Daftar Isi Artikel Ini:
1. Perkembangan Asam Amino
2. Sifat struktural
3. Komposisi kimia
4.Klasifikasi
5. Sintesis
6. Sifat fisikokimia
7. Toksisitas
8. Aktivitas antimikroba
9. Sifat reologi
10. Aplikasi dalam industri kosmetik
11. Aplikasi dalam kosmetik sehari-hari
Surfaktan Asam Amino (AAS)adalah kelas surfaktan yang dibentuk dengan menggabungkan gugus hidrofobik dengan satu atau lebih Asam Amino. Dalam hal ini, Asam Amino dapat bersifat sintetis atau berasal dari hidrolisat protein atau sumber terbarukan serupa. Makalah ini membahas rincian sebagian besar rute sintetik yang tersedia untuk AAS dan pengaruh rute yang berbeda terhadap sifat fisikokimia produk akhir, termasuk kelarutan, stabilitas dispersi, toksisitas, dan kemampuan terurai secara hayati. Sebagai kelas surfaktan yang permintaannya meningkat, keserbagunaan AAS karena struktur variabelnya menawarkan banyak peluang komersial.
Mengingat surfaktan banyak digunakan dalam deterjen, pengemulsi, penghambat korosi, perolehan minyak tersier, dan obat-obatan, para peneliti tidak pernah berhenti memperhatikan surfaktan.
Surfaktan adalah produk kimia paling representatif yang dikonsumsi dalam jumlah besar setiap hari di seluruh dunia dan memiliki dampak negatif terhadap lingkungan perairan.Penelitian telah menunjukkan bahwa meluasnya penggunaan surfaktan tradisional dapat berdampak negatif terhadap lingkungan.
Saat ini, non-toksisitas, biodegradabilitas dan biokompatibilitas hampir sama pentingnya bagi konsumen dengan kegunaan dan kinerja surfaktan.
Biosurfaktan adalah surfaktan berkelanjutan ramah lingkungan yang disintesis secara alami oleh mikroorganisme seperti bakteri, jamur, dan ragi, atau disekresikan secara ekstraseluler.Oleh karena itu, biosurfaktan juga dapat dibuat dengan desain molekuler untuk meniru struktur amfifilik alami, seperti fosfolipid, alkil glikosida, dan asil Asam Amino.
Surfaktan Asam Amino (AAS)adalah salah satu surfaktan khas, biasanya dihasilkan dari bahan mentah hewani atau pertanian. Selama dua dekade terakhir, AAS telah menarik banyak minat para ilmuwan sebagai surfaktan baru, tidak hanya karena dapat disintesis dari sumber daya terbarukan, namun juga karena AAS mudah terurai dan memiliki produk samping yang tidak berbahaya, sehingga lebih aman bagi lingkungan. lingkungan.
AAS dapat didefinisikan sebagai golongan surfaktan yang terdiri dari Asam Amino yang mengandung gugus Asam Amino (HO 2 C-CHR-NH 2) atau residu Asam Amino (HO 2 C-CHR-NH-). 2 wilayah fungsional Asam Amino memungkinkan derivasi berbagai macam surfaktan. Sebanyak 20 Asam Amino Proteinogenik standar diketahui ada di alam dan bertanggung jawab atas semua reaksi fisiologis dalam pertumbuhan dan aktivitas kehidupan. Mereka berbeda satu sama lain hanya berdasarkan residu R (Gambar 1, pk a adalah logaritma negatif dari konstanta disosiasi asam larutan). Ada yang bersifat non-polar dan hidrofobik, ada yang polar dan hidrofilik, ada yang bersifat basa dan ada pula yang bersifat asam.
Karena Asam Amino merupakan senyawa terbarukan, surfaktan yang disintesis dari Asam Amino juga mempunyai potensi tinggi untuk berkelanjutan dan ramah lingkungan. Strukturnya yang sederhana dan alami, toksisitas rendah, dan kemampuan terurai secara hayati yang cepat sering kali menjadikannya lebih unggul dibandingkan surfaktan konvensional. Menggunakan bahan mentah terbarukan (misalnya Asam Amino dan minyak nabati), AAS dapat diproduksi melalui jalur bioteknologi dan jalur kimia yang berbeda.
Pada awal abad ke-20, Asam Amino pertama kali ditemukan untuk digunakan sebagai substrat sintesis surfaktan.AAS terutama digunakan sebagai pengawet dalam formulasi farmasi dan kosmetik.Selain itu, AAS ditemukan aktif secara biologis melawan berbagai bakteri penyebab penyakit, tumor, dan virus. Pada tahun 1988, ketersediaan AAS berbiaya rendah membangkitkan minat penelitian terhadap aktivitas permukaan. Saat ini, dengan berkembangnya bioteknologi, beberapa Asam Amino juga mampu disintesis secara komersial dalam skala besar oleh ragi, yang secara tidak langsung membuktikan bahwa produksi AAS lebih ramah lingkungan.
01 Perkembangan Asam Amino
Pada awal abad ke-19, ketika Asam Amino alami pertama kali ditemukan, strukturnya diperkirakan sangat berharga - dapat digunakan sebagai bahan mentah untuk pembuatan amfifil. Studi pertama tentang sintesis AAS dilaporkan oleh Bondi pada tahun 1909.
Dalam penelitian tersebut, N-asilglisin dan N-asilalanin diperkenalkan sebagai gugus hidrofilik untuk surfaktan. Pekerjaan selanjutnya melibatkan sintesis Asam lipoAmino (AAS) menggunakan glisin dan alanin, dan Hentrich et al. menerbitkan serangkaian temuan,termasuk permohonan paten pertama, tentang penggunaan garam asil sarkosinat dan asil aspartat sebagai surfaktan dalam produk pembersih rumah tangga (misalnya sampo, deterjen, dan pasta gigi).Selanjutnya, banyak peneliti menyelidiki sintesis dan sifat fisikokimia Asam Amino asil. Sampai saat ini, banyak literatur telah diterbitkan mengenai sintesis, sifat, aplikasi industri dan biodegradabilitas AAS.
