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農(nóng)藥行業(yè)中有應用前景的糖基類表面活性劑

2020-09-02 03:39:36龐紅宇
世界農(nóng)藥 2020年8期
關鍵詞:山梨醇鼠李糖水基

龐紅宇

[聯(lián)泓(江蘇)新材料研究院有限公司,江蘇常州 213164]

1 農(nóng)藥制劑技術及農(nóng)用表面活性劑的發(fā)展

農(nóng)藥是用于預防、控制危害農(nóng)業(yè)、林業(yè)有害生物的一種或者幾種物質(zhì)的混合物。農(nóng)藥施用前通常需要加工成制劑,農(nóng)藥制劑的組分一般包含原藥或母藥、表面活性劑、溶劑或填料,以及其他功能性助劑如增稠劑、消泡劑等。其中,表面活性劑起著分散、穩(wěn)定、潤濕鋪展、傳遞藥物等至關重要的作用,可謂是農(nóng)藥助劑加工的“味精”。

20世紀50年代,人類相繼開發(fā)出有機氯、有機磷等化學農(nóng)藥。為方便使用,這些農(nóng)藥被加工成粉劑、可濕性粉劑、乳油等劑型。為了開發(fā)這些農(nóng)藥制劑,相應配套的表面活性劑被逐步開發(fā)和使用,如農(nóng)乳100#、農(nóng)乳500#、農(nóng)乳600#、天然脂肪醇的磺酸鹽類等,甚至一些原始的骨膠、皂角粉等,也被引入農(nóng)藥行業(yè)用于提高施藥的效果,最終形成了最初的農(nóng)藥制劑技術。

20世紀70年代,人們開始逐步開發(fā)出以水基為主導的環(huán)境友好劑型,主要有懸浮劑、水乳劑、微乳劑、顆粒劑等。這些劑型,減少了傳統(tǒng)農(nóng)藥劑型中添加的大量溶劑和填料的使用,而需要相配套的表面活性劑,故在這個時期,陸續(xù)開發(fā)了很多種類的脂肪醇聚醚、嵌段聚醚、磷酸酯、硫酸酯、萘磺酸鹽、聚羧酸等表面活性劑,并應用到農(nóng)藥制劑中,成功地解決了懸浮劑、水乳劑、顆粒劑等新劑型的分散、穩(wěn)定問題。

21世紀初,綠色、生態(tài)農(nóng)藥制劑技術的研發(fā)開始起步。新的農(nóng)藥制劑技術要求符合綠色、生態(tài)和安全等可持續(xù)發(fā)展的理念。農(nóng)藥制劑技術的研究思路,從20世紀強調(diào)以分散、穩(wěn)定為主線,轉(zhuǎn)變?yōu)?1世紀以藥物傳遞為主線;同時也從過去的新劑型研發(fā),轉(zhuǎn)變成劑型新組成的研發(fā)。在新農(nóng)藥制劑技術研發(fā)過程中,新型表面活性劑的研發(fā)依然是核心問題,需要開發(fā)藥物傳遞效率高,綠色、環(huán)保的產(chǎn)品。一些種類的表面活性劑由于在環(huán)境中不易降解,對生物毒性高等原因,將面臨著被禁用的命運,如烷基酚聚氧乙烯醚具有環(huán)境刺激素效應,牛脂胺聚氧乙烯醚對皮膚和眼睛刺激性較大以及對水生生物毒性較高,在歐、美等主要國家已經(jīng)被禁止在農(nóng)藥制劑產(chǎn)品中添加。不同于前面這兩類表面活性劑產(chǎn)品,生物源表面活性劑的原材料來源于天然物質(zhì),生物相容性和傳導性好,是最適合于新農(nóng)藥制劑的新型表面活性劑種類之一。

2 糖基類表面活性劑

生物源表面活性劑一般是指生產(chǎn)原材料或主要原材料來源于動物、植物和微生物等天然物質(zhì)的一類表面活性劑,如植物的根、莖、葉、果實等的提取物。這些提取物本身具有或經(jīng)過簡單衍生化后具有既親水又親油的表面活性。生物源表面活性劑不僅具有增溶、乳化、潤濕、發(fā)泡和分散等表面活性劑所共有的性能,與化學合成等其他表面活性劑相比,還具有毒性低,可生物降解,生態(tài)安全,環(huán)境相容性好等優(yōu)點。常見的生物源表面活性劑有蓖麻油聚醚,偶碳數(shù)直鏈脂肪醇聚醚,動、植物油脂肪酸聚醚,腰果酚聚醚,烷基糖苷,糖基糖脂類、殼寡糖及衍生物等。

