive stoffer. Lauryl lysin (LL) og alkoksy (2-hydroksypropyl) arginin er de eneste kjente amfotere overflateaktive stoffene basert på aminosyrer. LL er et kondensasjonsprodukt av lysin og laurinsyre. På grunn av sin amfotere struktur er LL uløselig i nesten alle typer løsemidler, bortsett fra svært alkaliske eller sure løsningsmidler. Som et organisk pulver har LL utmerket vedheft til hydrofile overflater og lav friksjonskoeffisient, noe som gir dette overflateaktive stoffet utmerket smøreevne. LL er mye brukt i hudkremer og hårbalsam, og brukes også som glidemiddel.
④ Ikke-ionisk AAS
Ikke-ioniske overflateaktive stoffer er preget av polare hodegrupper uten formelle ladninger. åtte nye etoksylerte ikke-ioniske overflateaktive midler ble fremstilt av Al-Sabagh et al. fra oljeløselige a-aminosyrer. I denne prosessen ble L-fenylalanin (LEP) og L-leucin først forestret med heksadekanol, etterfulgt av amidering med palmitinsyre for å gi to amider og to estere av a-aminosyrer. Amidene og esterne gjennomgikk deretter kondensasjonsreaksjoner med etylenoksyd for å fremstille tre fenylalaninderivater med forskjellige antall polyoksyetylenenheter (40, 60 og 100). Disse ikke-ioniske AAS ble funnet å ha gode vaske- og skummende egenskaper.
05 Syntese
5.1 Grunnleggende syntetisk rute
I AAS kan hydrofobe grupper festes til amin- eller karboksylsyreseter, eller gjennom sidekjedene til aminosyrer. Basert på dette er fire grunnleggende syntetiske ruter tilgjengelige, som vist i figur 5.
Fig.5 Fundamentale synteseveier for aminosyrebaserte overflateaktive stoffer
| Vei 1. Amfifile esteraminer produseres ved forestringsreaksjoner, i hvilket tilfelle syntesen av overflateaktivt stoff vanligvis oppnås ved tilbakeløp av fettalkoholer og aminosyrer i nærvær av et dehydratiseringsmiddel og en sur katalysator. I noen reaksjoner fungerer svovelsyre som både en katalysator og et dehydreringsmiddel.
Vei 2. Aktiverte aminosyrer reagerer med alkylaminer for å danne amidbindinger, noe som resulterer i syntese av amfifile amidoaminer.
Vei 3. Amidosyrer syntetiseres ved å reagere amingruppene i aminosyrer med amidosyrer.
Vei 4. Langkjedede alkylaminosyrer ble syntetisert ved reaksjon av amingrupper med haloalkaner. |
5.2 Fremskritt innen syntese og produksjon
5.2.1 Syntese av enkeltkjedede aminosyre/peptid-overflateaktive stoffer
N-acyl eller O-acyl aminosyrer eller peptider kan syntetiseres ved enzymkatalysert acylering av amin- eller hydroksylgrupper med fettsyrer. Den tidligste rapporten om den løsemiddelfrie lipase-katalyserte syntesen av aminosyreamid- eller metylesterderivater brukte Candida antarctica, med utbytte fra 25 % til 90 % avhengig av målaminosyren. Metyletylketon har også blitt brukt som løsningsmiddel i noen reaksjoner. Vonderhagen et al. beskrev også lipase- og protease-katalyserte N-acyleringsreaksjoner av aminosyrer, proteinhydrolysater og/eller deres derivater ved bruk av en blanding av vann og organiske løsningsmidler (f.eks. dimetylformamid/vann) og metylbutylketon.
I de første dagene var hovedproblemet med enzymkatalysert syntese av AAS de lave utbyttene. I følge Valivety et al. utbyttet av N-tetradekanoyl-aminosyrederivater var bare 2%-10% selv etter bruk av forskjellige lipaser og inkubering ved 70°C i mange dager. Montet et al. møtte også problemer angående det lave utbyttet av aminosyrer i syntesen av N-acyllysin ved bruk av fettsyrer og vegetabilske oljer. Ifølge dem var det maksimale utbyttet av produktet 19 % under løsemiddelfrie forhold og ved bruk av organiske løsningsmidler. det samme problemet ble møtt av Valivety et al. i syntesen av N-Cbz-L-lysin eller N-Cbz-lysin metylester-derivater.
I denne studien hevdet de at utbyttet av 3-O-tetradekanoyl-L-serin var 80 % ved bruk av N-beskyttet serin som substrat og Novozyme 435 som katalysator i et smeltet løsningsmiddelfritt miljø. Nagao og Kito studerte O-acyleringen av L-serin, L-homoserin, L-treonin og L-tyrosin (LET) ved bruk av lipase. Resultatene av reaksjonen (lipase ble oppnådd av Candida cylindracea og Rhizopus delemar i vandig buffermedium) og rapporterte at utbyttene av acylering av L-homoserin og L-serin var noe lave, mens ingen acylering av L-treonin og LET skjedde.