02 Properti Struktural
Rantai asam lemak hidrofobik non-polar AAS dapat bervariasi dalam struktur, panjang rantai, dan jumlah.Keanekaragaman struktural dan aktivitas permukaan AAS yang tinggi menjelaskan keragaman komposisi serta sifat fisikokimia dan biologinya yang luas. Kelompok kepala AAS terdiri dari Asam Amino atau peptida. Perbedaan kelompok kepala menentukan adsorpsi, agregasi dan aktivitas biologis surfaktan tersebut. Gugus fungsi pada gugus kepala kemudian menentukan jenis AAS, antara lain kationik, anionik, nonionik, dan amfoter. Kombinasi Asam Amino hidrofilik dan bagian rantai panjang hidrofobik membentuk struktur amfifilik yang menjadikan molekul sangat aktif di permukaan. Selain itu, keberadaan atom karbon asimetris dalam molekul membantu membentuk molekul kiral.
03 Komposisi Kimia
Semua Peptida dan Polipeptida adalah produk Polimerisasi dari hampir 20 Asam α-Amino α-Proteinogenik ini. Ke-20 Asam α-Amino mengandung gugus fungsi asam karboksilat (-COOH) dan gugus fungsi amino (-NH 2), keduanya terikat pada atom karbon α tetrahedral yang sama. Asam Amino berbeda satu sama lain berdasarkan gugus R berbeda yang terikat pada karbon α (kecuali lisin, yang gugus Rnya adalah hidrogen.) Gugus R mungkin berbeda dalam struktur, ukuran dan muatan (keasaman, alkalinitas). Perbedaan ini juga menentukan kelarutan Asam Amino dalam air.
Asam Amino bersifat kiral (kecuali glisin) dan bersifat aktif secara optik karena mempunyai empat substituen berbeda yang terikat pada karbon alfa. Asam Amino memiliki dua kemungkinan konformasi; mereka merupakan bayangan cermin yang tidak tumpang tindih satu sama lain, meskipun faktanya jumlah L-stereoisomer jauh lebih tinggi. Gugus R yang terdapat pada beberapa Asam Amino (Fenilalanin, Tirosin, dan Triptofan) adalah aril, sehingga menghasilkan serapan UV maksimum pada 280 nm. α-COOH yang bersifat asam dan α-NH 2 basa dalam Asam Amino mampu melakukan ionisasi, dan kedua stereoisomer tersebut, apa pun jenisnya, membentuk kesetimbangan ionisasi seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
R-COOH ↔R-COO－＋H＋
R-NH3＋↔R-NH2＋H＋
Seperti yang ditunjukkan pada kesetimbangan ionisasi di atas, asam amino mengandung setidaknya dua gugus asam lemah; namun, gugus karboksil jauh lebih asam dibandingkan dengan gugus amino terprotonasi. pH 7,4, gugus karboksil terdeprotonasi sedangkan gugus amino terprotonasi. Asam amino dengan gugus R yang tidak dapat terionisasi bersifat netral secara listrik pada pH ini dan membentuk zwitterion.
04 Klasifikasi
AAS dapat diklasifikasikan menurut empat kriteria, yang dijelaskan satu per satu di bawah ini.
4.1 Menurut asal usulnya
| Menurut asal usulnya, AAS dibedakan menjadi 2 kategori sebagai berikut. ① Kategori Alami Beberapa senyawa alami yang mengandung asam amino juga memiliki kemampuan untuk mengurangi tegangan permukaan/antarmuka, dan beberapa bahkan melebihi kemanjuran glikolipid. AAS ini juga dikenal sebagai lipopeptida. Lipopeptida adalah senyawa dengan berat molekul rendah, biasanya diproduksi oleh spesies Bacillus.
AAS tersebut selanjutnya dibagi menjadi 3 subkelas:surfaktin, iturin dan fengycin.
|
| Keluarga peptida aktif permukaan mencakup varian heptapeptida dari berbagai zat,seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2a, di mana rantai asam lemak β-hidroksi tak jenuh C12-C16 dihubungkan dengan peptida. Peptida aktif permukaan adalah lakton makrosiklik yang cincinnya ditutup melalui katalisis antara ujung-C asam lemak β-hidroksi dan peptida. Pada subkelas iturin terdapat enam varian utama yaitu iturin A dan C, mycosubtilin dan bacillomycin D, F dan L.Dalam semua kasus, heptapeptida dihubungkan dengan rantai asam lemak β-amino C14-C17 (rantainya bisa beragam). Dalam kasus ekurimisin, gugus amino pada posisi β dapat membentuk ikatan amino dengan ujung C sehingga membentuk struktur laktam makrosiklik.
Subkelas fengycin berisi fengycin A dan B, yang juga disebut plipastatin ketika Tyr9 dikonfigurasikan ke D.Dekapeptida dihubungkan dengan rantai asam lemak β-hidroksi C14 -C18 jenuh atau tidak jenuh. Secara struktural, plipastatin juga merupakan lakton makrosiklik, mengandung rantai samping Tyr pada posisi 3 dari urutan peptida dan membentuk ikatan ester dengan residu terminal-C, sehingga membentuk struktur cincin internal (seperti yang terjadi pada banyak lipopeptida Pseudomonas).
② Kategori Sintetis AAS juga dapat disintesis dengan menggunakan salah satu asam amino asam, basa dan netral. Asam amino yang umum digunakan untuk sintesis AAS adalah asam glutamat, serin, prolin, asam aspartat, glisin, arginin, alanin, leusin, dan hidrolisat protein. Subkelas surfaktan ini dapat dibuat dengan metode kimia, enzimatik, dan kemoenzimatik; namun, untuk produksi AAS, sintesis kimia lebih layak secara ekonomi. Contoh umum termasuk asam N-lauroyl-L-glutamat dan asam N-palmitoyl-L-glutamat.
|
4.2 Berdasarkan substituen rantai alifatik
Berdasarkan substituen rantai alifatiknya, surfaktan berbasis asam amino dibedakan menjadi 2 jenis.
Sesuai dengan posisi penggantinya
| ①N-substitusi AAS Pada senyawa tersubstitusi N, gugus amino digantikan oleh gugus lipofilik atau gugus karboksil, sehingga mengakibatkan hilangnya kebasaan. contoh paling sederhana dari AAS tersubstitusi N adalah asam amino N-asil, yang pada dasarnya merupakan surfaktan anionik. AAS tersubstitusi n memiliki ikatan amino yang terikat antara bagian hidrofobik dan hidrofilik. Ikatan Amida memiliki kemampuan untuk membentuk ikatan hidrogen, yang memfasilitasi degradasi surfaktan ini dalam lingkungan asam, sehingga membuatnya dapat terurai secara hayati.