在生物源表面活性劑中,糖基類表面活性劑原料來源廣泛,是有發(fā)展前景的一類產(chǎn)品。糖是含有多個羥基的醛類或酮類化合物,在水解后變?yōu)橐陨蟽烧咧坏囊话憔煞Q為糖類物質(zhì)的有機化合物。由于絕大多數(shù)的糖類化合物都可以用通式[C(H2O)]n表示,也常被稱為碳水化合物。糖有單糖、二糖、低聚糖和多糖等,廣泛存在于植物如水果、蔬菜中,以及蜂蜜和動物乳汁等中,在自然界中廣泛存在。糖基表面活性劑是指含有糖基結(jié)構(gòu),或在糖基結(jié)構(gòu)的基礎上加以修飾或衍生化后具有表面活性的一類物質(zhì)。常見在農(nóng)藥中有應用前景的糖基表面活性劑有山梨醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯(斯盤)、聚氧乙烯-山梨醇脂肪酸酯(吐溫)、蔗糖脂肪酸酯、烷基糖苷、醇醚糖苷、葡萄糖酰胺、鼠李糖、槐糖脂、海藻糖脂、纖維二糖脂和甘露糖赤蘚糖醇脂等。

2.1 山梨醇脂肪酸酯和失水山梨醇脂肪酸酯

山梨醇,也稱為山梨糖醇、葡萄糖醇,通過葡萄糖加氫制備,是一種人體可以代謝的糖醇。以山梨醇和脂肪酸為原材料生產(chǎn)的常用表面活性劑有山梨醇脂肪酸酯和失水山梨醇脂肪酸酯。山梨醇脂肪酸酯一般由山梨醇與脂肪酰氯經(jīng)酯化反應直接制備。山梨醇脂肪酸酯不溶或難溶于水,適合作纖維柔軟劑,不適合作乳化劑。失水山梨醇脂肪酸酯則是各類工業(yè)中非常重要的一類非離子表面活性劑,商品名稱為斯盤(Span)。

失水山梨醇脂肪酸酯,也稱為山梨糖醇酐脂肪酸酯,一般是由山梨醇與脂肪酸在堿性和加熱條件下進行酯化,酯化的同時山梨醇發(fā)生脫水而得到。根據(jù)脂肪酸種類以及脂肪酸與山梨醇反應比的不同,反應可制備不同結(jié)構(gòu)和性能的表面活性劑。常見的脂肪酸有月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸和油酸等,調(diào)節(jié)反應物料配比得到表1所示的不同失水山梨醇脂肪酸酯。

表1 斯盤(Span)常見牌號

失水山梨醇脂肪酸酯的特點是油溶性強。此類產(chǎn)品一般不溶于水,能溶于多種有機溶劑,具有優(yōu)良的乳化和分散性,適于用作油包水型(W/O)乳化劑。這類非離子表面活性劑在農(nóng)藥行業(yè)中主要用作乳化劑,可與其他水溶性表面活性劑復配,在農(nóng)藥行業(yè)中有廣泛的應用。

國內(nèi)外研發(fā)、供應失水山梨醇脂肪酸酯的企業(yè)有英國Croda、德國Cognis(現(xiàn)為BASF)、Rhodia(現(xiàn)為Solvay)等,國內(nèi)有鐘山化工、佳化化學、海安石化、山東淄博和河北邢臺等眾多廠家。