Mange forskere har støttet bruken av rimelige og lett tilgjengelige substrater for syntese av kostnadseffektiv AAS. Soo et al. hevdet at fremstillingen av palmeoljebaserte overflateaktive stoffer fungerer best med immobilisert lipoenzym. De bemerket at utbyttet av produktene ville være bedre til tross for den tidkrevende reaksjonen (6 dager). Gerova et al. undersøkte syntesen og overflateaktiviteten til kiral N-palmitoyl AAS basert på metionin, prolin, leucin, treonin, fenylalanin og fenylglysin i en syklisk/racemisk blanding. Pang og Chu beskrev syntesen av aminosyrebaserte monomerer og dikarboksylsyrebaserte monomerer i løsning. En serie funksjonelle og biologisk nedbrytbare aminosyrebaserte polyamidestere ble syntetisert ved kokondensasjonsreaksjoner i løsning.
Cantaeuzene og Guerreiro rapporterte forestring av karboksylsyregrupper av Boc-Ala-OH og Boc-Asp-OH med langkjedede alifatiske alkoholer og dioler, med diklormetan som løsningsmiddel og agarose 4B (Sepharose 4B) som katalysator. I denne studien ga reaksjonen av Boc-Ala-OH med fettalkoholer opp til 16 karboner gode utbytter (51 %), mens for Boc-Asp-OH var 6 og 12 karbon bedre, med et tilsvarende utbytte på 63 % [64 ]. 99,9%) i utbytte fra 58% til 76%, som ble syntetisert ved dannelse av amidbindinger med forskjellige langkjedede alkylaminer eller esterbindinger med fettalkoholer av Cbz-Arg-OMe, hvor papain fungerte som en katalysator.
5.2.2 Syntese av gemini-baserte aminosyre/peptid-overflateaktive stoffer
Aminosyrebaserte gemini-overflateaktive stoffer består av to rettkjedede AAS-molekyler koblet head-to-head til hverandre av en spacer-gruppe. Det er 2 mulige skjemaer for kjemoenzymatisk syntese av aminosyrebaserte overflateaktive stoffer av gemini-typen (figur 6 og 7). I figur 6 blir 2 aminosyrederivater reagert med forbindelsen som en spacergruppe og deretter introduseres 2 hydrofobe grupper. I figur 7 er de 2 rettkjedede strukturene direkte koblet sammen av en bifunksjonell avstandsgruppe.
Den tidligste utviklingen av enzymkatalysert syntese av gemini-lipoaminosyrer ble startet av Valivety et al. Yoshimura et al. undersøkte syntese, adsorpsjon og aggregering av et aminosyrebasert gemini-surfaktant basert på cystin og n-alkylbromid. De syntetiserte overflateaktive stoffene ble sammenlignet med de tilsvarende monomere overflateaktive stoffene. Faustino et al. beskrev syntesen av anionisk urea-basert monomer AAS basert på L-cystin, D-cystin, DL-cystin, L-cystein, L-metionin og L-sulfoalanin og deres par av tvillinger ved hjelp av konduktivitet, likevekts overflatespenning og jevn -stat fluorescens karakterisering av dem. Det ble vist at cmc-verdien til gemini var lavere ved å sammenligne monomer og gemini.
Fig.6 Syntese av gemini AAS ved bruk av AA-derivater og spacer, etterfulgt av innsetting av den hydrofobe gruppen
Fig.7 Syntese av gemini AAS ved bruk av bifunksjonell spacer og AAS
5.2.3 Syntese av glycerolipid aminosyre/peptid overflateaktive stoffer
Glyserolipid aminosyre/peptid overflateaktive stoffer er en ny klasse av lipid aminosyrer som er strukturelle analoger av glyserol mono- (eller di-) estere og fosfolipider, på grunn av deres struktur av en eller to fettkjeder med en aminosyre knyttet til glyserol ryggraden ved en esterbinding. Syntesen av disse overflateaktive stoffene starter med fremstilling av glyserolestere av aminosyrer ved forhøyede temperaturer og i nærvær av en sur katalysator (f.eks. BF 3). Enzymkatalysert syntese (ved bruk av hydrolaser, proteaser og lipaser som katalysatorer) er også et godt alternativ (figur 8).
Den enzymkatalyserte syntesen av dilaurylerte argininglyseridkonjugater ved bruk av papain er rapportert. Syntese av diacylglycerolesterkonjugater fra acetylarginin og evaluering av deres fysisk-kjemiske egenskaper er også rapportert.
Fig.8 Syntese av mono- og diacylglycerol-aminosyrekonjugater
avstandsstykke: NH-(CH2)10-NH: forbindelse B1
spacer: NH-C6H4-NH: forbindelse B2
spacer: CH2-CH2: forbindelse B3
Fig.9 Syntese av symmetriske amfifiler avledet fra Tris(hydroksymetyl)aminometan
5.2.4 Syntese av bola-basert aminosyre/peptid overflateaktive stoffer
Aminosyrebaserte amfifiler av bola-typen inneholder 2 aminosyrer som er knyttet til den samme hydrofobe kjeden. Franceschi et al. beskrev syntesen av amfifiler av bola-type med 2 aminosyrer (D- eller L-alanin eller L-histidin) og 1 alkylkjede med forskjellig lengde og undersøkte deres overflateaktivitet. De diskuterer syntesen og aggregeringen av nye amfifiler av bola-typen med en aminosyrefraksjon (ved bruk av enten en uvanlig β-aminosyre eller en alkohol) og en C12-C20 spacergruppe. De uvanlige β-aminosyrene som brukes kan være en sukkeraminosyre, en azidothymin (AZT)-avledet aminosyre, en norbornenaminosyre og en aminoalkohol avledet fra AZT (Figur 9). syntesen av symmetriske amfifiler av bola-typen avledet fra tris(hydroksymetyl)aminometan (Tris) (figur 9).