②AAS pengganti C Pada senyawa tersubstitusi C, substitusi terjadi pada gugus karboksil (melalui ikatan amino atau ester). Senyawa tersubstitusi C yang khas (misalnya ester atau Amida) pada dasarnya adalah surfaktan kationik.
③AAS tersubstitusi N- dan C Pada surfaktan jenis ini, gugus amino dan karboksil merupakan bagian hidrofilik. Jenis ini pada dasarnya adalah surfaktan amfoter. |
4.3 Menurut jumlah ekor hidrofobik
Berdasarkan jumlah kelompok kepala dan ekor hidrofobiknya, AAS dapat dibagi menjadi empat kelompok. AAS rantai lurus, AAS tipe Gemini (dimer), AAS tipe gliserolipid, dan AAS tipe bicephalic amphiphilic (Bola). surfaktan rantai lurus adalah surfaktan yang terdiri dari asam amino dengan hanya satu ekor hidrofobik (Gambar 3). AAS tipe Gemini memiliki dua gugus kepala polar asam amino dan dua ekor hidrofobik per molekul (Gambar 4). Dalam jenis struktur ini, dua AAS rantai lurus dihubungkan oleh spacer dan oleh karena itu disebut juga dimer. Sebaliknya, pada AAS tipe gliserolipid, dua ekor hidrofobik terikat pada gugus kepala asam amino yang sama. Surfaktan ini dapat dianggap sebagai analog dari monogliserida, digliserida, dan fosfolipid, sedangkan pada AAS tipe Bola, dua gugus kepala asam amino dihubungkan oleh ekor hidrofobik.
4.4 Menurut jenis kelompok kepala
①AAS kationik
Kelompok kepala surfaktan jenis ini mempunyai muatan positif. AAS kationik paling awal adalah etil kokoil arginat, yang merupakan pirolidon karboksilat. Sifat unik dan beragam dari surfaktan ini membuatnya berguna dalam disinfektan, agen antimikroba, agen antistatis, kondisioner rambut, serta lembut pada mata dan kulit dan mudah terurai secara hayati. Singare dan Mhatre mensintesis AAS kationik berbasis arginin dan mengevaluasi sifat fisikokimianya. Dalam penelitian ini, mereka mengklaim hasil tinggi dari produk yang diperoleh dengan menggunakan kondisi reaksi Schotten-Baumann. Dengan bertambahnya panjang rantai alkil dan hidrofobisitas, aktivitas permukaan surfaktan ditemukan meningkat dan Konsentrasi Misel Kritis (cmc) menurun. Satu lagi adalah protein asil kuaterner yang biasa digunakan sebagai kondisioner pada produk perawatan rambut.
②AAS anionik
Pada surfaktan anionik, gugus kepala polar surfaktan mempunyai muatan negatif. Sarcosine (CH 3 -NH-CH 2 -COOH, N-methylglycine), asam amino yang biasa ditemukan pada bulu babi dan bintang laut, secara kimia berhubungan dengan glisin (NH 2 -CH 2 -COOH,), asam amino basa yang ditemukan dalam sel mamalia. -COOH,) secara kimia berhubungan dengan glisin, yang merupakan asam amino basa yang ditemukan dalam sel mamalia. Asam laurat, asam tetradekanoat, asam oleat serta halida dan esternya biasanya digunakan untuk mensintesis surfaktan sarkosinat. Sarkosinat pada dasarnya ringan dan oleh karena itu biasa digunakan dalam obat kumur, sampo, busa cukur semprot, tabir surya, pembersih kulit, dan produk kosmetik lainnya.
AAS anionik lain yang tersedia secara komersial termasuk Amisoft CS-22 dan AmiliteGCK-12, yang masing-masing merupakan nama dagang untuk natrium N-cocoyl-L-glutamat dan kalium N-cocoyl glisinat. Amilite umumnya digunakan sebagai bahan pembusa, deterjen, pelarut, pengemulsi dan dispersan, serta memiliki banyak aplikasi dalam kosmetik, seperti sampo, sabun mandi, sabun mandi, pasta gigi, pembersih wajah, sabun pembersih, pembersih lensa kontak, dan surfaktan rumah tangga. Amisoft digunakan sebagai pembersih kulit dan rambut yang ringan, terutama pada pembersih wajah dan tubuh, deterjen sintetis blok, produk perawatan tubuh, sampo dan produk perawatan kulit lainnya.
③zwitterionik atau AAS amfoter
Surfaktan amfoter mengandung situs asam dan basa sehingga dapat mengubah muatannya dengan mengubah nilai pH. Dalam media basa mereka berperilaku seperti surfaktan anionik, sedangkan dalam lingkungan asam mereka berperilaku seperti surfaktan kationik dan dalam media netral seperti surfaktan amfoter. Lauryl lisin (LL) dan alkoksi (2-hidroksipropil) arginin adalah satu-satunya surfaktan amfoter yang diketahui berdasarkan asam amino. LL adalah produk kondensasi lisin dan asam laurat. Karena struktur amfoternya, LL tidak larut dalam hampir semua jenis pelarut, kecuali pelarut yang sangat basa atau asam. Sebagai bubuk organik, LL memiliki daya rekat yang sangat baik pada permukaan hidrofilik dan koefisien gesekan yang rendah, sehingga memberikan kemampuan pelumasan yang sangat baik pada surfaktan ini. LL banyak digunakan dalam krim kulit dan kondisioner rambut, dan juga digunakan sebagai pelumas.
④ AAS nonionik
Surfaktan nonionik dicirikan oleh gugus kepala polar tanpa muatan formal. delapan surfaktan nonionik teretoksilasi baru dibuat oleh Al-Sabagh dkk. dari asam α-amino yang larut dalam minyak. Dalam proses ini, L-fenilalanin (LEP) dan L-leusin mula-mula diesterifikasi dengan heksadekanol, diikuti dengan midasi dengan asam palmitat menghasilkan dua Amida dan dua ester asam α-amino. Amida dan ester kemudian mengalami reaksi kondensasi dengan etilen oksida untuk menghasilkan tiga turunan fenilalanin dengan jumlah unit polioksietilen yang berbeda (40, 60 dan 100). AAS nonionik ini ditemukan memiliki sifat detergensi dan pembusaan yang baik.
