सर्फटेक्टेंट्स और बायोसर्फैक्टेंट्स: यह किसके लिए है, उदाहरण और उपयोग - जीवविज्ञान - 2025

एक सर्फेक्टेंट एक रासायनिक यौगिक है जो एक तरल पदार्थ की सतह तनाव को कम करने में सक्षम है, उदाहरण के लिए दो चरणों के बीच एक इंटरफ़ेस या संपर्क सतह पर कार्य करता है, उदाहरण के लिए पानी-हवा या पानी-तेल।

सर्फ़ेक्टेंट शब्द अंग्रेजी के सर्फ़ेक्टेंट शब्द से आया है, जो बदले में एक्सप्रेशन सर्फ़ ऐस ऐक्टिव एजेंट के संक्षिप्त नाम से लिया गया है, जिसका अर्थ स्पैनिश या सर्फेस एक्टिविटी के साथ स्पेनिश एजेंट होता है।

चित्रा 1. सर्फैक्टेंट्स की संरचना। स्रोत: मेजर माप, विकिमीडिया कॉमन्स से

स्पैनिश शब्द में "सर्फैक्टेंट" का उपयोग किया जाता है, जो सतह पर या अंतःक्रियात्मक तनाव पर कार्य करने के लिए एक रासायनिक यौगिक की क्षमता का उल्लेख करता है। सतह तनाव को एक प्रतिरोध के रूप में परिभाषित किया जा सकता है कि तरल को अपनी सतह को बढ़ाना होगा।

पानी में एक उच्च सतह तनाव होता है क्योंकि इसके अणु बहुत कसकर बंधे होते हैं और जब उनकी सतह पर दबाव डाला जाता है तो वे अलग हो जाते हैं।

उदाहरण के लिए, कुछ जलीय कीट, जैसे "मोची" (गेरिस लैक्रेस्ट्रिस), पानी की सतह के तनाव के लिए धन्यवाद, डूबने के बिना पानी पर आगे बढ़ सकते हैं, जो उनकी सतह पर फिल्म बनाने की अनुमति देता है।

चित्र 2. पानी पर चलने में सक्षम कीट। स्रोत: टिमविकर्स, विकिमीडिया कॉमन्स से

इसके अलावा, एक स्टील सुई पानी की सतह पर रहती है और पानी की सतह के तनाव के कारण डूबती नहीं है।

सर्फेक्टेंट की संरचना और कार्य

सभी सर्फेक्टेंट या सर्फैक्टेंट रासायनिक एजेंट प्रकृति में एम्फीफिलिक हैं, अर्थात्, उनके पास एक दोहरा व्यवहार है, क्योंकि वे ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय यौगिकों को भंग कर सकते हैं। उनकी संरचना में सर्फटेक्टर्स के दो मुख्य भाग हैं:

• एक हाइड्रोफिलिक ध्रुवीय सिर, पानी और ध्रुवीय यौगिकों के समान।
• एक लिपोफिलिक, हाइड्रोफोबिक नॉनपोलर पूंछ, नॉनपोलर यौगिकों के समान।

ध्रुवीय सिर गैर-आयनिक या आयनिक हो सकता है। सर्फेक्टेंट पूंछ, या एपोलर भाग, एक अल्काइल या एल्केलेबेनज़ीन कार्बन और हाइड्रोजन श्रृंखला हो सकता है।

यह बहुत ही विशेष संरचना सर्फैक्टेंट रासायनिक यौगिकों को एक दोहरी, उभयलिंगी व्यवहार देती है: ध्रुवीय यौगिकों या चरणों के लिए आत्मीयता, पानी में घुलनशील और जल में अघुलनशील यौगिकों के लिए भी आत्मीयता।

सामान्य तौर पर, सर्फेक्टेंट एजेंट पानी की सतह के तनाव को कम करते हैं, जिससे इस तरल का विस्तार होता है और अधिक से अधिक डिग्री तक प्रवाह होता है, पड़ोसी सतहों और चरणों को गीला कर देता है।

सर्फेक्टेंट क्या हैं?