06 Fysisk-kjemiske egenskaper
Det er velkjent at aminosyrebaserte overflateaktive stoffer (AAS) er mangfoldige og allsidige i naturen og har god anvendelighet i mange applikasjoner som god solubilisering, gode emulgeringsegenskaper, høy effektivitet, høy overflateaktivitet og god motstand mot hardt vann (kalsiumion). toleranse).
Basert på de overflateaktive egenskapene til aminosyrer (f.eks. overflatespenning, cmc, faseoppførsel og Krafft-temperatur), ble følgende konklusjoner nådd etter omfattende studier - overflateaktiviteten til AAS er overlegen den til dens konvensjonelle overflateaktive motpart.
6.1 Kritisk micellekonsentrasjon (cmc)
Kritisk micellekonsentrasjon er en av de viktige parametrene til overflateaktive stoffer og styrer mange overflateaktive egenskaper som solubilisering, cellelyse og dens interaksjon med biofilmer osv. Generelt fører økning av kjedelengden til hydrokarbonhalen (økende hydrofobitet) til en reduksjon i cmc-verdien til den overflateaktive løsningen, og øker dermed dens overflateaktivitet. Tensider basert på aminosyrer har vanligvis lavere cmc-verdier sammenlignet med konvensjonelle overflateaktive stoffer.
Gjennom ulike kombinasjoner av hodegrupper og hydrofobe haler (monokationisk amid, bi-kationisk amid, bi-kationisk amidbasert ester), Infante et al. syntetiserte tre argininbaserte AAS og studerte deres cmc og γcmc (overflatespenning ved cmc), og viste at cmc- og γcmc-verdiene sank med økende hydrofob halelengde. I en annen studie fant Singare og Mhatre at cmc av N-α-acylarginin overflateaktive stoffer avtok med økende antall hydrofobe halekarbonatomer (tabell 1).
Yoshimura et al. undersøkte cmc av cystein-avledede aminosyrebaserte tvillingoverflateaktive stoffer og viste at cmc avtok når karbonkjedelengden i den hydrofobe kjeden ble økt fra 10 til 12. Ytterligere økning av karbonkjedelengden til 14 resulterte i en økning i cmc, som bekreftet at langkjedede gemini overflateaktive stoffer har en lavere tendens til å aggregere.
Faustino et al. rapporterte dannelsen av blandede miceller i vandige løsninger av anioniske gemini-overflateaktive stoffer basert på cystin. Tvillingenes overflateaktive midler ble også sammenlignet med de tilsvarende konvensjonelle monomere overflateaktive stoffene (C 8 Cys). cmc-verdiene for lipid-overflateaktive stoffblandinger ble rapportert å være lavere enn for rene overflateaktive stoffer. gemini overflateaktive stoffer og 1,2-diheptanoyl-sn-glyceryl-3-fosfokolin, et vannløselig, micelledannende fosfolipid, hadde cmc i millimolar nivå.
Shrestha og Aramaki undersøkte dannelsen av viskoelastiske ormlignende miceller i vandige løsninger av blandede aminosyrebaserte anioniske-nonioniske overflateaktive stoffer i fravær av tilsetningssalter. I denne studien ble N-dodecylglutamat funnet å ha en høyere Krafft-temperatur; men når den ble nøytralisert med den basiske aminosyren L-lysin, genererte den miceller og løsningen begynte å oppføre seg som en newtonsk væske ved 25 °C.
6.2 God vannløselighet
Den gode vannløseligheten til AAS skyldes tilstedeværelsen av ytterligere CO-NH-bindinger. Dette gjør AAS mer biologisk nedbrytbart og miljøvennlig enn de tilsvarende konvensjonelle overflateaktive stoffene. Vannløseligheten til N-acyl-L-glutaminsyre er enda bedre på grunn av dens 2 karboksylgrupper. Vannløseligheten til Cn(CA) 2 er også god fordi det er 2 ioniske arginingrupper i 1 molekyl, noe som resulterer i mer effektiv adsorpsjon og diffusjon ved cellegrensesnittet og til og med effektiv bakteriell hemming ved lavere konsentrasjoner.
6.3 Kraffttemperatur og Krafftpunkt
Kraffttemperatur kan forstås som den spesifikke løselighetsoppførselen til overflateaktive stoffer hvis løselighet øker kraftig over en bestemt temperatur. Ioniske overflateaktive stoffer har en tendens til å generere faste hydrater, som kan felle ut av vann. Ved en bestemt temperatur (den såkalte Krafft-temperaturen) observeres vanligvis en dramatisk og diskontinuerlig økning i løseligheten til overflateaktive stoffer. Krafftpunktet til et ionisk overflateaktivt middel er Krafft-temperaturen ved cmc.
