TENSOATIVOS E BIOSSURFACTANTES: PARA QUE SERVEM, EXEMPLOS E USOS - BIOLOGIA - 2025

Um surfactante é um composto químico capaz de reduzir a tensão superficial de uma substância líquida, agindo em uma interface ou superfície de contato entre duas fases, por exemplo água-ar ou água-óleo.

O termo surfactante vem da palavra em inglês surfactant, que por sua vez é derivada da sigla da expressão surf ace active agent, que significa em espanhol agente com atividade interfacial ou de superfície.

Figura 1. Estrutura dos surfactantes. Fonte: Medida principal, do Wikimedia Commons

Em espanhol, a palavra "surfactante" é usada, referindo-se à capacidade de um composto químico de agir na tensão superficial ou interfacial. A tensão superficial pode ser definida como uma resistência que os líquidos têm para aumentar sua superfície.

A água tem uma alta tensão superficial porque suas moléculas estão fortemente ligadas e resistem à separação quando a pressão é exercida em sua superfície.

Por exemplo, alguns insetos aquáticos, como o “sapateiro” (Gerris lacustris), podem se mover na água sem afundar, graças à tensão superficial da água, que permite a formação de um filme em sua superfície.

Figura 2. Inseto capaz de se mover na água. Fonte: TimVickers, do Wikimedia Commons

Além disso, uma agulha de aço permanece na superfície da água e não afunda, devido à tensão superficial da água.

Estrutura e função dos surfactantes

Todos os surfactantes ou agentes químicos surfactantes são anfifílicos por natureza, ou seja, têm um comportamento duplo, pois podem dissolver compostos polares e apolares. Os surfactantes têm duas partes principais em sua estrutura:

• Uma cabeça polar hidrofílica, semelhante à água e aos compostos polares.
• Uma cauda não polar lipofílica, hidrofóbica, semelhante a compostos não polares.

A cabeça polar pode ser não iônica ou iônica. A cauda do surfactante, ou parte apolar, pode ser um carbono alquil ou alquilbenzeno e uma cadeia de hidrogênio.

Esta estrutura muito particular confere aos compostos químicos surfactantes um comportamento anfifílico duplo: afinidade para compostos polares ou fases, solúveis em água e também afinidade para compostos não polares, insolúveis em água.

Em geral, os surfactantes reduzem a tensão superficial da água, permitindo que esse líquido se expanda e flua em maior grau, molhando as superfícies e fases vizinhas.

Para que servem os surfactantes?

Os produtos químicos surfactantes exercem sua atividade em superfícies ou interfaces.

Quando dissolvidos em água, eles migram para as interfaces água-óleo ou água-ar, por exemplo, onde podem funcionar como:

• Dispersantes e solubilizantes de compostos insolúveis ou pouco solúveis em água.
• Umectantes, pois favorecem a passagem da água para as fases insolúveis nela.
• Estabilizantes para emulsões de compostos insolúveis em água e água, como óleo e água de maionese.
• Alguns surfactantes promovem e outros previnem a formação de espuma.

Biossurfactantes: tensoativos de origem biológica

Quando o surfactante vem de um organismo vivo, é denominado biossurfactante.

Em um sentido mais estrito, os biossurfactantes são considerados compostos biológicos anfifílicos (com comportamento químico dual, solúvel em água e gordura), produzidos por microrganismos como leveduras, bactérias e fungos filamentosos.

Os biossurfactantes são excretados ou retidos como parte da membrana celular microbiana.

Além disso, alguns biossurfactantes são produzidos por processos biotecnológicos, usando enzimas que atuam sobre um composto químico biológico ou produto natural.

Exemplos de biossurfactantes

Os biossurfactantes naturais incluem saponinas vegetais, como a flor de pimenta de Caiena (Hibiscus sp.), Lecitina, sucos biliares de mamíferos ou surfactante pulmonar humano (com funções fisiológicas muito importantes).

Além disso, os aminoácidos e seus derivados, betaínas e fosfolipídios, todos esses produtos naturais de origem biológica, são biossurfactantes.

Classificação de biossurfactantes e exemplos

- De acordo com a natureza da carga elétrica na parte polar ou cabeça

Os biossurfactantes podem ser agrupados nas seguintes categorias, com base na carga elétrica de sua cabeça polar:

Biossurfactantes aniônicos

Possuem carga negativa na extremidade polar, freqüentemente devido à presença de um grupo sulfonato –SO ₃ ^-.

Biossurfactantes catiônicos

Eles têm uma carga positiva na cabeça, geralmente um grupo amônio quaternário NR ₄ ⁺, onde R representa uma cadeia de carbono e hidrogênio.

Biossurfactantes anfotéricos

Eles têm cargas positivas e negativas na mesma molécula.

Biossurfactantes não iônicos

Eles não têm íons ou cargas elétricas em suas cabeças.

