SURFAKTAN DAN BIOSURFAKTAN: UNTUK APA, CONTOH DAN KEGUNAANNYA - BIOLOGI - 2025

Sebuah surfaktan adalah senyawa kimia yang mampu mengurangi tegangan permukaan zat cair, akting di sebuah antarmuka atau kontak permukaan antara dua fase, misalnya air-udara atau air-minyak.

Surfaktan Istilah berasal dari kata Inggris surfaktan, yang pada gilirannya berasal dari akronim ekspresi surf ace agen aktif, yang berarti dalam bahasa Spanyol agen dengan aktivitas antarmuka atau permukaan.

Gambar 1. Struktur surfaktan. Sumber: Ukuran utama, dari Wikimedia Commons

Dalam bahasa Spanyol, kata "surfaktan" digunakan, mengacu pada kemampuan suatu senyawa kimia untuk bekerja pada tegangan permukaan atau antar muka. Tegangan permukaan dapat didefinisikan sebagai resistansi yang dimiliki cairan untuk meningkatkan permukaannya.

Air memiliki tegangan permukaan yang tinggi karena molekul-molekulnya terikat sangat erat dan menahan pemisahan ketika tekanan diberikan pada permukaannya.

Misalnya, beberapa serangga air, seperti "tukang sepatu" (Gerris lacustris), dapat bergerak di atas air tanpa tenggelam, berkat tegangan permukaan air, yang memungkinkan terbentuknya lapisan di permukaannya.

Gambar 2. Serangga mampu bergerak di atas air. Sumber: TimVickers, dari Wikimedia Commons

Juga, jarum baja tetap berada di permukaan air dan tidak tenggelam, karena tegangan permukaan air.

Struktur dan fungsi surfaktan

Semua zat kimia surfaktan atau surfaktan bersifat amfifilik, yaitu memiliki sifat ganda, karena dapat melarutkan senyawa polar dan non-polar. Surfaktan memiliki dua bagian utama dalam strukturnya:

• Kepala kutub hidrofilik, mirip dengan air dan senyawa polar.
• Ekor nonpolar lipofilik, hidrofobik, mirip dengan senyawa nonpolar.

Kepala kutub bisa non-ionik atau ionik. Ekor surfaktan, atau bagian apolar, dapat berupa rantai karbon alkil atau alkilbenzena dan hidrogen.

Struktur yang sangat khusus ini memberi senyawa kimia surfaktan sifat ganda, amfifilik: afinitas terhadap senyawa atau fasa polar, larut dalam air dan juga afinitas untuk senyawa nonpolar, tidak larut dalam air.

Secara umum, zat surfaktan mengurangi tegangan permukaan air, memungkinkan cairan ini mengembang dan mengalir ke tingkat yang lebih tinggi, membasahi permukaan dan fase di sekitarnya.

Untuk apa surfaktan?

Bahan kimia surfaktan melakukan aktivitasnya pada permukaan atau antarmuka.

Ketika dilarutkan dalam air, mereka bermigrasi ke antarmuka air-minyak atau air-udara misalnya, di mana mereka dapat berfungsi sebagai:

• Dispersan dan pelarut senyawa yang tidak larut atau sulit larut dalam air.
• Humektan, karena mereka mendukung aliran air ke fase yang tidak larut di dalamnya.
• Stabilisator untuk emulsi senyawa yang tidak larut dalam air dan air, seperti minyak dan air dari mayonaise.
• Beberapa surfaktan mempromosikan dan yang lain mencegah pembusaan.

Biosurfaktan: surfaktan yang berasal dari biologis

Ketika surfaktan berasal dari organisme hidup, itu disebut biosurfaktan.

Dalam pengertian yang lebih ketat, biosurfaktan dianggap senyawa biologis amfifilik (dengan sifat kimia ganda, larut dalam air dan lemak), yang dihasilkan oleh mikroorganisme seperti ragi, bakteri, dan jamur berfilamen.

Biosurfaktan diekskresikan atau disimpan sebagai bagian dari membran sel mikroba.