05 Sintesis
5.1 Rute sintetik dasar
Pada AAS, gugus hidrofobik dapat terikat pada situs asam amina atau karboksilat, atau melalui rantai samping asam amino. Berdasarkan hal ini, tersedia empat rute sintetik dasar, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar.5 Jalur sintesis dasar surfaktan berbasis asam amino
| Jalur 1. Ester amina amfifilik dihasilkan melalui reaksi esterifikasi, dalam hal ini sintesis surfaktan biasanya dicapai dengan refluks alkohol lemak dan asam amino dengan adanya zat dehidrasi dan katalis asam. Dalam beberapa reaksi, asam sulfat bertindak sebagai katalis dan zat dehidrasi.
Jalur 2. Asam amino teraktivasi bereaksi dengan alkilamin membentuk ikatan amino, menghasilkan sintesis aminoamina amfifilik.
Jalur 3. Asam Amido disintesis dengan mereaksikan gugus amina dari asam amino dengan Asam Amido.
Jalur 4. Asam alkil amino rantai panjang disintesis melalui reaksi gugus amina dengan haloalkana. |
5.2 Kemajuan dalam sintesis dan produksi
5.2.1 Sintesis asam amino rantai tunggal/surfaktan peptida
Asam amino atau peptida N-asil atau O-asil dapat disintesis melalui asilasi gugus amina atau hidroksil yang dikatalisis enzim dengan asam lemak. Laporan paling awal tentang sintesis asam amino amino atau turunan metil ester yang dikatalisis lipase bebas pelarut menggunakan Candida antarctica, dengan hasil berkisar antara 25% hingga 90% tergantung pada asam amino target. Metil etil keton juga telah digunakan sebagai pelarut dalam beberapa reaksi. Vonderhagen dkk. juga menjelaskan reaksi asilasi N yang dikatalisis lipase dan protease dari asam amino, hidrolisat protein dan/atau turunannya menggunakan campuran air dan pelarut organik (misalnya, dimetilformamida/air) dan metil butil keton.
Pada awalnya, masalah utama sintesis AAS yang dikatalisis enzim adalah rendahnya hasil. Menurut Valivety dkk. rendemen turunan asam amino N-tetradecanoyl hanya 2%-10% bahkan setelah menggunakan lipase yang berbeda dan diinkubasi pada suhu 70°C selama beberapa hari. Montet dkk. juga mengalami permasalahan rendahnya rendemen asam amino pada sintesis N-asil lisin menggunakan asam lemak dan minyak nabati. Menurut mereka, hasil maksimum produk adalah 19% dalam kondisi bebas pelarut dan menggunakan pelarut organik. masalah yang sama juga dihadapi oleh Valivety dkk. dalam sintesis turunan metil ester N-Cbz-L-lisin atau N-Cbz-lisin.
Dalam penelitian ini, mereka mengklaim bahwa hasil 3-O-tetradecanoyl-L-serine adalah 80% bila menggunakan serin yang dilindungi N sebagai substrat dan Novozyme 435 sebagai katalis dalam lingkungan cair bebas pelarut. Nagao dan Kito mempelajari O-asilasi L-serin, L-homoserin, L-treonin dan L-tirosin (LET) saat menggunakan lipase. Hasil reaksi (lipase diperoleh Candida cylindracea dan Rhizopus delemar dalam media buffer berair) dan melaporkan bahwa hasil asilasi L-homoserin dan L-serin agak rendah, sementara tidak terjadi asilasi L-treonin dan LET.
Banyak peneliti telah mendukung penggunaan substrat yang murah dan tersedia untuk sintesis AAS yang hemat biaya. Soo dkk. mengklaim bahwa pembuatan surfaktan berbahan dasar minyak sawit bekerja paling baik dengan lipoenzim yang diimobilisasi. Mereka mencatat bahwa hasil produk akan lebih baik meskipun reaksinya memakan waktu lama (6 hari). Gerova dkk. menyelidiki sintesis dan aktivitas permukaan kiral N-palmitoyl AAS berdasarkan metionin, prolin, leusin, treonin, fenilalanin dan fenilglisin dalam campuran siklik/rasemat. Pang dan Chu menjelaskan sintesis monomer berbasis asam amino dan monomer berbasis asam dikarboksilat dalam larutan. Serangkaian ester poliamida berbasis asam amino yang fungsional dan dapat terbiodegradasi disintesis melalui reaksi kokondensasi dalam larutan.
Cantaeuzene dan Guerreiro melaporkan esterifikasi gugus asam karboksilat Boc-Ala-OH dan Boc-Asp-OH dengan alkohol dan diol alifatik rantai panjang, dengan diklorometana sebagai pelarut dan agarosa 4B (Sepharose 4B) sebagai katalis. Dalam penelitian ini, reaksi Boc-Ala-OH dengan alkohol lemak hingga 16 karbon memberikan hasil yang baik (51%), sedangkan untuk Boc-Asp-OH 6 dan 12 karbon lebih baik, dengan hasil yang sesuai sebesar 63% [64 ]. 99,9%) dengan rendemen berkisar antara 58% hingga 76%, yang disintesis melalui pembentukan ikatan amino dengan berbagai alkilamin rantai panjang atau ikatan ester dengan alkohol lemak oleh Cbz-Arg-OMe, di mana papain bertindak sebagai katalis.
5.2.2 Sintesis surfaktan asam amino/peptida berbasis gemini
Surfaktan gemini berbasis asam amino terdiri dari dua molekul AAS rantai lurus yang dihubungkan satu sama lain melalui kelompok pengatur jarak. Ada 2 skema yang mungkin untuk sintesis kemoenzimatik surfaktan berbasis asam amino tipe gemini (Gambar 6 dan 7). Pada Gambar 6, 2 turunan asam amino direaksikan dengan senyawa sebagai gugus pengatur jarak dan kemudian dimasukkan 2 gugus hidrofobik. Pada Gambar 7, 2 struktur rantai lurus dihubungkan secara langsung oleh kelompok pengatur jarak bifungsional.