Denne løselighetskarakteristikken sees vanligvis for ioniske overflateaktive stoffer og kan forklares som følger: løseligheten til den overflateaktive monomeren er begrenset under Krafft-temperaturen inntil Krafft-punktet er nådd, hvor løseligheten gradvis øker på grunn av micelledannelse. For å sikre fullstendig løselighet er det nødvendig å fremstille overflateaktive formuleringer ved temperaturer over Krafft-punktet.
Krafft-temperaturen til AAS har blitt studert og sammenlignet med konvensjonelle syntetiske overflateaktive stoffer. Shrestha og Aramaki studerte Krafft-temperaturen til argininbasert AAS og fant at den kritiske micellekonsentrasjonen viste aggregeringsadferd i form av premiceller over 2-5 ×10-6 mol-L -1 etterfulgt av normal micelledannelse ( Ohta et al. syntetiserte seks forskjellige typer N-heksadekanoyl AAS og diskuterte forholdet mellom deres Krafft-temperatur og aminosyrerester.
I forsøkene ble det funnet at Krafft-temperaturen til N-heksadekanoyl AAS økte med avtagende størrelse på aminosyrerester (fenylalanin er et unntak), mens løselighetsvarmen (varmeopptak) økte med avtagende størrelse på aminosyrerester (med unntak av glycin og fenylalanin). Det ble konkludert med at i både alanin- og fenylalaninsystemer er DL-interaksjonen sterkere enn LL-interaksjonen i fast form av N-heksadekanoyl AAS-saltet.
Brito et al. bestemte Krafft-temperaturen til tre serier av nye aminosyrebaserte overflateaktive stoffer ved bruk av differensiell skanningsmikrokalorimetri og fant at endring av trifluoracetat-ionet til jodidion resulterte i en betydelig økning i Krafft-temperaturen (ca. 6 °C), fra 47 °C til 53 °C C. Tilstedeværelsen av cis-dobbeltbindinger og umettetheten tilstede i de langkjedede Ser-derivatene førte til en betydelig reduksjon i Krafft-temperaturen. n-Dodecyl glutamat ble rapportert å ha en høyere Krafft-temperatur. Nøytralisering med den grunnleggende aminosyren L-lysin resulterte imidlertid i dannelsen av miceller i løsning som oppførte seg som newtonske væsker ved 25 °C.
6.4 Overflatespenning
Overflatespenningen til overflateaktive stoffer er relatert til kjedelengden til den hydrofobe delen. Zhang et al. bestemte overflatespenningen til natriumkokoylglycinat ved Wilhelmy platemetoden (25±0,2)°C og bestemte overflatespenningen ved cmc som 33 mN-m-1, cmc som 0,21 mmol-L-1. Yoshimura et al. bestemte overflatespenningen til 2C n Cys-type aminosyrebasert overflatespenning av 2C n Cys-baserte overflateaktive midler. Det ble funnet at overflatespenningen ved cmc avtok med økende kjedelengde (til n = 8), mens trenden ble snudd for overflateaktive stoffer med n = 12 eller lengre kjedelengder.
Effekten av CaC1 2 på overflatespenningen til dikarboksylerte aminosyrebaserte overflateaktive stoffer er også studert. I disse studiene ble CaC1 2 tilsatt til vandige løsninger av tre dikarboksylerte aminosyre-type overflateaktive midler (C12 MalNa 2, C12 AspNa 2 og C12 GluNa 2). Platåverdiene etter cmc ble sammenlignet og det ble funnet at overflatespenningen sank ved svært lave CaC1 2 konsentrasjoner. Dette skyldes effekten av kalsiumioner på arrangementet av det overflateaktive stoffet ved gass-vann-grensesnittet. overflatespenningene til saltene av N-dodecylaminomalonat og N-dodecylaspartat var på den annen side også nesten konstant opp til 10 mmol-L -1 CaC1 2 konsentrasjon. Over 10 mmol-L -1 øker overflatespenningen kraftig, på grunn av dannelsen av en utfelling av kalsiumsaltet av det overflateaktive stoffet. For dinatriumsaltet av N-dodecylglutamat resulterte moderat tilsetning av CaC1 2 i en signifikant reduksjon i overflatespenning, mens fortsatt økning i CaC1 2-konsentrasjon ikke lenger forårsaket signifikante endringer.
For å bestemme adsorpsjonskinetikken til gemini-type AAS ved gass-vann-grensesnittet, ble den dynamiske overflatespenningen bestemt ved bruk av maksimal bobletrykkmetode. Resultatene viste at i den lengste testtiden endret den dynamiske overflatespenningen 2C 12 Cys seg ikke. Nedgangen i den dynamiske overflatespenningen avhenger bare av konsentrasjonen, lengden på de hydrofobe haler og antall hydrofobe haler. Økende konsentrasjon av overflateaktivt middel, redusert kjedelengde samt antall kjeder resulterte i en raskere nedbrytning. Resultatene oppnådd for høyere konsentrasjoner av C n Cys (n = 8 til 12) ble funnet å være svært nær γ cmc målt ved Wilhelmy-metoden.