सर्फ़ैक्टेंट रसायन सतहों या इंटरफेस पर अपनी गतिविधि को बढ़ाते हैं।

जब पानी में घुल जाते हैं, तो वे उदाहरण के लिए पानी-तेल या पानी-हवा के इंटरफेस में चले जाते हैं, जहाँ वे कार्य कर सकते हैं:

• पानी में अघुलनशील या खराब घुलनशील यौगिकों के डिस्पेंसर और सॉलेलाइज़र।
• Humectants, के रूप में वे अघुलनशील चरणों में पानी के पारित होने के पक्ष में हैं।
• मेयोनेज़ से तेल और पानी जैसे पानी और पानी में अघुलनशील यौगिकों के पायस के स्टेबलाइजर्स।
• कुछ सर्फेक्टेंट प्रचार करते हैं और अन्य झाग को रोकते हैं।

बायोसर्फैक्टेंट्स: जैविक मूल के सर्फेक्टेंट

जब सर्फेक्टेंट जीवित जीव से आता है, तो इसे बायोसर्फैक्टेंट कहा जाता है।

अधिक सख्त अर्थों में, बायोसर्फेक्टेंट्स को एम्फ़िफ़िलिक जैविक यौगिकों (दोहरे रासायनिक व्यवहार, पानी और वसा में घुलनशील) के रूप में माना जाता है, जो कि सूक्ष्मजीवों जैसे कि खमीर, बैक्टीरिया और फिलामेंटस कवक द्वारा निर्मित होते हैं।

माइक्रोबियल सेल झिल्ली के भाग के रूप में बायोसर्फैक्टेंट्स उत्सर्जित या बनाए रखा जाता है।

इसके अलावा कुछ जैवसंश्लेषण जैव रासायनिक प्रक्रियाओं द्वारा उत्पादित होते हैं, जो एक जैविक रासायनिक यौगिक या प्राकृतिक उत्पाद पर काम करने वाले एंजाइम का उपयोग करते हैं।

बायोसर्फैक्टेंट्स के उदाहरण

प्राकृतिक बायोसर्फैक्टेंट्स में प्लांट सैपोनिन जैसे कैयेन फूल (हिबिस्कस एसपी), लेसिथिन, स्तनधारियों या मानव फेफड़े के सर्पिल से पित्त रस (बहुत महत्वपूर्ण शारीरिक कार्यों के साथ) शामिल हैं।

इसके अतिरिक्त, अमीनो एसिड और उनके डेरिवेटिव, बेटेन और फॉस्फोलिपिड, जैविक मूल के ये सभी प्राकृतिक उत्पाद बायोसर्फैक्टेंट्स हैं।

जैवसंश्लेषण और उदाहरणों का वर्गीकरण

-ध्रुवीय भाग या सिर में विद्युत आवेश की प्रकृति के अनुसार

Biosurfactants को उनके ध्रुवीय सिर के विद्युत आवेश के आधार पर निम्नलिखित श्रेणियों में बांटा जा सकता है:

आयनिक बायोसर्फैक्टेंट

उनके पास ध्रुवीय छोर पर एक नकारात्मक चार्ज होता है, जो अक्सर एक सल्फोनेट समूह की उपस्थिति के कारण होता है ^{- साथ} ही ₃ ^- ।

Cationic biosurfactants

उनके पास सिर पर एक सकारात्मक चार्ज है, आमतौर पर एक चतुर्धातुक अमोनियम समूह एनआर ₄ ⁺, जहां आर कार्बन और हाइड्रोजन की एक श्रृंखला का प्रतिनिधित्व करता है।

एम्फोटेरिक बायोसर्फैक्टेंट्स

उनके पास एक ही अणु पर सकारात्मक और नकारात्मक दोनों आरोप हैं।

गैर-आयनिक बायोसर्फैक्टेंट्स

उनके सिर में आयन या विद्युत आवेश नहीं होते हैं।

-इसकी रासायनिक प्रकृति के अनुसार

उनकी रासायनिक प्रकृति के अनुसार, जैवसंश्लेषक को निम्नलिखित प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है:

ग्लाइकोलिपिड बायोसर्फैक्टेंट्स

ग्लाइकोलिपिड्स अणु होते हैं जिनमें लिपिड या वसा का एक हिस्सा होता है और उनके रासायनिक संरचना में चीनी का एक हिस्सा होता है। ज्ञात जैवसंश्लेषण के अधिकांश ग्लाइकोलिपिड हैं। उत्तरार्द्ध शर्करा के सल्फेट जैसे कि ग्लूकोज, गैलेक्टोज, मैननोज, रमनोज और गैलेक्टोज से मिलकर बनता है।

ग्लाइकोलिपिड्स के बीच, सबसे अच्छे रूप से जाने जाने वाले रमनोलिपिड्स, बायोइमल्सीफायर्स हैं जिनका बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है, जिसमें उच्च पायसीकारी गतिविधि और हाइड्रोफोबिक कार्बनिक अणुओं (जो पानी में भंग नहीं होते हैं) के लिए उच्च संबंध हैं।

दूषित मिट्टी में हाइड्रोफोबिक यौगिकों को हटाने के लिए ये सबसे प्रभावी सर्फेक्टेंट माने जाते हैं।

रम्नोलिपिड्स के उदाहरणों में जीनस स्यूडोमोनस के बैक्टीरिया द्वारा उत्पादित सर्फेक्टेंट शामिल हैं।

अन्य ग्लाइकोलिपिड्स हैं, जो टॉरुलोप्सिस एसपी द्वारा निर्मित हैं। जैव रासायनिक गतिविधि के साथ और सौंदर्य प्रसाधन, एंटी-डैंड्रफ उत्पादों, बैक्टीरियोस्टैट्स और शरीर के दुर्गन्ध के रूप में उपयोग किया जाता है।

लिपोप्रोटीन और लिपोपेप्टाइड बायोसर्फैक्टेंट्स

लिपोप्रोटीन रासायनिक यौगिक हैं जो उनकी संरचना में लिपिड या वसा का एक हिस्सा और प्रोटीन का एक और हिस्सा होते हैं।

उदाहरण के लिए, बैसिलस सबटिलिस एक जीवाणु है जो कि सर्फैक्टिन्स नामक लिपोपेप्टाइड का उत्पादन करता है। ये बायोसर्फैक्टेंट्स को कम करने वाले सबसे शक्तिशाली सतह तनाव में से हैं।

स्तनधारियों में सर्फ़ैक्टिन्स में एरिथ्रोसाइट लिसीस (लाल रक्त कोशिकाओं का टूटना) पैदा करने की क्षमता होती है। इसके अलावा, उन्हें छोटे कृन्तकों जैसे कीटों के लिए बायोकाइड्स के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

फैटी एसिड बायोसर्फैक्टेंट्स

कुछ सूक्ष्मजीव फैटी एसिड के लिए एल्केन्स (कार्बन और हाइड्रोजन श्रृंखला) को ऑक्सीकरण कर सकते हैं जिसमें सर्फैक्टेंट गुण होते हैं।

फॉस्फोलिपिड बायोसर्फैक्टेंट्स

फॉस्फोलिपिड्स रासायनिक यौगिक हैं जिनमें फॉस्फेट समूह (पीओ ₄ ^3-) होते हैं, जो एक लिपिड संरचना के साथ एक हिस्से से जुड़ा होता है। वे सूक्ष्मजीवों की झिल्लियों का हिस्सा हैं।

कुछ बैक्टीरिया और खमीर जो हाइड्रोकार्बन पर फ़ीड करते हैं, जब एल्केन सब्सट्रेट पर बढ़ते हैं, तो उनके झिल्ली में फॉस्फोलिपिड्स की मात्रा बढ़ जाती है। उदाहरण के लिए, एसिनोबैक्टीरस एसपी।, थियोबासिलस एंटीऑक्सिडेंट और रोडोकोकस एरिथ्रोपोलिस।