Juga beberapa biosurfaktan diproduksi melalui proses bioteknologi, menggunakan enzim yang bekerja pada senyawa kimia biologis atau produk alami.

Contoh biosurfaktan

Biosurfaktan alami termasuk saponin dari tumbuhan seperti bunga cabai (Hibiscus sp.), Lesitin, cairan empedu mamalia atau surfaktan paru manusia (dengan fungsi fisiologis yang sangat penting).

Selain itu, asam amino dan turunannya, betaines dan fosfolipid, semua produk alami yang berasal dari biologis ini, adalah biosurfaktan.

Klasifikasi biosurfaktan dan contoh ….

-Sesuai dengan sifat muatan listrik di bagian kutub atau kepala

Biosurfaktan dapat dikelompokkan ke dalam kategori berikut, berdasarkan muatan listrik kepala kutubnya:

Biosurfaktan anionik

Mereka memiliki muatan negatif di ujung kutub, seringkali karena adanya gugus sulfonat - SO ₃ ^- .

Biosurfaktan kationik

Mereka memiliki muatan positif di kepala, biasanya gugus amonium kuaterner NR ₄ ⁺ , di mana R mewakili rantai karbon dan hidrogen.

Biosurfaktan amfoterik

Mereka memiliki muatan positif dan negatif pada molekul yang sama.

Biosurfaktan non-ionik

Mereka tidak memiliki ion atau muatan listrik di kepalanya.

-Menurut sifat kimianya

Menurut sifat kimianya, biosurfaktan diklasifikasikan ke dalam jenis berikut:

Biosurfaktan glikolipid

Glikolipid adalah molekul yang dalam struktur kimianya memiliki bagian lipid atau lemak dan sebagian gula. Sebagian besar biosurfaktan yang dikenal adalah glikolipid. Yang terakhir terdiri dari sulfat gula seperti glukosa, galaktosa, manosa, rhamnose, dan galaktosa.

Di antara glikolipid, yang paling terkenal adalah rhamnolipid, bioemulsifier yang telah dipelajari secara ekstensif, dengan aktivitas pengemulsi tinggi dan afinitas tinggi untuk molekul organik hidrofobik (yang tidak larut dalam air).

Ini dianggap surfaktan paling efektif untuk menghilangkan senyawa hidrofobik di tanah yang terkontaminasi.

Contoh rhamnolipid termasuk surfaktan yang diproduksi oleh bakteri dari genus Pseudomonas.

Ada glikolipid lain yang diproduksi oleh Torulopsis sp., Dengan aktivitas biosidal dan digunakan dalam kosmetik, produk anti ketombe, bakteriostat dan sebagai deodoran tubuh.

Biosurfaktan lipoprotein dan lipopeptida

Lipoprotein adalah senyawa kimia yang dalam strukturnya memiliki bagian lipid atau lemak dan bagian lain dari protein.

Contohnya, Bacillus subtilis adalah bakteri yang menghasilkan lipopeptida yang disebut surfaktin. Ini adalah salah satu biosurfaktan pengurang tegangan permukaan yang paling kuat.

Surfaktin memiliki kemampuan untuk menghasilkan lisis eritrosit (pemecahan sel darah merah) pada mamalia. Selain itu, dapat digunakan sebagai biosida untuk hama seperti hewan pengerat kecil.

Biosurfaktan asam lemak

Beberapa mikroorganisme dapat mengoksidasi alkana (rantai karbon dan hidrogen) menjadi asam lemak yang memiliki sifat surfaktan.

Biosurfaktan fosfolipid

Fosfolipid adalah senyawa kimia yang memiliki gugus fosfat (PO ₄ ^3- ), menempel pada bagian yang berstruktur lipid. Mereka adalah bagian dari membran mikroorganisme.

Bakteri dan ragi tertentu yang memakan hidrokarbon, saat tumbuh di substrat alkana, meningkatkan jumlah fosfolipid di membrannya. Misalnya Acinetobacter sp., Thiobacillus thioxidans, dan Rhodococcus erythropolis.