I en annen studie ble de dynamiske overflatespenningene til natriumdilaurylcystin (SDLC) og natriumdidekaminocystin bestemt ved Wilhelmy platemetoden, og i tillegg ble likevektsoverflatespenningene til deres vandige løsninger bestemt ved dråpevolummetoden. Reaksjonen av disulfidbindinger ble videre undersøkt med andre metoder også. Tilsetning av merkaptoetanol til 0,1 mmol-L -1SDLC-løsning førte til en rask økning i overflatespenning fra 34 mN-m-1 til 53 mN-m-1. Siden NaClO kan oksidere disulfidbindingene til SDLC til sulfonsyregrupper, ble ingen aggregater observert når NaClO (5 mmol-L-1) ble tilsatt til 0,1 mmol-L-1 SDLC-løsningen. Transmisjonselektronmikroskopi og dynamisk lysspredningsresultater viste at det ikke ble dannet aggregater i løsningen. Overflatespenningen til SDLC ble funnet å øke fra 34 mN-m-1 til 60 mN-m-1 over en periode på 20 minutter.
6.5 Binære overflateinteraksjoner
Innen biovitenskap har en rekke grupper studert vibrasjonsegenskapene til blandinger av kationisk AAS (diacylglycerol arginin-baserte overflateaktive stoffer) og fosfolipider ved gass-vann-grensesnittet, og endelig konkludert med at denne ikke-ideelle egenskapen forårsaker utbredelsen av elektrostatiske interaksjoner.
6.6 Aggregasjonseiendommer
Dynamisk lysspredning brukes ofte for å bestemme aggregeringsegenskapene til aminosyrebaserte monomerer og gemini-overflateaktive stoffer ved konsentrasjoner over cmc, noe som gir en tilsynelatende hydrodynamisk diameter DH (= 2R H ). Aggregatene dannet av C n Cys og 2Cn Cys er relativt store og har en bred skalafordeling sammenlignet med andre overflateaktive stoffer. Alle overflateaktive stoffer unntatt 2C 12 Cys danner typisk aggregater på ca. 10 nm. Micellestørrelsene til tensider fra tvillingene er betydelig større enn de til deres monomere motparter. En økning i hydrokarbonkjedelengden fører også til en økning i micellestørrelse. ohta et al. beskrev aggregeringsegenskapene til tre forskjellige stereoisomerer av N-dodecyl-fenyl-alanyl-fenyl-alanine tetrametylammonium i vandig løsning og viste at diastereoisomerene har samme kritiske aggregeringskonsentrasjon i vandig løsning. Iwahashi et al. undersøkt ved sirkulær dikroisme, NMR og damptrykkosmometri. Dannelsen av kirale aggregater av N-dodekanoyl-L-glutaminsyre, N-dodekanoyl-L-valin og deres metylestere i forskjellige løsningsmidler (som tetrahydrofuran, acetonitril, 1,4) -dioksan og 1,2-dikloretan) med rotasjonsegenskaper ble undersøkt ved sirkulær dikroisme, NMR og damptrykkosmometri.
6.7 Grensesnittadsorpsjon
Grensesnittadsorpsjonen av aminosyrebaserte overflateaktive stoffer og sammenligningen med dens konvensjonelle motpart er også en av forskningsretningene. For eksempel ble grenseflateadsorpsjonsegenskapene til dodecylestere av aromatiske aminosyrer oppnådd fra LET og LEP undersøkt. Resultatene viste at LET og LEP viste lavere grensesnittområder ved henholdsvis gass-væske-grensesnittet og vann/heksan-grensesnittet.
Bordes et al. undersøkte løsningens oppførsel og adsorpsjon ved gass-vann-grensesnittet til tre dikarboksylerte aminosyreoverflateaktive stoffer, dinatriumsaltene av dodecylglutamat, dodecylaspartat og aminomalonat (med henholdsvis 3, 2 og 1 karbonatomer mellom de to karboksylgruppene). I følge denne rapporten var cmc for de dikarboksylerte overflateaktive stoffene 4-5 ganger høyere enn for det monokarboksylerte dodecylglycinsaltet. Dette tilskrives dannelsen av hydrogenbindinger mellom de dikarboksylerte overflateaktive stoffene og nærliggende molekyler gjennom amidgruppene deri.
6.8 Faseadferd
Isotropiske diskontinuerlige kubiske faser observeres for overflateaktive stoffer ved svært høye konsentrasjoner. Overflateaktive molekyler med veldig store hodegrupper har en tendens til å danne aggregater med mindre positiv krumning. marques et al. studerte faseadferden til 12Lys12/12Ser- og 8Lys8/16Ser-systemene (se figur 10), og resultatene viste at 12Lys12/12Ser-systemet har en faseseparasjonssone mellom de micellære og vesikulære løsningsområdene, mens 8Lys8/16Ser-systemet. 8Lys8/16Ser-systemet viser en kontinuerlig overgang (forlenget micellær faseregion mellom den lille micellarfaseregionen og vesikkelfaseregionen). Det skal bemerkes at for vesikkelregionen til 12Lys12/12Ser-systemet, er vesikler alltid sameksisterende med miceller, mens vesikkelregionen til 8Lys8/16Ser-systemet bare har vesikler.
