西贝歪歪
表面活性剂(surfactant)，是指加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质。具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列。在化妆品中起“乳化”的作用。【化妆品中表面活性剂的分类和作用】1，离子型表面活性剂：（1）阴离子型表面活性剂：在水中解离后，生成亲水性阴离子。阴离子表面活性剂分为羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐和磷酸酯盐四大类，具有较好的去污、发泡、分散、乳化、润湿等特性。广泛用作洗涤剂、起泡剂、润湿剂、乳化剂和分散剂。产量占表面活性剂的首位。不可与阳离子表面活性剂一同使用，在水溶液中生成沉淀而失去效力。【代表产品】肥皂（2）阳离子型表面活性剂：主要是含氮的有机胺衍生物，由于其分子中的氮原子含有孤对电子，故能以氢键与酸分子中的氢结合，使氨基带上正电荷。因此，它们在酸性介质中才具有良好的表面活性；而在碱性介质中容易析出而失去表面活性。主要用途是杀菌剂、纤维柔软剂和抗静电剂等特殊用途。【代表产品】洗发水，护发素（3）两性离子表面活性剂：这类表面活性剂的分子结构中同时具有正、负电荷基团，在不同pH值介质中可表现出阳离子或阴离子表面活性剂的性质。大部分是羧基盐类型，特点是清洁能力强，作用温和。【代表产品】洗面奶2，非离子型表面活性剂：在水溶液中不产生离子的表面活性剂（常见的有失水山梨醇脂肪酸酯和其环氧乙烷加成物）。非离子表面活性剂在水中的溶度是由于分子中具有强亲水性的官能团，非离子表面活性剂在数量上仅次于阴离子表面活性剂。在溶液中不是以离子状态存在，所以它的稳定性高，不易受强电解质存在的影响，也不易受酸、碱的影响。具有安全温和，无刺激性的特点，同时有良好的乳化、增溶等作用。【代表产品】乳液，面霜。 
功能化妆品概要 1功能化妆品的界定 在过去的10多年里，作为化妆品和制药工业革新，以及消费者对化妆品态度转变的结果，化妆品和药品的界线因为交叉而更加模糊不清，见Fig1－1， 由于这种交叉，化妆品和类似药物功效的新类别产品已经出现。比如，尽管美国食品药物管理局 （FDA）没有将功能化妆品（Cosmeceuticals）定义为独立类别，但是该术语已经被派生出来，并且被化妆品制造厂商者，迫不及待地用于描述化妆品和药品组合的一类产品。 每天都有越来越多的术语，用来描述我们正在称为功能化妆品这类日用品。这些包括： 美容增补剂；活性化妆品；效能化妆品；生物活性化妆品；植物化妆品；功效化妆品 皮肤治疗剂；皮肤药物；化妆品药物；疗效性化妆品。 当然，这些术语不都是一样的，在有些情况下，使用者正试图对一些产品类别进行正确地区分；在另一些情况下，使用者可能会简单地"将新酒装入旧瓶"。 美容增补剂基本上是天然营养保健类产品，通过口服产生美容效果，它们通常以胶囊形式使用，但有时以汤剂或甚至酊剂形式使用。 活性化妆品包括"活性"成分，可能不产生许多令人满意的健康益处，然而使用类似效能化妆品或功效化妆品的术语意味着：它们比一般化妆品表现出一些较有用的功效。 比如：皮肤治疗剂和皮肤药物只能简单地归为功能化妆品中的一小类，而化妆品药物被美国食品药物管理局定义为：化妆品和药物相组合的产品，这类产品包括含氟牙膏，抗头皮屑香波，也必须符合人体健康，化妆品卫生和安全法规。由于世界上现有的化妆品卫生和安全法规，和全球文化存在着不同的差异，造成对功能化妆品的许多不同解释；并且不同的国家正在使用上述多种短语和术语，来表达功能化妆品。 