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科普 / 氨基酸表面活性剂

2020-04-13 3213


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氨基酸表活的优势

对环境友好的氨表

表面活性剂(surfactant)在洗衣洗涤剂、乳化剂、缓蚀剂、石油回收和医药等领域有广泛应用,但是由于品种繁多,需求量大,给后期的废水排放过程造成了很大的负担,对生态环境造成了不利影响。随着时代的进步和人们对生态环境保护意识的日益增加,研究无毒且具有生物降解性和生物相容性的环境友好型表面活性剂尤为重要。

氨表的独特功能

氨基酸类表面活性剂(Amino acid surfactants,AASs)是一类以生物质为基础的环境友好型表面活性剂,由于分子中具有氨基酸骨架结构,除具有表面活性剂一般的特点以外,还具有一些独特功能,如有抑菌效果、生物相容性好、降解安全迅速等。

02

氨基酸表活的分类

四种氨表

氨基酸根据其酸碱性不同可分为酸性氨基酸、碱性氨基酸和中性氨基酸,制得表面活性剂可据此分为阳离子型氨基酸表面活性剂、阴离子型氨基酸表面活性剂、两性离子型氨基酸表面活性剂和非离子型氨基酸表面活性剂。

阴离子氨表

N-脂肪酰基氨基酸表面活性剂是氨基酸型表面活性剂当中具有典型特征的阴离子表面活性剂,一般由中性氨基酸或酸性氨基酸的a-氨基与脂肪酰基经过缩合反应得到。


典型代表产品

这类氨基酸表面活性剂由于原料相对容易得到,合成方法及合成路线相对简单,具有良好得生态性能和应用前景,因此受到越来越多得关注。其主要代表有N-脂肪酰基甘氨酸及其盐类,N-脂肪酰基谷氨酸及其盐类,N-脂肪酰基肌氨酸及其盐类,N-脂肪酰基丙氨酸及其盐类以及N-脂肪酰基甲基牛磺酸及其盐类。

03

氨表各大应用领域

此类氨表的优点

N-脂肪酰基氨基酸表面活性剂由于酰基和氨基酸集团得存在,使其钠盐与脂肪酸钠盐相比有更好的水溶性、胶束聚集能力和表面活性。氨基酸表面活性剂具有温和、无刺激和良好的生物降解性能等,是理想的环境友好型表面活性剂。

氨表应用广泛

除此之外,氨基酸表面活性剂良好的乳化、润湿、增溶、分散、发泡以及抑菌等性能使其被广泛应用于日化行业,并显示出其在生物医药、食品和其他工业领域的应用前景。

3.1日化领域

全球氨表需求增长

如今,全球对氨基酸基洗涤剂配方的需求正在增长。氨基酸表面活性剂具有更好的清洁能力、起泡能力和织物柔软性,使其适合用于洁面乳、洗涤剂、洗发水、沐浴露等。化妆品中常见有肌氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、甲基牛磺酸五种氨基酸表面活性剂。例如:N-月桂酰丙氨酸、N-月桂酰谷氨酸、N-脂酰肌氨酸和N-椰油酰甲基牛磺酸钠(钾)等。

N-月桂酰谷氨酸的应用

N-月桂酰谷氨酸的钠盐、钾盐等都是块状净化剂的基料,能克服脂肪酸肥皂的某些缺点,可在硬水中使用。以该类表面活性剂为原料配制的洗面乳具有良好的洗净力和起泡性,能增加皮肤光泽,不刺激皮肤和眼睛,特别适合皮肤敏感的人及婴儿使用。

N-酰基丙氨酸钠的应用

很多液体或膏体的个人护理用品在较低温下使用时会因凝固而难以挤出软管,在其中添加一定的N-酰基丙氨酸钠后产品对温度变化的适应范围增大,可以起到很好的改善效果。

椰油酰甘氨酸钠的应用

椰油酰甘氨酸钠是泡沫最丰富的氨基酸表活,泡沫丰富程度和月桂酸钾相似,还拥有类似皂基的过水感,不紧绷,可以方便地加入含AES(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠)表活体系,增强过水感的同时降低刺激性;也可以加入皂基配方,保证配方发泡性的同时有效降低皂基的脱脂力。