2.2 聚氧乙烯-失水山梨醇脂肪酸酯

失水山梨醇脂肪酸酯油溶性和疏水性強,一般不溶于水,若在其結(jié)構(gòu)上加成環(huán)氧乙烷后,親水性則增大,加成的環(huán)氧乙烷分子數(shù)目越多,其親水性越大,并能溶于水。常見的聚氧乙烯-失水山梨醇脂肪酸酯采用失水山梨醇脂肪酸酯(斯盤)為原材料,通過加成環(huán)氧乙烷制備,商品名稱為吐溫(Tween)。也有公司采用不同的合成工藝,如CRODA公司以山梨醇為原材料,先加成環(huán)氧乙烷,再與脂肪酸酯化,同時在精制合成過程中控制山梨醇不發(fā)生脫水反應,合成 Cirrasol系列產(chǎn)品。根據(jù)不同的脂肪酸種類、環(huán)氧乙烷加成數(shù),以及脂肪酸與山梨醇反應摩爾比,可以生成不同產(chǎn)品。通常脂肪酸有月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸等,環(huán)氧乙烷加成數(shù)為 4、20不等。常見的聚氧乙烯-失水山梨醇脂肪酸酯主要產(chǎn)品如表2所示。

表2 吐溫(Tween)常見牌號

常見的吐溫系列產(chǎn)品一般可溶于水或分散于水中,同時能溶于大多數(shù)有機溶劑,如醇類與芳烴溶劑,但不溶于礦物油和油脂。部分特殊牌號可溶于礦物油和油脂中,如環(huán)氧乙烷低加成數(shù)的產(chǎn)品,以及CRODA公司的Cirrasol系列產(chǎn)品。

聚氧乙烯-失水山梨醇脂肪酸酯具有良好的乳化、分散、穩(wěn)定性能,在農(nóng)藥行業(yè)中常用作乳化劑、分散劑、增效劑等。用于大多數(shù)乳油中作為安全環(huán)保的乳化劑,替代烷基酚聚醚和農(nóng)乳系列。用于可溶性液劑中作為增效劑,如咪唑啉酮類產(chǎn)品甲氧咪草煙水劑(現(xiàn)為可溶性液劑)中,聚氧乙烯(20)失水山梨醇單月桂酸酯作為主增效劑。用于可分散油懸浮劑中,用作乳化劑和分散劑,如CRODA公司Cirrasol系列G-1086產(chǎn)品,作為高效的乳化劑和分散劑,用于可分散油懸浮劑的銅制劑中。

國內(nèi)外研發(fā)、供應聚氧乙烯-失水山梨醇脂肪酸酯的企業(yè)有英國Croda、德國Cognis(現(xiàn)為BASF)等,國內(nèi)有鐘山化工、佳化化學、海安石化、山東淄博和河北邢臺等眾多廠家。

2.3 蔗糖脂肪酸酯

蔗糖與脂肪酸發(fā)生酯化反應生成蔗糖脂肪酸酯。蔗糖的分子結(jié)構(gòu)(圖1)中有8個羥基,按照蔗糖羥基與脂肪酸生成酯的取代數(shù)不同,可分為單酯、雙酯、多酯等。工業(yè)生產(chǎn)上一般采用酯交換的工藝合成,即在溶劑和催化劑的作用下,蔗糖與脂肪酸甲酯進行酯交換,然后提純得到成品。

圖1 蔗糖的分子結(jié)構(gòu)

取代數(shù)為1~4的蔗糖脂肪酸酯屬于非離子表面活性劑,具有良好的表面活性和優(yōu)異的乳化性能,既可用于配制W/O乳化液,也可以配制O/W型的乳化液。蔗糖脂肪酸酯保留了部分的羥基,還具有非常好的保濕性能。

蔗糖脂肪酸酯在農(nóng)業(yè)上可用作生長調(diào)節(jié)劑并有增產(chǎn)效果,也可以用作農(nóng)藥制劑分散劑和乳化劑等。蔗糖脂肪酸酯與單、雙硬脂酸甘油酯、聚甘油脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯等合理復配后,HLB調(diào)整至8~12,其分散和乳化能力提高,非常適合用作農(nóng)藥制劑乳化劑、潤濕劑、滲透劑等。

從全球來看,日本企業(yè)生產(chǎn)的蔗糖脂肪酸酯純度最高,質(zhì)量和性能最優(yōu),在國際市場應用已趨成熟,供應商有日本三菱、DKS等。當前國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的蔗糖脂肪酸酯純度低,產(chǎn)品應用及出口受限,但價格低。在國內(nèi),生產(chǎn)一定規(guī)模的蔗糖脂肪酸酯的企業(yè)有杭州瑞霖、浙江迪耳化工等。