Katanioniske blandinger av lysin- og serinbaserte overflateaktive stoffer: symmetrisk 12Lys12/12Ser-par (venstre) og asymmetrisk 8Lys8/16Ser-par (høyre)
6.9 Emulgeringsevne
Kouchi et al. undersøkte emulgeringsevnen, grenseflatespenningen, dispergerbarheten og viskositeten til N-[3-dodecyl-2-hydroksypropyl]-L-arginin, L-glutamat og andre AAS. Sammenlignet med syntetiske overflateaktive stoffer (deres konvensjonelle ikke-ioniske og amfotere motstykker), viste resultatene at AAS har sterkere emulgerende evne enn konvensjonelle overflateaktive stoffer.
Baczko et al. syntetiserte nye anioniske aminosyreoverflateaktive midler og undersøkte deres egnethet som kiralt orienterte NMR-spektroskopi-løsningsmidler. En serie sulfonatbaserte amfifile L-Phe- eller L-Ala-derivater med forskjellige hydrofobe haler (pentyl-tetradecyl) ble syntetisert ved å reagere aminosyrer med o-sulfobenzosyreanhydrid. Wu et al. syntetiserte natriumsalter av N-fettacyl AAS ogundersøkte deres emulgeringsevne i olje-i-vann-emulsjoner, og resultatene viste at disse overflateaktive stoffene presterte bedre med etylacetat som oljefase enn med n-heksan som oljefase.
6.10 Fremskritt innen syntese og produksjon
Motstand mot hardt vann kan forstås som overflateaktive stoffers evne til å motstå nærvær av ioner som kalsium og magnesium i hardt vann, dvs. evnen til å unngå utfelling i kalsiumsåper. Overflateaktive stoffer med høy motstand mot hardt vann er svært nyttige for vaskemiddelformuleringer og produkter for personlig pleie. Motstand mot hardt vann kan evalueres ved å beregne endringen i løselighet og overflateaktivitet til det overflateaktive stoffet i nærvær av kalsiumioner.
En annen måte å evaluere motstanden mot hardt vann på er å beregne prosenten eller gram overflateaktivt middel som kreves for at kalsiumsåpen dannet av 100 g natriumoleat skal dispergeres i vann. I områder med høyt hardt vann kan høye konsentrasjoner av kalsium- og magnesiumioner og mineralinnhold gjøre noen praktiske anvendelser vanskelige. Ofte brukes natriumionet som motion av et syntetisk anionisk overflateaktivt middel. Siden det toverdige kalsiumionet er bundet til begge overflateaktive molekylene, får det overflateaktive stoffet til å utfelles lettere fra løsningen, noe som gjør vaskeevne mindre sannsynlig.
Studien av hardvannsmotstanden til AAS viste at syre- og hardvannsmotstanden var sterkt påvirket av en ekstra karboksylgruppe, og motstanden mot syre og hardt vann økte ytterligere med økningen av lengden på spacergruppen mellom de to karboksylgruppene . Rekkefølgen av motstand mot syre og hardt vann var C 12 glycinat < C 12 aspartat < C 12 glutamat. Ved å sammenligne henholdsvis den dikarboksylerte amidbindingen og den dikarboksylerte aminosurfactanten, ble det funnet at pH-området til sistnevnte var bredere og dets overflateaktivitet økte med tilsetning av en passende mengde syre. De dikarboksylerte N-alkylaminosyrene viste chelaterende effekt i nærvær av kalsiumioner, og C12-aspartat dannet hvit gel. c 12 glutamat viste høy overflateaktivitet ved høy Ca 2+ konsentrasjon og forventes å bli brukt ved avsalting av sjøvann.
6.11 Dispergerbarhet
Dispergerbarhet refererer til evnen til et overflateaktivt middel til å forhindre koalescens og sedimentering av det overflateaktive stoffet i løsning.Dispergerbarhet er en viktig egenskap ved overflateaktive stoffer som gjør dem egnet for bruk i vaskemidler, kosmetikk og farmasøytiske produkter.Et dispergeringsmiddel må inneholde en ester-, eter-, amid- eller aminobinding mellom den hydrofobe gruppen og den terminale hydrofile gruppen (eller blant de rettkjedede hydrofobe gruppene).
Generelt er anioniske overflateaktive midler så som alkanolamidosulfater og amfotere overflateaktive midler så som amidosulfobetain spesielt effektive som dispergeringsmidler for kalsiumsåper.
Mange forskningsinnsatser har bestemt dispergerbarheten til AAS, der N-lauroyllysin ble funnet å være dårlig forenlig med vann og vanskelig å bruke for kosmetiske formuleringer.I denne serien har N-acyl-substituerte basiske aminosyrer suveren dispergerbarhet og brukes i kosmetikkindustrien for å forbedre formuleringer.