Biosurfaktan polimer

Biosurfaktan polimer adalah makromolekul dengan berat molekul tinggi. Biosurfaktan yang paling banyak dipelajari dalam kelompok ini adalah: pengemulsi, sedot lemak, kompleks mannoprotein dan protein polisakarida.

Misalnya, bakteri Acinetobacter calcoaceticus menghasilkan pengemulsi polianionik (dengan berbagai muatan negatif), bioemulsifier yang sangat efektif untuk hidrokarbon dalam air. Ini juga salah satu penstabil emulsi paling kuat yang dikenal.

Liposan adalah pengemulsi ekstraseluler yang larut dalam air, yang terdiri dari polisakarida dan protein lipolytica Candida.

Sanitasi lingkungan

Biosurfaktan digunakan dalam bioremediasi tanah yang terkontaminasi oleh logam beracun, seperti uranium, cadmium, dan timbal (biosurfaktan Pseudomonas spp. Dan Rhodococcus spp.).

Mereka juga digunakan dalam proses bioremediasi tanah dan air yang terkontaminasi oleh tumpahan bensin atau minyak.

Gambar 3. Biosurfaktan digunakan dalam proses sanitasi lingkungan akibat tumpahan minyak. Sumber: Kementerian Luar Negeri Ekuador, melalui Wikimedia Commons

Misalnya Aeromonas sp. menghasilkan biosurfaktan yang memungkinkan degradasi minyak atau reduksi molekul besar menjadi molekul kecil, yang berfungsi sebagai nutrisi bagi mikroorganisme, bakteri, dan jamur.

Dalam proses industri

Biosurfaktan digunakan dalam industri deterjen dan pembersih, karena biosurfaktan meningkatkan aksi pembersihan dengan melarutkan lemak yang mengotori pakaian atau permukaan dalam air cucian.

Mereka juga digunakan sebagai senyawa kimia tambahan di industri tekstil, kertas dan penyamakan kulit.

Di industri kosmetik dan farmasi

Dalam industri kosmetik, Bacillus licheniformis memproduksi biosurfaktan yang digunakan sebagai produk anti ketombe, bakteriostatik dan deodoran.

Beberapa biosurfaktan digunakan dalam industri farmasi dan biomedis untuk aktivitas antimikroba dan / atau antijamurnya.

Di industri makanan

Dalam industri makanan, biosurfaktan digunakan dalam pembuatan mayones (yang merupakan emulsi air telur dan minyak). Biosurfaktan ini berasal dari lektin dan turunannya, yang meningkatkan kualitas dan juga rasa.

Di bidang pertanian

Di bidang pertanian, biosurfaktan digunakan untuk pengendalian biologis patogen (jamur, bakteri, virus) pada tanaman.

Kegunaan lain biosurfaktan di bidang pertanian adalah untuk meningkatkan ketersediaan mikronutrien dari dalam tanah.

Referensi

1. Banat, IM, Makkar, RS dan Cameotra, SS (2000). Potensi aplikasi komersial surfaktan mikroba. Teknologi Mikrobiologi Terapan. 53 (5): 495-508.
2. Cameotra, SS dan Makkar, RS (2004). Aplikasi terbaru dari biosurfaktan sebagai molekul biologis dan imunologi. Pendapat Saat Ini dalam Mikrobiologi. 7 (3): 262-266.
3. Chen, SY, Wei, YH dan Chang, JS (2007). Fermentasi fed-batch stat-pH ​​berulang untuk produksi rhamnolipid dengan Bioteknologi Mikrobiologi Terapan Pseudomonas aeruginosa asli. 76 (1): 67-74.
4. Mulligan, CN (2005). Aplikasi lingkungan untuk biosurfaktan. Pencemaran lingkungan. 133 (2): 183-198. Doi: 10.1016 / j.env.pol.2004.06.009
5. Tang, J., He, J., Xin, X., Hu, H. dan Liu, T. (2018). Biosurfaktan meningkatkan pembuangan logam berat dari lumpur dalam perawatan elektrokinetik. Jurnal Teknik Kimia. 334 (15): 2579-2592. doi: 10.1016 / j.cej.2017.12.010.