2.4 烷基糖苷(APG)

烷基糖苷(APG)也被稱為烷基多糖苷,是由糖的半縮醛羥基同醇羥基在酸性催化劑作用下脫水而成的化合物。其烷基部分一般為直鏈、偶碳數(shù),碳鏈長度為 8~18個碳原子;糖苷的聚合度一般為 1.0~3.0。作為主要原材料的烷基來源于天然油脂,糖苷來源于天然植物糖分,故烷基糖苷可以稱為真正的新一代綠色、溫和、環(huán)保型的表面活性劑。

烷基糖苷屬非離子表面活性劑,但卻兼有非離子和陰離子表面活性劑的優(yōu)點:⑴ 潤濕性好,配伍性能極佳,對人體皮膚溫和;⑵ 無濁點,易溶于水,易于稀釋,無凝膠現(xiàn)象,使用方便;⑶ 耐鹽耐電解質(zhì);⑷ 綠色、無毒、無刺激,生物降解迅速徹底。

烷基糖苷的應用領域非常廣泛,如洗滌劑、化妝品、工業(yè)清洗、生物化工、食品添加劑、紡織、印染、涂料、油田、農(nóng)藥增效劑等領域。

烷基糖苷易降解,生物降解性>98%,不污染農(nóng)作物和土地,吸濕性好,適宜用作農(nóng)藥潤濕劑和增效劑,可調(diào)節(jié)土壤溫度,對除草劑、殺蟲劑和殺菌劑有顯著的增效作用。作為農(nóng)藥增效劑,烷基糖苷在水基劑型中有廣泛的應用。全球第一大除草劑草甘膦水劑,尤其是其銨鹽和鉀鹽水劑為電離性更強的水溶性有機鹽,添加了綠色、安全、環(huán)保的潤濕增效助劑烷基糖苷。此外,烷基糖苷也是草銨膦水劑和百草枯水劑的高效潤濕增效助劑。農(nóng)藥行業(yè)中用的最多的烷基糖苷,其烷基一般為含8~10個碳原子的混合脂肪醇,糖苷聚合度多為1.4~1.8。

烷基糖苷全球主要的研發(fā)供應公司有 Cognis(現(xiàn)為 BASF)、DOW Chemical、AkzoNobel(現(xiàn)為Nouryon)、KAO、CRODA、LG等,國內(nèi)主要生產(chǎn)商有揚州晨化、宜興金蘭化工、上海發(fā)凱(中輕日化)、南京泛成生物化工等。

2.5 醇醚糖苷(AEG)

醇醚糖苷(AEG)的合成與烷基糖苷類似,一般采用脂肪醇醚與無水葡萄糖在酸性催化劑的作用下,進行縮醛化反應得到粗品(圖2),將粗品進行提純,除去過量的醇醚雜質(zhì),得到醇醚糖苷。

圖2 醇醚糖苷的合成工藝

醇醚糖苷抗硬水性能優(yōu)異,并隨醇醚中環(huán)氧乙烷鏈的增長抗硬水性能更好,此外醇醚糖苷發(fā)泡良好,不受硬水限制。醇醚糖苷表面活性很好,表面張力可低至30 mN/m以下;臨界膠束濃度(CMC)較大,一般為1~10 g/L,潤濕性能相比烷基糖苷略差,但乳化和增溶性能更好。

醇醚糖苷與烷基糖苷類似,易于生物降解,一般10 d初級降解達到90%?;诖济烟擒盏奶攸c及性能,其可以在日化、工業(yè)清洗、生物化工、紡織、印染、涂料、農(nóng)藥等行業(yè)應用;在農(nóng)藥行業(yè)的應用中,可以作為乳化劑用于配制水乳劑、微乳劑[1],如乙草胺微乳劑、啶蟲脒微乳劑、高效氯氟氰菊酯微乳劑等,對可分散油懸浮劑中常用的油酸甲酯也有較好的乳化作用。