2 功能化妆品历史 尽管功能化妆品这个术语，最初由美国皮肤学家阿尔伯特克利格曼医学博士，在20世纪70年代制造出来，但埃及人是有史以来，最早认识到化妆品能有保健的作用。考古学家已经发掘出一些古代化妆品罐，在其化妆品罐上所写的象形文字是说："对视力有益"和"止血"。公元前1600年书写的医用莎草纸，经常涉及到许多功能化妆品。特别受人喜爱的是使用蜂蜜和牛奶的制剂，据说蜂蜜和牛奶有助于治疗皮肤疾病。而其他由乳香、植物油和石蜡按等比例制造的产品，声称能消除面部皱纹。 对于许多中世纪的阿拉伯医生和他们的欧洲同行来说，化妆品、香精和草药之间没有什么区别。他们所做的研究和试制工作，同时也覆盖了这些学科。化妆品和洗涤工业从医药领域中分离出来，是19世纪当现代制药工业开始发展，当第一个管制药物销售的政府法令实施以来，所出现的现象。 在近来的50多年里，有点讽刺性的是，医生和公众过分关注化妆品，引起的过敏反应。化妆品作为有效帮助治愈的作用被忽视，直到它在20世纪70年代末和80年代初，才被重视。 克利格曼通过开发能改善紫外损伤皮肤外表和抗皮肤皱纹的制剂，重新点燃人们对化妆品的兴趣。在此，他使用维甲酸作为活性成分。维甲酸已被证实：具有消除细小皱纹、减少衰老角质症，和促使胶原形成的能力。 克利格曼认为：新的化妆品技术"使得在皮肤护理品中，加入数量不受限制的活性物质成为可能，这些活性物质来自自然资源－来自植物、海洋、地球以及宇宙，包括那些由化学家合成的令人心动的物质名单。比如：维生素和抗氧化剂、抗炎、影响情绪的香味、胎盘、羊水血清和众多的激素，选择的范围十分广泛。" 3 功能化妆品类型 （1）按通常使用来划分，功能化妆品被分为下列各部分： 皮肤护理：包括防晒和其他皮肤护理品； 头发护理：包括洗发香波、护发剂和保护头皮健康的护发品； 身体护理：包括除臭剂和广泛范围的个人护理品； 化妆护理：包括护甲、护眼和彩妆美容产品。 大多数功能化妆品绝多数是皮肤护理品，特别强调防晒品类；其次第二大类是护发品。 （2）按性别化使用来划分，功能化妆品被分为： 在男性中，潜在功能化妆品使用的关键领域是： 头发再生、抗衰老、抗头皮屑、抗汗、抗皮炎、抗牙齿腐蚀、抗脚癣以及作为收敛剂； 在女性中，功能化妆品最多数用于： 抗皱纹、丰乳、苗条（抗脂肪团）、脱毛、口腔卫生、皮肤变棕色、皮肤美白、细胞再生复原、抗自由基、抗静脉曲张。 在这个世界人口老龄化的当今，人们心里将青春与美丽联系在一起，对于女性，不断使用抗衰老面霜和皮肤美白产品，将构成不断增长的化妆品消费大市场。最近几十年，最流行和最有争议的功能化妆品，有些含有果酸：α-羟基酸（AHA）和β-羟基酸（BHA），它们都是非常流行的"抗衰老物质"。 红血丝是另一个美容的疑难问题，在这个领域中，生物化妆品和植物化妆品正愈加流行。许多植物药材，特别是葡萄叶提取产品，已经被成功地开始应用，减缓红血丝的局部面霜，也正日益进入市场。(今后继续连载) -------------------------------------------------------------------------------- 功能美白成分解析 1、减少黑色素生成，概念跟“预防胜于治疗”相类似：利用防晒露，使皮肤因缺少黑色素生成的刺激而变白。通常这类美白产品配方里都添加有防晒因子。 2、加速已出现色素沉着的角质层细胞的新陈代谢：α羟基酸及A醇可促进皮肤的新陈代谢。