Perkembangan paling awal dari sintesis asam lipoamino gemini yang dikatalisis enzim dipelopori oleh Valivety et al. Yoshimura dkk. menyelidiki sintesis, adsorpsi dan agregasi surfaktan gemini berbasis asam amino berdasarkan sistin dan n-alkil bromida. Surfaktan yang disintesis dibandingkan dengan surfaktan monomer yang sesuai. Faustino dkk. menggambarkan sintesis AAS monomer berbasis urea anionik berdasarkan L-sistin, D-sistin, DL-sistin, L-sistein, L-metionin dan L-sulfoalanin serta pasangan gemininya melalui konduktivitas, tegangan permukaan kesetimbangan, dan kestabilan. -menyatakan karakterisasi fluoresensinya. Hal ini menunjukkan bahwa nilai cmc gemini lebih rendah dengan membandingkan monomer dan gemini.
Gbr.6 Sintesis gemini AAS menggunakan turunan AA dan spacer, dilanjutkan dengan penyisipan gugus hidrofobik
Gambar.7 Sintesis AAS gemini menggunakan spacer bifungsional dan AAS
5.2.3 Sintesis asam amino gliserolipid/surfaktan peptida
Surfaktan asam amino/peptida gliserolipid adalah kelas baru asam amino lipid yang merupakan analog struktural dari gliserol mono- (atau di-) ester dan fosfolipid, karena strukturnya berupa satu atau dua rantai lemak dengan satu asam amino yang terkait dengan tulang punggung gliserol. oleh ikatan ester. Sintesis surfaktan ini dimulai dengan pembuatan gliserol ester asam amino pada suhu tinggi dan dengan adanya katalis asam (misalnya BF 3). Sintesis yang dikatalisis enzim (menggunakan hidrolase, protease, dan lipase sebagai katalis) juga merupakan pilihan yang baik (Gambar 8).
Sintesis konjugat arginin gliserida dilaurylated yang dikatalisis oleh enzim menggunakan papain telah dilaporkan. Sintesis konjugat ester diasilgliserol dari asetilarginin dan evaluasi sifat fisikokimianya juga telah dilaporkan.
Gbr.8 Sintesis konjugat asam amino mono dan diasilgliserol
pengatur jarak: NH-(CH2)10-NH: senyawaB1
pengatur jarak: NH-C6H4-NH: senyawaB2
pengatur jarak: CH2-CH2: senyawaB3
Gbr.9 Sintesis amfifil simetris yang berasal dari Tris(hidroksimetil)aminometana
5.2.4 Sintesis surfaktan asam amino/peptida berbasis bola
Amfifil tipe bola berbasis asam amino mengandung 2 asam amino yang terikat pada rantai hidrofobik yang sama. Franceschi dkk. menggambarkan sintesis amfifil tipe bola dengan 2 asam amino (D- atau L-alanin atau L-histidin) dan 1 rantai alkil dengan panjang berbeda dan menyelidiki aktivitas permukaannya. Mereka membahas sintesis dan agregasi amfifili tipe bola baru dengan fraksi asam amino (menggunakan asam β-amino atau alkohol yang tidak umum) dan kelompok pengatur jarak C12 -C20. Asam β-amino yang jarang digunakan dapat berupa asam amino gula, asam amino turunan azidotimin (AZT), asam amino norbornena, dan alkohol amino turunan AZT (Gambar 9). sintesis amfifil tipe bola simetris yang berasal dari tris(hidroksimetil)aminometana (Tris) (Gambar 9).
06 Sifat fisikokimia
Telah diketahui bahwa surfaktan berbasis asam amino (AAS) bersifat beragam dan serbaguna serta memiliki penerapan yang baik dalam banyak aplikasi seperti kelarutan yang baik, sifat emulsifikasi yang baik, efisiensi tinggi, kinerja aktivitas permukaan yang tinggi dan ketahanan yang baik terhadap air sadah (ion kalsium). toleransi).
Berdasarkan sifat surfaktan asam amino (misalnya tegangan permukaan, cmc, perilaku fasa, dan suhu Krafft), kesimpulan berikut dicapai setelah penelitian ekstensif - aktivitas permukaan AAS lebih unggul daripada aktivitas permukaan surfaktan konvensional.
6.1 Konsentrasi Misel Kritis (cmc)
Konsentrasi misel kritis adalah salah satu parameter penting surfaktan dan mengatur banyak sifat aktif permukaan seperti pelarutan, lisis sel dan interaksinya dengan biofilm, dll. Secara umum, peningkatan panjang rantai ekor hidrokarbon (peningkatan hidrofobisitas) menyebabkan penurunan dalam nilai cmc larutan surfaktan, sehingga meningkatkan aktivitas permukaannya. Surfaktan berbahan dasar asam amino biasanya memiliki nilai cmc yang lebih rendah dibandingkan surfaktan konvensional.
Melalui kombinasi berbeda dari kelompok kepala dan ekor hidrofobik (amida mono-kationik, Amida bi-kationik, ester berbasis Amida bi-kationik), Infante dkk. mensintesis tiga AAS berbasis arginin dan mempelajari cmc dan γcmc (tegangan permukaan pada cmc), menunjukkan bahwa nilai cmc dan γcmc menurun dengan bertambahnya panjang ekor hidrofobik. Dalam penelitian lain, Singare dan Mhatre menemukan bahwa cmc surfaktan N-α-acylarginine menurun dengan meningkatnya jumlah atom karbon ekor hidrofobik (Tabel 1).
Yoshimura dkk. menyelidiki cmc surfaktan gemini berbasis asam amino yang diturunkan dari sistein dan menunjukkan bahwa cmc menurun ketika panjang rantai karbon dalam rantai hidrofobik ditingkatkan dari 10 menjadi 12. Peningkatan lebih lanjut panjang rantai karbon menjadi 14 mengakibatkan peningkatan cmc, yang menegaskan bahwa surfaktan gemini rantai panjang memiliki kecenderungan agregat yang lebih rendah.