醇醚糖苷(AEG)是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的一類特殊功能助劑,國外只有意大利Cesalpinia Chemicals公司宣傳過該類產(chǎn)品,產(chǎn)品名稱為Alkylethoxyglueoside(AEG)。國內(nèi)中國日用化學研究院對該類產(chǎn)品研究較多,在農(nóng)藥制劑加工中的應用也取得了一定的進展,有待進一步研究。

2.6 葡糖酰胺(APA)

葡糖酰胺(APA),也叫葡萄糖酰胺,以再生資源為原料合成,是一種性能優(yōu)良的綠色非離子表面活性劑。常用的葡糖酰胺為烷基葡糖酰胺,結(jié)構(gòu)為N-脂肪?;?N-甲基葡萄糖胺(MEGA)。一般以葡萄糖為原料,與烷基胺如甲胺反應制備葡糖亞胺,然后還原葡萄糖亞胺生成葡萄糖胺,最后用脂肪酸甲酯酰胺化得到最終產(chǎn)物烷基葡糖酰胺。

烷基葡糖酰胺具有優(yōu)異的潤濕、乳化、分散等能力,有較好的表面活性,表面張力低至30 mN/m。同烷基糖苷類似,其耐鹽耐電解質(zhì),不像其他非離子表面活性劑具有濁點,同時兼有非離子和陰離子表面活性劑的特點。烷基葡糖酰胺還易于生物降解,生物降解率為98%~99%;低毒,對水生生物如魚、蝦等毒性很小,對大鼠口服毒性試驗結(jié)果顯示為無毒[2]。

烷基葡糖酰胺在洗滌、化妝品、制藥、食品、農(nóng)業(yè)等行業(yè)均有應用[3-5],在農(nóng)業(yè)中,烷基葡糖酰胺不會污染土地和農(nóng)作物,可用作農(nóng)藥乳化劑和潤濕劑,同時良好的保濕性還使其具有一定的調(diào)節(jié)土壤濕度的能力;在除草劑、殺蟲劑中添加使用,具有明顯的增效作用。

作為農(nóng)用化學品,Claraint對烷基葡糖酰胺有較為深入的研究,并推出系列產(chǎn)品 Synergen GA。Synergen GA能夠滿足許多農(nóng)業(yè)需求,能非常容易融入水基配方中,而且泡沫較少,不會引起制劑的黏度有明顯變化;還能應用于葉面肥、桶混助劑中。Synergen GA用于草銨膦、草甘膦、麥草畏鹽、2,4-滴鹽、肥料和微肥等水基劑型中,有很好的生物協(xié)同增效性,同時與活性成分具有很好的兼容性。

國外20世紀80年代開始研究葡糖酰胺,生產(chǎn)技術持有者為美國P&G和德國Clariant。近年,國內(nèi)不少科研院所如中國日用化學工業(yè)研究院也進行了探索性的研究。

2.7 鼠李糖脂

鼠李糖脂(圖3)最早于1949年發(fā)現(xiàn)[6],存在于土壤、水體和植物中,是一種陰離子糖脂類生物表面活性劑。鼠李糖脂具有一般表面活性劑的特征,親水基一般由1~2分子鼠李糖環(huán)構(gòu)成,疏水基一般由1~2分子不同碳鏈長度的飽和或不飽和脂肪酸構(gòu)成。鼠李糖脂的生產(chǎn)方法有兩種,酶促反應合成法和發(fā)酵法。酶促反應合成法是通過外源酶一步催化有機反應,生成分子結(jié)構(gòu)相對簡單的目標產(chǎn)物,副產(chǎn)物相對較少;發(fā)酵法是指微生物通過多種內(nèi)源酶聯(lián)合催化的生物合成過程,副產(chǎn)物較多。發(fā)酵法一般以甘蔗渣、麩皮等為固態(tài)基質(zhì),甘油和豆油等為碳源,在菌的作用下通過發(fā)酵得到鼠李糖脂。這種方法成本較低,采用發(fā)酵法較多。

圖3 鼠李糖脂結(jié)構(gòu)

作為一種高效生物表面活性劑,鼠李糖脂能顯著降低表面張力,其乳化性能優(yōu)異,還可以促進礦物油、烴類、油脂類的降解,且毒性較低,易于生物降解,對環(huán)境友好,已在石油開采、化工、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境污染治理等行業(yè)廣泛應用。