它们可帮助消除已出现色素沉着的细胞，使肌肤外表更明亮，还可使不断更新的基层细胞加快其生长分裂速度。这样，黑色素细胞进入邻近细胞中的数量就会较少，肌肤就会显著变白。 3、减少新色素的生物合成：关于此类成分的作用过程，目前市面上出售产品的内含成分大多通过抑制酪氨酸酵素而起作用。通常此类衍生物不能兼备安全性和功效性。以对苯二酚为例，该活性成分因据称有毒而渐遭弃用。 于是，近年来，新一代功能性美白产品成分成为许多业内人士关注的焦点和开发重点——熊果素：其结构是对苯二酚的葡萄糖甙，通过抑制酪氨酸酵素而起作用；其刺激性及敏感性比苯二酚小很多。使用浓度介乎1%~10%之间，最好高于5%。易溶于水，需添加稳定剂以避免在最终配方中变色。 曲酸：其效用是在观察日本清酒酿造工人的手变白时发现的。它能有效抑制酪氨酸酵素，可溶于水，使用浓度介乎1%~3%之间，无毒，用后刺激性极小，在亚洲食品工业中被用作抗氧化剂。但在美白产品中应用，配方中存在稳定性问题，会令加入曲酸的产品变成黄褐色。基于这一原因，含有曲酸的美容化妆品中均添加抗氧化剂。 棕榈酸曲酸：由曲酸衍生而来的脂溶性成分，相对于防晒露及其配方中可能添加的防腐剂而言，其好处在于不影响它们的活性。尽管推测它能起抑制酪氨酸酵素的作用，但确切的作用过程仍未被业界人士彻底搞清楚。而通过人体试验显示其性质稳定，无刺激性。 维生素C衍生物：维生素C可有效抑制酪氨酸酵素，但不具相应比例的美白效果，因此业内人士推断是其抗氧化作用令黑色素减少进而分解，从而起到了美白作用。由于其性质倾向不稳定，故其配方中需添加其他成分保持其稳定性，但可能会因此而降低其功效。值得一提的是，维生素C磷酸镁盐是维生素C相对稳定的衍生物，可溶于水。作为皮肤美白成分使用时，浓度介乎5%~10%之间。具有令肌肤明亮及抗氧化作用，并能刺激胶原蛋白的合成，也常用于抗衰老保养品中。 壬二酸衍生物：该酸由引起花斑癣的皮屑芽胞菌酵母自然生成，通过该分子的作用会使皮肤出现淡斑。它是氧化酵素的有效抑制剂，因此也能抑制酪氨酸酵素。对光不敏感，与皮肤相容性好，但难以溶解，不便与乳液结合，近年来生产出的衍生物azelaoidiglycine，在其浓度含量为3%的口者喱中有显著的美白效果。 植物萃取物：许多植物萃取物具有美白肌肤的作用，而当前的问题是如何正确辨别它们内部的活性成分。譬如，中国植物蔷薇科属火棘（Pyracanthafortuneana）的衍生物，其美白作用与抑制酪氨酸酵素、抗组氨作用均同步进行，虽然目前仍不清楚这些作用是否来自萃取物中的同一成分，但肯定它包含多酚—— 一种洋甘草（Glycyrrhiza glabra）精油中供研究及散见于多种不同植物中、被确认为具美白功用的物质。 总之，美白配方的功效主要取决于所含成分的类型，人们可以通过试管及人体测试进行评估。不过有研究成果显示，数种活性成分结合产生的护理功效，可高于单一成分功效的总和。某些成分——如硫辛酸、山梨酸、萄糖氨、谷光甘肽及半胱氨酸等——各自的美白功效不大，但结合使用可提高其功效。
摘要：综述了生物表面活性剂的种类及其生产菌，介绍了目前常用的两种生产方法：微生物发酵法和酶法合成生物表面活性剂。总结了其在环境工程中的应用，如在废水处理中浮选去除重金属离子，在污染场地的生物修复中用于促进烷烃、多环芳烃(PAHs)的降解，修复受重金属污染的土壤等，并对今后的研究方向做了探讨。 关键词：生物表面活性剂 生物修复 重金属 多环芳烃 生物表面活性剂是微生物在一定条件下培养时，在代谢过程中分泌的具有表面活性的代谢产物。