Faustino dkk. melaporkan pembentukan misel campuran dalam larutan berair surfaktan gemini anionik berdasarkan sistin. Surfaktan gemini juga dibandingkan dengan surfaktan monomer konvensional yang sesuai (C 8 Cys). Nilai cmc campuran lipid-surfaktan dilaporkan lebih rendah dibandingkan dengan surfaktan murni. surfaktan gemini dan 1,2-diheptanoyl-sn-gliseril-3-fosfokolin, fosfolipid pembentuk misel yang larut dalam air, memiliki cmc pada tingkat milimolar.
Shrestha dan Aramaki menyelidiki pembentukan misel mirip cacing viskoelastik dalam larutan berair campuran surfaktan anionik-nonionik berbasis asam amino tanpa adanya garam campuran. Dalam penelitian ini, N-dodesil glutamat ditemukan memiliki suhu Krafft yang lebih tinggi; namun, ketika dinetralkan dengan asam amino basa L-lisin, ia menghasilkan misel dan larutan mulai berperilaku seperti cairan Newton pada 25 °C.
6.2 Kelarutan dalam air yang baik
Kelarutan AAS dalam air yang baik disebabkan oleh adanya tambahan ikatan CO-NH. Hal ini membuat AAS lebih mudah terurai secara hayati dan ramah lingkungan dibandingkan surfaktan konvensional. Kelarutan asam N-asil-L-glutamat dalam air bahkan lebih baik karena adanya 2 gugus karboksilnya. Kelarutan Cn(CA) 2 dalam air juga baik karena terdapat 2 gugus ionik arginin dalam 1 molekul, sehingga menghasilkan adsorpsi dan difusi yang lebih efektif pada antarmuka sel dan bahkan penghambatan bakteri yang efektif pada konsentrasi yang lebih rendah.
6.3 Suhu Krafft dan titik Krafft
Suhu Krafft dapat dipahami sebagai perilaku kelarutan spesifik surfaktan yang kelarutannya meningkat tajam di atas suhu tertentu. Surfaktan ionik cenderung menghasilkan hidrat padat yang dapat mengendap di air. Pada suhu tertentu (yang disebut suhu Krafft), biasanya terjadi peningkatan kelarutan surfaktan yang dramatis dan terputus-putus. Titik Krafft suatu surfaktan ionik adalah suhu Krafftnya dalam cmc.
Karakteristik kelarutan ini biasanya terlihat pada surfaktan ionik dan dapat dijelaskan sebagai berikut: kelarutan monomer bebas surfaktan dibatasi di bawah suhu Krafft sampai titik Krafft tercapai, dimana kelarutannya meningkat secara bertahap karena pembentukan misel. Untuk menjamin kelarutan sempurna, formulasi surfaktan perlu disiapkan pada suhu di atas titik Krafft.
Suhu Krafft AAS telah dipelajari dan dibandingkan dengan suhu surfaktan sintetik konvensional. Shrestha dan Aramaki mempelajari suhu Krafft AAS berbasis arginin dan menemukan bahwa konsentrasi misel kritis menunjukkan perilaku agregasi dalam bentuk pra-misel di atas 2-5 ×10-6 mol-L -1 diikuti dengan pembentukan misel normal ( Ohta et al. mensintesis enam jenis N-hexadecanoyl AAS yang berbeda dan membahas hubungan antara suhu Krafft dan residu asam amino.
Dalam percobaan, ditemukan bahwa suhu Krafft N-hexadecanoyl AAS meningkat dengan berkurangnya ukuran residu asam amino (pengecualian fenilalanin), sedangkan panas kelarutan (penyerapan panas) meningkat dengan berkurangnya ukuran residu asam amino (dengan pengecualian glisin dan fenilalanin). Disimpulkan bahwa baik pada sistem alanin maupun fenilalanin, interaksi DL lebih kuat dibandingkan interaksi LL dalam bentuk padat garam N-hexadecanoyl AAS.
Brito dkk. menentukan suhu Krafft dari tiga seri surfaktan berbasis asam amino baru menggunakan mikrokalorimetri pemindaian diferensial dan menemukan bahwa mengubah ion trifluoroasetat menjadi ion iodida menghasilkan peningkatan suhu Krafft yang signifikan (sekitar 6 °C), dari 47 °C menjadi 53 ° C. Kehadiran ikatan rangkap cis dan ketidakjenuhan yang ada pada turunan Ser rantai panjang menyebabkan penurunan suhu Krafft secara signifikan. n-Dodecyl glutamat dilaporkan memiliki suhu Krafft yang lebih tinggi. Namun, netralisasi dengan asam amino basa L-lisin menghasilkan pembentukan misel dalam larutan yang berperilaku seperti cairan Newton pada 25 °C.
6.4 Tegangan permukaan
Tegangan permukaan surfaktan berhubungan dengan panjang rantai bagian hidrofobiknya. Zhang dkk. menentukan tegangan permukaan natrium kokoil glisinat dengan metode pelat Wilhelmy (25±0,2)°C dan menentukan nilai tegangan permukaan pada cmc sebesar 33 mN-m -1 , cmc sebesar 0,21 mmol-L -1. Yoshimura dkk. menentukan tegangan permukaan asam amino tipe 2C n Cys berdasarkan tegangan permukaan bahan aktif permukaan berbasis 2C n Cys. Ditemukan bahwa tegangan permukaan pada cmc menurun dengan bertambahnya panjang rantai (hingga n = 8), sedangkan trennya sebaliknya untuk surfaktan dengan n = 12 atau lebih panjang rantai.
Pengaruh CaC1 2 terhadap tegangan permukaan surfaktan berbasis asam amino dikarboksilasi juga telah dipelajari. Dalam penelitian ini, CaC1 2 ditambahkan ke larutan berair dari tiga surfaktan tipe asam amino dikarboksilasi (C12 MalNa 2, C12 AspNa 2, dan C12 GluNa 2). Nilai dataran tinggi setelah cmc dibandingkan dan ditemukan bahwa tegangan permukaan menurun pada konsentrasi CaC1 2 yang sangat rendah. Hal ini disebabkan pengaruh ion kalsium terhadap susunan surfaktan pada antarmuka gas-air. tegangan permukaan garam N-dodecylaminomalonate dan N-dodecylaspartate, sebaliknya, juga hampir konstan hingga konsentrasi 10 mmol-L -1 CaC1 2. Di atas 10 mmol-L -1, tegangan permukaan meningkat tajam karena terbentuknya pengendapan garam kalsium surfaktan. Untuk garam dinatrium N-dodesil glutamat, penambahan CaC1 2 secara moderat mengakibatkan penurunan tegangan permukaan yang signifikan, sedangkan peningkatan konsentrasi CaC1 2 secara terus-menerus tidak lagi menyebabkan perubahan yang signifikan.