07 Giftighet
Konvensjonelle overflateaktive midler, spesielt kationiske overflateaktive midler, er svært giftige for vannlevende organismer. Deres akutte toksisitet skyldes fenomenet adsorpsjon-ion-interaksjon av overflateaktive stoffer ved celle-vann-grensesnittet. Redusering av cmc av overflateaktive stoffer fører vanligvis til sterkere grensesnittadsorpsjon av overflateaktive stoffer, noe som vanligvis resulterer i økt akutt toksisitet. En økning i lengden på den hydrofobe kjeden av overflateaktive stoffer fører også til en økning i akutt toksisitet for overflateaktive stoffer.De fleste AAS er lave eller ikke-giftige for mennesker og miljø (spesielt for marine organismer) og er egnet for bruk som matingredienser, farmasøytiske produkter og kosmetikk.Mange forskere har vist at aminosyreoverflateaktive stoffer er skånsomme og ikke-irriterende for huden. Argininbaserte overflateaktive stoffer er kjent for å være mindre giftige enn deres konvensjonelle motstykker.
Brito et al. studerte de fysisk-kjemiske og toksikologiske egenskapene til aminosyrebaserte amfifiler og deres [derivater fra tyrosin (Tyr), hydroksyprolin (Hyp), serin (Ser) og lysin (Lys)] spontan dannelse av kationiske vesikler og ga data om deres akutte toksisitet overfor Daphnia magna (IC 50). De syntetiserte kationiske vesikler av dodecyltrimetylammoniumbromid (DTAB)/Lys-derivater og/eller Ser-/Lys-derivatblandinger og testet deres økotoksisitet og hemolytiske potensial, og viste at alle AAS og deres vesikkelholdige blandinger var mindre giftige enn den konvensjonelle overflateaktive DTAB .
Rosa et al. undersøkte bindingen (assosiasjonen) av DNA til stabile aminosyrebaserte kationiske vesikler. I motsetning til konvensjonelle kationiske overflateaktive midler, som ofte ser ut til å være giftige, ser interaksjonen mellom kationiske aminosyreoverflateaktive stoffer ut til å være ikke-toksiske. Det kationiske AAS er basert på arginin, som spontant danner stabile vesikler i kombinasjon med visse anioniske overflateaktive stoffer. Aminosyrebaserte korrosjonshemmere er også rapportert å være ikke-giftige. Disse overflateaktive stoffene syntetiseres lett med høy renhet (opptil 99%), lav pris, lett biologisk nedbrytbare og fullstendig løselig i vandige medier. Flere studier har vist at svovelholdige aminosyreoverflateaktive stoffer er overlegne i korrosjonshemming.
I en fersk studie har Perinelli et al. rapporterte en tilfredsstillende toksikologisk profil av rhamnolipider sammenlignet med konvensjonelle overflateaktive stoffer. Rhamnolipider er kjent for å virke som permeabilitetsforsterkere. De rapporterte også effekten av rhamnolipider på epitelpermeabiliteten til makromolekylære legemidler.
08 Antimikrobiell aktivitet
Den antimikrobielle aktiviteten til overflateaktive stoffer kan evalueres ved den minimale hemmende konsentrasjonen. Den antimikrobielle aktiviteten til argininbaserte overflateaktive stoffer har blitt studert i detalj. Gram-negative bakterier ble funnet å være mer motstandsdyktige mot argininbaserte overflateaktive stoffer enn gram-positive bakterier. Den antimikrobielle aktiviteten til overflateaktive stoffer økes vanligvis ved tilstedeværelse av hydroksyl, cyklopropan eller umettede bindinger i acylkjedene. Castillo et al. viste at lengden på acylkjedene og den positive ladningen bestemmer HLB-verdien (hydrofil-lipofil balanse) til molekylet, og disse har en effekt på deres evne til å forstyrre membraner. Na-acylarginin metylester er en annen viktig klasse av kationiske overflateaktive stoffer med bredspektret antimikrobiell aktivitet og den er lett biologisk nedbrytbar og har lav eller ingen toksisitet. Studier på interaksjonen mellom Na-acylarginin-metylester-baserte overflateaktive stoffer med 1,2-dipalmitoyl-sn-propyltrioxyl-3-fosforylkolin og 1,2-ditetradekanoyl-sn-propyltrioxyl-3-fosforylkolin, modellmembraner og med levende organismer i tilstedeværelse eller fravær av ytre barrierer har vist at denne klassen overflateaktive stoffer har god antimikrobiell effekt. Resultatene viste at overflateaktive stoffer har god antibakteriell aktivitet.
09 Reologiske egenskaper
De reologiske egenskapene til overflateaktive stoffer spiller en svært viktig rolle i å bestemme og forutsi deres anvendelser i forskjellige bransjer, inkludert mat, legemidler, oljeutvinning, personlig pleie og hjemmepleieprodukter. Mange studier har blitt utført for å diskutere forholdet mellom viskoelastisiteten til aminosyreoverflateaktive stoffer og cmc.