与化学合成表面活性剂相比，生物表面活性剂具有许多独特的属性，如：结构的多样性、生物可降解性、广泛的生物活性及对环境的温和性等[1]。由于化学合成表面活性剂受原材料、价格和产品性能等因素的影响，且在生产和使用过程中常会严重污染环境及危害人类健康。因此，随着人类环保和健康意识的增强，近二十多年来，对生物表面活性剂的研究日益增多，发展很快，国外已就多种生物表面活性剂及其生产工艺申请了专利[2]，如乙酸钙不动杆菌生产的一种胞外生物乳化剂已经有了成品出售。国内对生物表面活性剂的研制和开发应用起步较晚，但近年来也给予了高度重视，其中研究最多的就是生物表面活性剂在提高石油采收率以及生物修复中的应用。 1 生物表面活性剂的种类及其生产菌 1 生物表面活性剂的种类 化学合成表面活性剂通常是根据它们的极性基团来分类，而生物表面活性剂则通过它们的生化性质和生产菌的不同来区分。一般可分为五种类型：糖脂、磷脂和脂肪酸、脂肽和脂蛋白、聚合物和特殊表面活性剂[1]。 2 生物表面活性剂的生产菌 大多数生物表面活性剂是细菌、酵母菌和真菌的代谢产物。这些生产菌大多是从油类污染的湖泊、土壤或海洋中筛选得到的。如Banat等[3]从油泥污染的土壤中分离得到两株生物表面活性剂的菌株：芽孢杆菌AB-2和Y12-B。表1列出了一些主要的生物表面活性剂的种类及其生产菌[2，4]。 表1 生物表面活性剂的种类及其生产菌生物表面活性剂 生产菌 海藻糖脂 石蜡节杆菌(Arthrobacter paraffineus) 棒状杆菌(Corynebacterium ) 红平红球菌(Rhodococus erythropolis) 鼠李糖脂 铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa) 槐糖脂 解脂假丝酵母(Candida lipolytica) 球拟酵母(Torulopsis bombicola) 葡萄糖、果糖、蔗糖脂 棒状杆菌(Corynebacterium ) 红平红球菌(R erythropolis) 纤维二糖脂 玉蜀黍黑粉菌(Ustilago maydis) 脂多糖 乙酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus RAG1) 假单胞菌(Pseudomonas ) 脂肽 枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) 地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis) 荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens) 鸟氨酸，赖氨酸，缩氨酸 氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans) 盐屋链霉菌(Streptomyces sioyaensia) 葡萄糖杆菌(Gluconobacter cerinus) 磷脂 氧化硫硫杆菌(T thiooxidans) 脂肪酸 野兔棒状杆菌(Corynebacterium lepus) 石蜡节杆菌(Arthrobacter paraffineus) 2 生物表面活性剂的生产 目前，可以通过两种途径生产生物表面活性剂:微生物发酵法和酶法。 采用发酵法生产时，生物表面活性剂的种类、产量主要取决于生产菌的种类、生长阶段，碳基质的性质，培养基中N、P 和金属离子Mg2+、Fe2+的浓度以及培养条件(pH、温度、搅拌速度等)。 