Untuk menentukan kinetika adsorpsi AAS tipe gemini pada antarmuka gas-air, tegangan permukaan dinamis ditentukan dengan menggunakan metode tekanan gelembung maksimum. Hasil penelitian menunjukkan bahwa untuk waktu pengujian yang paling lama, tegangan permukaan dinamis 2C 12 Cys tidak mengalami perubahan. Penurunan tegangan permukaan dinamis hanya bergantung pada konsentrasi, panjang ekor hidrofobik, dan jumlah ekor hidrofobik. Peningkatan konsentrasi surfaktan, penurunan panjang rantai serta jumlah rantai mengakibatkan peluruhan lebih cepat. Hasil yang diperoleh untuk konsentrasi C n Cys yang lebih tinggi (n = 8 hingga 12) ditemukan sangat dekat dengan γ cmc yang diukur dengan metode Wilhelmy.
Dalam penelitian lain, tegangan permukaan dinamis natrium dilauril sistin (SDLC) dan natrium didecamino sistin ditentukan dengan metode pelat Wilhelmy, dan sebagai tambahan, tegangan permukaan kesetimbangan larutan berairnya ditentukan dengan metode volume tetesan. Reaksi ikatan disulfida juga diselidiki lebih lanjut dengan metode lain. Penambahan merkaptoetanol ke dalam larutan 0,1 mmol-L -1SDLC menyebabkan peningkatan tegangan permukaan secara cepat dari 34 mN-m -1 menjadi 53 mN-m -1. Karena NaClO dapat mengoksidasi ikatan disulfida SDLC menjadi gugus asam sulfonat, tidak ada agregat yang teramati ketika NaClO (5 mmol-L -1 ) ditambahkan ke larutan SDLC 0,1 mmol-L -1. Hasil mikroskop elektron transmisi dan hamburan cahaya dinamis menunjukkan tidak ada agregat yang terbentuk dalam larutan. Tegangan permukaan SDLC ditemukan meningkat dari 34 mN-m -1 menjadi 60 mN-m -1 selama periode 20 menit.
6.5 Interaksi permukaan biner
Dalam ilmu kehidupan, sejumlah kelompok telah mempelajari sifat getaran campuran AAS kationik (surfaktan berbasis diacylgliserol arginin) dan fosfolipid pada antarmuka gas-air, yang akhirnya menyimpulkan bahwa sifat non-ideal ini menyebabkan prevalensi interaksi elektrostatis.
6.6 Properti agregasi
Hamburan cahaya dinamis biasanya digunakan untuk menentukan sifat agregasi monomer berbasis asam amino dan surfaktan gemini pada konsentrasi di atas cmc, menghasilkan diameter hidrodinamik DH (= 2R H ). Agregat yang dibentuk oleh C n Cys dan 2Cn Cys relatif besar dan mempunyai skala sebaran yang luas dibandingkan dengan surfaktan lainnya. Semua surfaktan kecuali 2C 12 Cys biasanya membentuk agregat sekitar 10 nm. ukuran misel surfaktan gemini secara signifikan lebih besar dibandingkan dengan surfaktan monomeriknya. Peningkatan panjang rantai hidrokarbon juga menyebabkan peningkatan ukuran misel. ohta dkk. menggambarkan sifat agregasi tiga stereoisomer berbeda dari N-dodesil-fenil-alanil-fenil-alanin tetrametilamonium dalam larutan air dan menunjukkan bahwa diastereoisomer memiliki konsentrasi agregasi kritis yang sama dalam larutan air. Iwahashi dkk. diselidiki dengan dikroisme sirkular, NMR dan osmometri tekanan uap. Pembentukan agregat kiral dari asam N-dodecanoyl-L-glutamat, N-dodecanoyl-L-valin dan metil esternya dalam pelarut yang berbeda (seperti tetrahidrofuran, asetonitril, 1,4 -dioksan dan 1,2-dikloroetana) dengan sifat rotasi diselidiki dengan dikroisme melingkar, NMR dan osmometri tekanan uap.
6.7 Adsorpsi antarmuka
Adsorpsi antarmuka surfaktan berbasis asam amino dan perbandingannya dengan surfaktan konvensional juga merupakan salah satu arah penelitian. Misalnya, sifat adsorpsi antarmuka ester dodesil asam amino aromatik yang diperoleh dari LET dan LEP diselidiki. Hasilnya menunjukkan bahwa LET dan LEP masing-masing menunjukkan luas antarmuka yang lebih rendah pada antarmuka gas-cair dan pada antarmuka air/heksana.
Bordes dkk. menyelidiki perilaku larutan dan adsorpsi pada antarmuka gas-air dari tiga surfaktan asam amino dikarboksilasi, garam dinatrium dari dodesil glutamat, dodesil aspartat, dan aminomalonat (masing-masing dengan 3, 2, dan 1 atom karbon di antara dua gugus karboksil). Menurut laporan ini, cmc surfaktan dikarboksilasi adalah 4-5 kali lebih tinggi dibandingkan garam dodesil glisin monokarboksilasi. Hal ini disebabkan oleh pembentukan ikatan hidrogen antara surfaktan dikarboksilasi dan molekul tetangganya melalui gugus amino di dalamnya.
6.8 Fase perilaku
Fase kubik terputus-putus isotropik diamati untuk surfaktan pada konsentrasi yang sangat tinggi. Molekul surfaktan dengan gugus kepala yang sangat besar cenderung membentuk agregat dengan kelengkungan positif yang lebih kecil. merek dkk. mempelajari perilaku fase sistem 12Lys12/12Ser dan 8Lys8/16Ser (lihat Gambar 10), dan hasilnya menunjukkan bahwa sistem 12Lys12/12Ser memiliki zona pemisahan fase antara daerah larutan misel dan vesikular, sedangkan sistem 8Lys8/16Ser Sistem 8Lys8/16Ser menunjukkan transisi berkelanjutan (wilayah fase misel memanjang antara wilayah fase misel kecil dan wilayah fase vesikel). Perlu diperhatikan bahwa untuk wilayah vesikel pada sistem 12Lys12/12Ser, vesikel selalu hidup berdampingan dengan misel, sedangkan wilayah vesikel pada sistem 8Lys8/16Ser hanya memiliki vesikel.