鼠李糖脂已通過了美國環(huán)保署(EPA)的食用安全認證,已注冊用于農(nóng)業(yè)中(注冊號72431-1)。在農(nóng)業(yè)領域,噴灑于農(nóng)作物、蔬菜、水果、花卉,能夠促進植物吸收營養(yǎng),刺激植物生長,并提高農(nóng)藥和肥料利用率[7]。鼠李糖脂有較好的潤濕性,可以作為潤濕劑添加到葉面肥或農(nóng)藥噴霧液中,疏水基通過色散力讓藥液更牢固地吸附在植物表面上,親水基則伸入葉面肥或農(nóng)藥噴霧液中形成定向吸附膜取代了疏水的蠟質(zhì)層,改善葉片表面的潤濕情況,使得有效成分最大限度的被植物吸收。鼠李糖脂有一定的絡合抗硬水作用,也可以作為噴霧助劑添加到農(nóng)藥噴霧液中,提高不同農(nóng)藥成分的兼容性和穩(wěn)定性。

目前國內(nèi)主要研發(fā)生產(chǎn)鼠李糖脂的企業(yè)有黑龍江沃太斯、山東齊魯生物科技、西安瑞捷生物科技等。目前黑龍江沃太斯是國內(nèi)最大的工業(yè)化生產(chǎn)鼠李糖脂的廠家,生產(chǎn)的產(chǎn)品有粉狀(含量30%~40%)和液態(tài)(含量 25%)兩種,為多結(jié)構(gòu)混合組分,能降低油水界面張力,運用于初次采油和二次采油之后的三采技術,長期供應給大慶油田。西安瑞捷生物科技依托西北大學的科研技術實力,研發(fā)和供應此類產(chǎn)品。

2.8 槐糖脂(sophorolipid)

槐糖脂(sophorolipid)是一種具有可生物降解、毒性低、環(huán)境相容性好等特點的生物表面活性劑[8]。它首次發(fā)現(xiàn)于1954年,Gorin等[9]首次用木蘭球擬酵母發(fā)酵法合成。微生物發(fā)酵所得的槐糖脂一般是由一系列槐糖脂分子組成的混合物,這些槐糖脂分子包含親水基和疏水基。親水基是由兩分子葡萄糖以糖苷鍵結(jié)合而成的槐糖基團,疏水基由飽和或不飽和長鏈羥基脂肪酸形成。根據(jù)是否存在內(nèi)酯化,槐糖脂被分為內(nèi)酯型和酸型(圖4)。

圖4 槐糖脂結(jié)構(gòu)

槐糖脂不僅具有較好的乳化、分散、增稠、增溶、潤滑等特性,還具有抑菌、抗病毒、抗腫瘤、抗炎等生物活性[10],目前已在食品、醫(yī)藥、日化、冶金、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領域應用[11]。

在農(nóng)化行業(yè),槐糖脂可以作為乳化劑、潤濕分散劑、增溶劑等。德國 Evonik(贏創(chuàng))把槐糖脂作為潤濕劑和噴霧助劑,分別應用在農(nóng)藥可溶性液劑(SL)及噴霧液中,并在 2012年申請了中國專利,2016年在中國推出了以槐糖脂為主成分的表面活性劑,牌號為BREAK-THRU SF 420 (博力通SF 420)。把該助劑添加到農(nóng)藥和葉面肥的噴霧液中,可改善噴霧液在植物葉面的潤濕鋪展能力,促進植物對農(nóng)藥有效成分和葉面肥的有效吸收。齊魯工業(yè)大學研究了槐糖脂防治農(nóng)作物真菌病害的實際應用[12],并在2014年申請了相關專利。王娟等人[13]選用槐糖脂為潤濕分散劑制備多殺菌素,槐糖脂吸附于多殺菌素原藥顆粒的表面,形成密集的吸附層,以空間位阻和靜電作用使粒子間相互排斥,有效降低多殺菌素懸浮劑(SC)的粒徑,阻止農(nóng)藥粒子增長和再度聚集,使制劑保持良好的懸浮性和分散性。