पॉलिमर बायोसर्फैक्टेंट्स

पॉलिमर बायोसर्फेक्टेंट्स उच्च आणविक भार मैक्रोमोलेक्यूल्स हैं। इस समूह में सबसे अधिक अध्ययन किए गए बायोसर्फैक्टेंट्स हैं: इमल्सीफायर, लिपोसक्शन, मैनोप्रोटीन और पॉलीसैकराइड-प्रोटीन कॉम्प्लेक्स।

उदाहरण के लिए, जीवाणु एसिनेटोबैक्टर कैल्कोएक्टिकस पानी में हाइड्रोकार्बन के लिए एक बहुत प्रभावी बायोइल्सीफायर पॉलीओनोनिक इमल्सीफायर (विभिन्न नकारात्मक चार्ज के साथ) पैदा करता है। यह भी ज्ञात सबसे शक्तिशाली पायस स्टेबलाइजर्स में से एक है।

लिपोसन एक पानी में घुलनशील, बाह्य कोशिकीय है, जिसमें पॉलीसेकेराइड और कैंडिडा लिपोलिटिका प्रोटीन होता है।

पर्यावरण स्वच्छता

Biosurfactants का उपयोग विषाक्त धातुओं, जैसे यूरेनियम, कैडमियम और लेड (स्यूडोमोनास एसपीपी के बायोसर्फैक्टेंट्स द्वारा दूषित मिट्टी के बायोरेमेडिएशन में किया जाता है। और रोडोकोकस एसपीपी।)

वे गैसोलीन या तेल फैल द्वारा दूषित मिट्टी और पानी की बायोरेमेडिएशन प्रक्रियाओं में भी उपयोग किए जाते हैं।

चित्र 3. तेल फैलने के कारण जैव स्वच्छता प्रक्रियाओं में पर्यावरणीय स्वच्छता प्रक्रियाओं में उपयोग किया जाता है। स्रोत: इक्वाडोर विदेश मंत्रालय, विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से

उदाहरण के लिए, एरोमोनस एसपी। ऐसे बायोसर्फैक्टेंट्स का उत्पादन करता है जो तेल की गिरावट या बड़े अणुओं को छोटे लोगों को कम करने की अनुमति देते हैं, जो सूक्ष्मजीवों, बैक्टीरिया और कवक के लिए पोषक तत्वों के रूप में काम करते हैं।

औद्योगिक प्रक्रियाओं में

Biosurfactants का उपयोग डिटर्जेंट और क्लीनर उद्योग में किया जाता है, क्योंकि वे धोने के पानी में गंदे कपड़े या सतहों के वसा को भंग करके सफाई कार्रवाई को बढ़ाते हैं।

उनका उपयोग कपड़ा, कागज और टेनरी उद्योगों में सहायक रासायनिक यौगिकों के रूप में भी किया जाता है।

कॉस्मेटिक और दवा उद्योग में

सौंदर्य प्रसाधन उद्योग में, बेसिलस लिचेनफोर्मिस जैवसंश्लेषण पैदा करता है जिसका उपयोग एंटी-डैंड्रफ, बैक्टीरियोस्टेटिक और डिओडोरेंट उत्पादों के रूप में किया जाता है।

कुछ बायोसर्फैक्टेंट्स का उपयोग उनके रोगाणुरोधी और / या एंटिफंगल गतिविधि के लिए दवा और जैव चिकित्सा उद्योग में किया जाता है।

खाद्य उद्योग में

खाद्य उद्योग में, मेयोनेज़ (जो अंडे के पानी और तेल का एक पायस है) के निर्माण में बायोसर्फैक्टेंट्स का उपयोग किया जाता है। ये बायोसर्फैक्ट लेक्टिंस और उनके डेरिवेटिव से आते हैं, जो गुणवत्ता और इसके अतिरिक्त स्वाद में सुधार करते हैं।

कृषि में

कृषि में, बायोसर्फैक्टेंट्स का उपयोग फसलों में रोगजनकों (कवक, बैक्टीरिया, वायरस) के जैविक नियंत्रण के लिए किया जाता है।

कृषि में जैवसंश्लेषण का एक अन्य उपयोग मिट्टी से सूक्ष्म पोषक तत्वों की उपलब्धता को बढ़ाना है।

संदर्भ

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