椰油酰甘氨酸钾的应用

椰油酰甘氨酸钾在清洁皮肤的同时还能养肤,被称为洁面明星成分,温和亲肤的洁净能力,清爽与滋润兼得,抗硬水能力强,泡沫丰富、稳定且有弹性;清洗后皮肤洁净不紧绷,既可作为主表面活性剂使用,又能和其他表面活性剂复配,复配性能好且在其他表面活性剂的作用下可提高其溶解度,可制成透明产品,具有生物可降解性,使用安全对环境无负面影响。

椰油酰甲基牛磺酸钠的应用

椰油酰甲基牛磺酸钠、椰油酰甲基牛磺酸钠液体,它在大pH值范围拥有更为优异的起泡性与泡沫稳定性,是对皮肤刺激极低的温和洁净成分,为头发与头皮带来润泽感。

月桂酰赖氨酸的应用

目前,研究发现月桂酰赖氨酸也具有柔润、保湿的作用。主要用于彩妆、化妆品粉体处理,赋予粉体很好的贴肤感、柔滑感及疏水性,同时还用于粉底乳、腮红液、高端洁面品中。比如海蓝之谜轻柔蜜粉、赫莲娜澄光肌活精华乳液、香奈儿山茶花保湿眼霜等大牌化妆品中都含有月桂酰赖氨酸。

3.2 农业领域

氨表与农药

氨基酸表面活性剂可用作杀虫剂,除草剂和植物生长抑制剂。甜菜碱酯表面活性剂是一类阳离子表面活性剂,其可以用作“临时杀生物剂”并且很容易水解成无害组分。

3.3 生物医药领域

跨界也优秀

氨基酸表面活性剂在药物载体和功能脂质体的制备、基因治疗和DNA转染以及抗病毒药物等方面的应用研究快速发展。例如:酰基氨基酸衍生物可抑制流感神经氨酸酶;N-酰基氨基酸型表面活性剂可以用于改善维生素E在水中的溶解性,提高人体的吸收能力且温和不刺激等。

3.4食品领域

氨表让食品添加剂更健康

氨基酸表面活性剂广泛用作食品领域的乳化剂,如人造黄油、乳制品、低热量食品和调味品。此外,随着人们对饮食习惯和健康方面的认识改变,需要在热量、脂肪含量、维生素或矿物质方面对食品配方进行不时的改变,从而优化产品配方满足消费者的需求。氨基酸酯代替氨基酸作为食品添加剂,不仅可以改变食品的口味和风味、增加食品的保鲜期,还可以提高食品的营养成分。

3.5 工业领域

跨界也专业

随着氨基酸型表面活性剂的深入研究,其在工业领域也有了一定的发展。氨基酸表面活性剂可用于微生物采油、手性纳米粒的合成、润滑油添加剂以及矿物悬浮剂等。

04

氨表的发展趋势及展望

应用更广泛

自从1909年对简单的氨基酸表面活性剂的合成进行首次研究以来,研究已扩展到阳离子、阴离子、非离子和两性分子的生产。事实证明,氨基酸表面活性剂在不同的工业领域具有广泛的应用,并且由于其结构多样性而产生的功能多样性将来也将进一步扩大其应用范围。

价格更低

此外,氨基酸表面活性剂优于传统合成材料的易生物降解性和无毒性使它们更具有市场竞争力。近年来,由于氨基酸制造技术的不断进步,部分氨基酸已经可以实现大规模廉价生产,从而使氨基酸类表面活性剂有更好的发展前景。

生产工艺更绿色

更高效、更绿色、更环保地生产和应用氨基酸表面活性剂,是其最主要的发展方向。与传统化学法合成法相比较,酶催化合成法、生物酶和化学法结合的合成方法更加符合未来绿色发展的需要。酶催化合成法对设备要求低,反应条件温和,具有专一性,可以有效减少或消除“三废”,所得产品是典型的“绿色环保型”产品。但目前报道的酶催化合成工艺收率都较低,仍需要解决酶的回收再利用及活性保持等问题。

文字编辑:赵蕾