國際上對槐糖脂的有關理論和應用的研究已開展多年,國內(nèi)雖然進行了有關研究,但整體上仍處于起步階段。國外,德國贏創(chuàng)對槐糖脂在農(nóng)化應用中的研究較深入,并進行了產(chǎn)業(yè)化。國內(nèi)槐糖脂研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)不多,山東齊魯生物科技集團、山東康納馨生物科技等進行了深入研發(fā),已有產(chǎn)品供應。山東齊魯生物科技集團有限公司也有研究成果產(chǎn)業(yè)化,有工業(yè)化產(chǎn)品面世,產(chǎn)品有效成分含量約50%,外觀為淡黃色至棕色透明液體,CMC為40~100 mg/L,HLB為9~12,非常適合作為乳化劑和潤濕分散劑。2014年成立的山東康納馨生物科技股份有限公司,是一家專業(yè)從事生物表面活性劑槐糖脂的產(chǎn)銷研科技公司,供應的槐糖脂產(chǎn)品質(zhì)量與齊魯生物科技集團的相當。

2.9 海藻糖脂

海藻糖脂(trehalolipids)是一類具有表面活性的化合物,含有親水基和疏水基。親水基是海藻糖基團(主要為單糖、二糖、三糖),疏水基主要是脂肪酸形成的羧基基團(一般有2個、4個)。在自然界中,海藻糖脂主要分布于革蘭氏陽性、鳥嘌呤和胞嘧啶含量高的放線菌中,如分枝桿菌、諾卡氏菌、紅球菌和棒狀桿菌。其中,海藻糖-6,6'-二霉菌酸脂、海藻糖-6-霉菌酸脂和琥珀酰海藻糖脂最常見[14-16]。海藻糖脂通??梢杂没瘜W合成法、生物合成法(微生物發(fā)酵法、酶促合成法)制備。近年來,合成技術逐漸從傳統(tǒng)的化學合成逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樯锖铣?,國?nèi)外對生物合成法已進行了數(shù)十年研究,但對海藻糖脂的工業(yè)化生產(chǎn)研究還處于初級階段。

海藻糖脂具有良好的乳化性、分散性和增溶性等性能。與化學表面活性劑相比,海藻糖脂具有低毒、穩(wěn)定高、耐酸耐鹽性、生物可降解、環(huán)境友好及抗菌性等優(yōu)勢,在食品加工、化妝品和石油工業(yè)等領域有一定的應用。海藻糖脂乳化油脂性能優(yōu)異,在綠色環(huán)保農(nóng)藥中有諸多潛在的應用,如用于可溶性液劑、水乳劑、微乳劑以及噴霧助劑。和其他糖脂一樣,海藻糖脂的研究工作已歷經(jīng)幾十年,但此產(chǎn)品尚未大規(guī)模生產(chǎn)及應用,主要原因是生產(chǎn)成本高、產(chǎn)量低和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多變等。未來如果能控制好成本,提升產(chǎn)品質(zhì)量,海藻糖脂在農(nóng)化行業(yè)會有更廣泛的應用前景。

2.10 其他糖脂

其他糖脂類產(chǎn)品,如纖維二糖脂(cellobiose lipid)和甘露糖赤蘚糖醇脂等也是糖脂類生物表面活性劑,與鼠李糖脂、海藻糖脂和槐糖脂相比,目前這些物質(zhì)的國內(nèi)外研究還比較少。

3 結(jié) 語

糖基類表面活性劑來源于天然物質(zhì),毒性低,易于生物降解,環(huán)境友好,耐鹽耐電解質(zhì),乳化、分散性能良好,大多數(shù)兼具有潤濕和保濕性能。隨著人類對糖基類表面活性劑研究的深入,會有越來越多的研究成果產(chǎn)業(yè)化,并將廣泛應用于食品、日化、化妝品、紡織、金屬加工、石油以及農(nóng)藥行業(yè)中。在農(nóng)藥行業(yè),隨著安全、環(huán)保法律法規(guī)和管理條例的相繼出臺,對綠色、安全、環(huán)境友好農(nóng)藥的需求越來越迫切,以糖基表面活性劑為代表的生物源產(chǎn)品,必將越來越多地替代傳統(tǒng)的表面活性劑產(chǎn)品。

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