10 Bruksområder i kosmetikkindustrien
AAS brukes i formuleringen av mange produkter for personlig pleie.kalium N-kokoylglycinat viser seg å være skånsom mot huden og brukes i ansiktsrens for å fjerne slam og sminke. n-Acyl-L-glutaminsyre har to karboksylgrupper, noe som gjør den mer vannløselig. Blant disse AAS er AAS basert på C 12 fettsyrer mye brukt i ansiktsrens for å fjerne slam og sminke. AAS med en C 18 kjede brukes som emulgatorer i hudpleieprodukter, og N-Lauryl alanin salter er kjent for å skape kremet skum som ikke er irriterende for huden og kan derfor brukes i formuleringen av babypleieprodukter. N-Lauryl-basert AAS brukt i tannkrem har god vaskeevne som ligner på såpe og sterk enzymhemmende effekt.
I løpet av de siste tiårene har valget av overflateaktive stoffer for kosmetikk, personlig pleieprodukter og legemidler fokusert på lav toksisitet, mildhet, skånsomhet ved berøring og sikkerhet. Forbrukere av disse produktene er svært klar over potensiell irritasjon, toksisitet og miljøfaktorer.
I dag brukes AAS til å formulere mange sjampoer, hårfarger og badesåper på grunn av deres mange fordeler i forhold til tradisjonelle motparter innen kosmetikk og personlig pleieprodukter.Proteinbaserte overflateaktive stoffer har ønskelige egenskaper som er nødvendige for personlig pleieprodukter. Noen AAS har filmdannende evner, mens andre har gode skumegenskaper.
Aminosyrer er viktige naturlig forekommende fuktighetsgivende faktorer i stratum corneum. Når epidermale celler dør, blir de en del av stratum corneum og de intracellulære proteinene brytes gradvis ned til aminosyrer. Disse aminosyrene transporteres deretter videre inn i stratum corneum, hvor de absorberer fett eller fettlignende stoffer inn i epidermal stratum corneum, og forbedrer dermed elastisiteten til hudoverflaten. Omtrent 50 % av den naturlige fuktighetsfaktoren i huden består av aminosyrer og pyrrolidon.
Kollagen, en vanlig kosmetisk ingrediens, inneholder også aminosyrer som holder huden myk.Hudproblemer som ruhet og matthet skyldes i stor grad mangel på aminosyrer. En studie viste at blanding av en aminosyre med en salve lindret hudforbrenninger, og de berørte områdene gikk tilbake til normal tilstand uten å bli keloide arr.
Aminosyrer har også vist seg å være svært nyttige for å ta vare på skadede neglebånd.Tørt, formløst hår kan indikere en reduksjon i konsentrasjonen av aminosyrer i et alvorlig skadet stratum corneum. Aminosyrer har evnen til å trenge inn i skjellaget inn i hårstrået og absorbere fuktighet fra huden.Denne evnen til aminosyrebaserte overflateaktive stoffer gjør dem svært nyttige i sjampo, hårfarger, hårmyknere, hårbalsam, og tilstedeværelsen av aminosyrer gjør håret sterkt.
11 Bruksområder i hverdagskosmetikk
For tiden er det en økende etterspørsel etter aminosyrebaserte vaskemiddelformuleringer over hele verden.AAS er kjent for å ha bedre rengjøringsevne, skummende evne og tøymyknende egenskaper, noe som gjør dem egnet for husholdningsvaskemidler, sjampo, kroppsvask og andre bruksområder.En asparaginsyre-avledet amfoterisk AAS er rapportert å være et svært effektivt vaskemiddel med chelaterende egenskaper. Bruken av vaskemiddelingredienser bestående av N-alkyl-β-aminoetoksysyrer ble funnet å redusere hudirritasjon. En flytende vaskemiddelformulering bestående av N-kokoyl-β-aminopropionat er rapportert å være et effektivt vaskemiddel for oljeflekker på metalloverflater. En overflateaktiv aminokarboksylsyre, C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONa, har også vist seg å ha bedre vaskeevne og brukes til rengjøring av tekstiler, tepper, hår, glass osv. 2-hydroksy-3-aminopropionsyren-N,N- acetoeddiksyrederivat er kjent for å ha god kompleksdannende evne og gir dermed stabilitet til blekemidler.
Fremstillingen av vaskemiddelformuleringer basert på N-(N'-langkjedet acyl-β-alanyl)-β-alanin er rapportert av Keigo og Tatsuya i deres patenter for bedre vaskeevne og stabilitet, lett skumbrudd og god stoffmykning. . Kao utviklet en vaskemiddelformulering basert på N-Acyl-1-N-hydroksy-β-alanin og rapporterte lav hudirritasjon, høy vannmotstand og høy flekkfjerningsevne.
Det japanske selskapet Ajinomoto bruker lite giftig og lett nedbrytbart AAS basert på L-glutaminsyre, L-arginin og L-lysin som hovedingredienser i sjampo, vaskemidler og kosmetikk (Figur 13). Evnen til enzymtilsetningsstoffer i vaskemiddelformuleringer til å fjerne proteinbegroing er også rapportert. N-acyl AAS avledet fra glutaminsyre, alanin, metylglycin, serin og asparaginsyre er rapportert for deres bruk som utmerkede flytende vaskemidler i vandige løsninger. Disse overflateaktive stoffene øker ikke viskositeten i det hele tatt, selv ved svært lave temperaturer, og kan enkelt overføres fra lagringsbeholderen til skummingsanordningen for å oppnå homogene skum.
Innleggstid: Jun-09-2022