如Davis等[5]在成批培养枯草芽孢杆菌时发现，在溶解氧耗尽和限氮条件下可得最大浓度(0 mg/L)的莎梵婷。Kitamoto等[6]利用南极假丝酵母的休止细胞生产甘露糖赤藓糖醇脂，对培养条件进行优化后，最高产量可达140 g/L。发酵法生产生物表面活性剂的优点在于生产费用低、种类多样和工艺简便等，便于大规模工业化生产，但产物的分离纯化成本较高。 与微生物发酵法相比，酶法合成的表面活性剂分子多是一些结构相对简单的分子，但同样具有优良的表面活性。其优点在于产物的提取费用低、次级结构改良方便、容易提纯以及固定化酶可重复使用等，且酶法合成的表面活性剂可用于生产高附加值产品，如药品组分。尽管现阶段酶制剂成本较高，但通过基因工程技术增强酶的稳定性与活性，有望降低其生产成本。 3 生物表面活性剂的提取 发酵产物的提取(也称下游处理)费用大约占总生产费用的60%，这是生物表面活性剂产品商业化的一个主要障碍。生物表面活性剂的最佳提取方法随发酵操作及其物理化学性质的不同而不同。其中溶剂萃取是最常用的提取方法，如Kuyukina等[7]利用甲基-叔丁基醚萃取红球菌生产的生物表面活性剂，可以获得较高产率10 mg/L。超滤是用于提取生物表面活性剂的一种新方法。Lin等[8]用分子量截止值为30000 Da的超滤膜从发酵液中提取枯草芽孢杆菌产生的脂肽类生物表面活性剂莎梵婷，收率达95%。Mattei等设计了一套连续提取生物表面活性剂的装置，应用切面流过滤法能连续提取产物，产率高达3 g/L[1]。能与连续发酵生产配套的产物提取方法有泡沫分离、离子交换树脂法等。Davis等[9]用泡沫分离法连续提取枯草芽孢杆菌产生的莎梵婷，收率达4%。鼠李糖脂的提取过程是先离心过滤除去细胞，再通过吸附色谱将鼠李糖脂浓缩在安珀莱特XAD-2树脂上，后用离子交换色谱法提纯，最后将液体蒸发和冷冻干燥可得纯度为90%的成品，收率达60%[2]。 4 生物表面活性剂在环境工程中的应用 许多化学合成表面活性剂由于难降解、有毒及在生态系统中的积累等性质而破坏生态环境，相比之下，生物表面活性剂则由于易生物降解、对生态环境无毒等特性而更适合于环境工程中污染治理。如：在废水处理工艺中可作为浮选捕收剂与带电胶粒相吸以除去有毒金属离子，修复受有机物和重金属污染的场地等。 1 在废水处理工艺中的应用 用生物法处理废水时，重金属离子对活性污泥中的微生物菌群常会产生抑制或毒害作用，因此，在用生物法处理含重金属离子的废水时须进行预处理。当前，常用氢氧化物沉淀法除去废水中的重金属离子，但其沉淀效率受氢氧化物溶解度的限制，应用效果不甚理想；浮选法用于废水预处理时又常因所用浮选捕收剂在其后续处理过程中难降解(如化学合成表面活性剂十二烷基磺酸钠)，易产生二次污染而受限制，因此，有必要开发易生物降解、对环境无毒害的替代品，而生物表面活性剂恰好具有这一优势。但是，国内外对这一方面的应用研究很少，直到最近才有报道。Zouboulis 等[10]研究了生物表面活性剂作为捕收剂除去广泛存在于工业废水中的两种有毒金属离子：Cr4＋和Zn2＋。结果表明，莎梵婷和地衣芽孢杆菌素在pH为4 时均能很好地从废水中分离吸附了Cr4＋的αFeO(OH)或Cr4＋与 FeCl3•6H2O形成的螯合物，极大地提高了Cr4＋(50 mg/L)的去除率，几乎可达100%；在pH为6时，莎梵婷对螯合物中的Zn2＋(50 mg/L)去除率高达96%，而在相同条件下，地衣芽孢杆菌素的处理效果不明显，去除率为50%左右。