-De acordo com sua natureza química

De acordo com sua natureza química, os biossurfactantes são classificados nos seguintes tipos:

Biossurfactantes glicolipídicos

Os glicolipídios são moléculas que possuem em sua estrutura química uma parte de lipídeo ou gordura e uma parte de açúcar. A maioria dos biossurfactantes conhecidos são glicolipídeos. O último consiste em sulfatos de açúcares como glicose, galactose, manose, ramnose e galactose.

Dentre os glicolipídios, os mais conhecidos são os ramnolipídios, bioemulsificantes bastante estudados, com alta atividade emulsificante e alta afinidade por moléculas orgânicas hidrofóbicas (que não se dissolvem em água).

Estes são considerados os surfactantes mais eficazes para a remoção de compostos hidrofóbicos em solos contaminados.

Exemplos de ramnolipídeos incluem surfactantes produzidos por bactérias do gênero Pseudomonas.

Existem outros glicolipídeos, produzidos pela Torulopsis sp., Com atividade biocida e utilizados em cosméticos, produtos anticaspa, bacteriostáticos e como desodorantes corporais.

Biossurfactantes de lipoproteína e lipopeptídeo

As lipoproteínas são compostos químicos que possuem em sua estrutura uma parte do lipídeo ou gordura e outra parte da proteína.

Por exemplo, Bacillus subtilis é uma bactéria que produz lipopeptídeos chamados surfactinas. Estes estão entre os biossurfactantes redutores de tensão superficial mais poderosos.

As surfactinas têm a capacidade de produzir lise de eritrócitos (degradação dos glóbulos vermelhos) em mamíferos. Além disso, eles podem ser usados ​​como biocidas para pragas, como pequenos roedores.

Biossurfactantes de ácidos graxos

Alguns microrganismos podem oxidar alcanos (cadeias de carbono e hidrogênio) em ácidos graxos que possuem propriedades surfactantes.

Biossurfactantes fosfolipídicos

Fosfolipídios são compostos químicos que possuem grupos fosfato (PO ₄ ^3-), ligados a uma peça com estrutura lipídica. Eles fazem parte das membranas dos microrganismos.

Certas bactérias e leveduras que se alimentam de hidrocarbonetos, quando crescem em substratos alcânicos, aumentam a quantidade de fosfolipídios em sua membrana. Por exemplo, Acinetobacter sp., Thiobacillus thioxidans e Rhodococcus erythropolis.

Biossurfactantes poliméricos

Os biossurfactantes poliméricos são macromoléculas de alto peso molecular. Os biossurfactantes mais estudados neste grupo são: complexos emulsionantes, liposan, manoproteína e polissacarídeo-proteína.

Por exemplo, a bactéria Acinetobacter calcoaceticus produz um emulsificante polianiônico (com várias cargas negativas), um bioemulsionante muito eficaz para hidrocarbonetos em água. É também um dos mais poderosos estabilizadores de emulsão conhecidos.

O lipossoma é um emulsificante extracelular solúvel em água, que consiste em polissacarídeos e proteína Candida lipolytica.

Saneamento ambiental

Os biossurfactantes são usados ​​na biorremediação de solos contaminados por metais tóxicos, como urânio, cádmio e chumbo (biossurfactantes de Pseudomonas spp. E Rhodococcus spp.).

Também são usados ​​em processos de biorremediação de solos e água contaminados por gasolina ou derramamento de óleo.

Figura 3. Biossurfactantes são usados ​​em processos de saneamento ambiental devido a derramamentos de óleo. Fonte: Ministério das Relações Exteriores do Equador, via Wikimedia Commons

Por exemplo, Aeromonas sp. produz biossurfactantes que permitem a degradação do óleo ou a redução de moléculas grandes em moléculas menores, que servem como nutrientes para microorganismos, bactérias e fungos.

Em processos industriais

Os Biossurfactantes são utilizados na indústria de detergentes e limpadores, pois potencializam a ação de limpeza ao dissolver as gorduras que sujam as roupas ou superfícies na água de lavagem.

Também são usados ​​como compostos químicos auxiliares nas indústrias têxtil, de papel e curtume.

Na indústria cosmética e farmacêutica

Na indústria cosmética, o Bacillus licheniformis produz biossurfactantes que são usados ​​como produtos anticaspa, bacteriostáticos e desodorantes.

Alguns biossurfactantes são utilizados na indústria farmacêutica e biomédica por sua atividade antimicrobiana e / ou antifúngica.

Na industria alimentícia

Na indústria de alimentos, os biossurfactantes são usados ​​na fabricação de maionese (que é uma emulsão de água de ovo e óleo). Esses biossurfactantes vêm de lectinas e seus derivados, que melhoram a qualidade e também o sabor.

Na agricultura

Na agricultura, os biossurfactantes são usados ​​para o controle biológico de patógenos (fungos, bactérias, vírus) nas lavouras.

Outro uso de biossurfactantes na agricultura é aumentar a disponibilidade de micronutrientes do solo.

Referências

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