Campuran katanionik dari surfaktan berbasis lisin dan serin: pasangan 12Lys12/12Ser simetris (kiri) dan pasangan 8Lys8/16Ser asimetris (kanan)
6.9 Kemampuan pengemulsi
Kouchi dkk. menguji kemampuan pengemulsi, ketegangan antarmuka, dispersibilitas, dan viskositas N-[3-dodesil-2-hidroksipropil]-L-arginin, L-glutamat, dan AAS lainnya. Dibandingkan dengan surfaktan sintetik (konvensional nonionik dan amfoter), hasilnya menunjukkan bahwa AAS memiliki kemampuan pengemulsi yang lebih kuat dibandingkan surfaktan konvensional.
Baczko dkk. mensintesis surfaktan asam amino anionik baru dan menyelidiki kesesuaiannya sebagai pelarut spektroskopi NMR berorientasi kiral. Serangkaian turunan L-Phe atau L-Ala amfifilik berbasis sulfonat dengan ekor hidrofobik berbeda (pentil~tetradesil) disintesis dengan mereaksikan asam amino dengan o-sulfobenzoat anhidrida. Wu dkk. garam natrium yang disintesis dari asil N-lemak AAS danmenyelidiki kemampuan emulsifikasinya dalam emulsi minyak dalam air, dan hasilnya menunjukkan bahwa surfaktan ini bekerja lebih baik dengan etil asetat sebagai fase minyak dibandingkan dengan n-heksana sebagai fase minyak.
6.10 Kemajuan dalam sintesis dan produksi
Ketahanan terhadap air sadah dapat dipahami sebagai kemampuan surfaktan untuk menahan keberadaan ion seperti kalsium dan magnesium dalam air sadah, yaitu kemampuan untuk menghindari pengendapan ke dalam sabun kalsium. Surfaktan dengan ketahanan air sadah yang tinggi sangat berguna untuk formulasi deterjen dan produk perawatan pribadi. Ketahanan air sadah dapat dievaluasi dengan menghitung perubahan kelarutan dan aktivitas permukaan surfaktan dengan adanya ion kalsium.
Cara lain untuk mengevaluasi ketahanan terhadap air sadah adalah dengan menghitung persentase atau gram surfaktan yang diperlukan agar sabun kalsium yang terbentuk dari 100 g natrium oleat dapat terdispersi dalam air. Di daerah dengan tingkat kesadahan air yang tinggi, konsentrasi ion kalsium dan magnesium serta kandungan mineral yang tinggi dapat membuat beberapa aplikasi praktis menjadi sulit. Seringkali ion natrium digunakan sebagai ion lawan surfaktan anionik sintetik. Karena ion kalsium divalen terikat pada kedua molekul surfaktan, hal ini menyebabkan surfaktan lebih mudah mengendap dari larutan sehingga mengurangi kemungkinan terjadinya detergensi.
Kajian ketahanan air sadah AAS menunjukkan bahwa ketahanan asam dan air sadah sangat dipengaruhi oleh penambahan gugus karboksil, dan ketahanan asam dan air sadah semakin meningkat seiring bertambahnya panjang gugus penjarak antara kedua gugus karboksil. . Urutan ketahanan asam dan air sadah adalah C 12 glisinat < C 12 aspartat < C 12 glutamat. Dengan membandingkan ikatan amino dikarboksilasi dan surfaktan amino dikarboksilasi, ditemukan bahwa kisaran pH surfaktan amino dikarboksilasi lebih lebar dan aktivitas permukaannya meningkat dengan penambahan asam dalam jumlah yang sesuai. Asam amino N-alkil dikarboksilasi menunjukkan efek pengkhelat dengan adanya ion kalsium, dan C12 aspartat membentuk gel putih. c 12 glutamat menunjukkan aktivitas permukaan yang tinggi pada konsentrasi Ca 2+ yang tinggi dan diharapkan dapat digunakan dalam desalinasi air laut.
6.11 Dispersibilitas
Dispersibilitas mengacu pada kemampuan surfaktan untuk mencegah penggabungan dan sedimentasi surfaktan dalam larutan.Dispersibilitas merupakan sifat penting dari surfaktan yang membuatnya cocok untuk digunakan dalam deterjen, kosmetik dan obat-obatan.Zat pendispersi harus mengandung ikatan ester, eter, urea, atau amino antara gugus hidrofobik dan gugus hidrofilik terminal (atau di antara gugus hidrofobik rantai lurus).
Umumnya, surfaktan anionik seperti alkanolamido sulfat dan surfaktan amfoter seperti midosulfobetaine khususnya efektif sebagai bahan pendispersi sabun kalsium.
Banyak upaya penelitian telah menentukan dispersibilitas AAS, dimana N-lauroyl lisin ditemukan kurang kompatibel dengan air dan sulit digunakan untuk formulasi kosmetik.Dalam seri ini, asam amino basa tersubstitusi N-asil memiliki dispersibilitas yang luar biasa dan digunakan dalam industri kosmetik untuk meningkatkan formulasi.
07 Toksisitas
Surfaktan konvensional, terutama surfaktan kationik, sangat beracun bagi organisme perairan. Toksisitas akutnya disebabkan oleh fenomena interaksi adsorpsi-ion surfaktan pada antarmuka sel-air. Penurunan cmc surfaktan biasanya menyebabkan adsorpsi antar muka surfaktan yang lebih kuat, yang biasanya mengakibatkan peningkatan toksisitas akut. Peningkatan panjang rantai hidrofobik surfaktan juga menyebabkan peningkatan toksisitas akut surfaktan.Kebanyakan AAS rendah atau tidak beracun bagi manusia dan lingkungan (terutama bagi organisme laut) dan cocok untuk digunakan sebagai bahan makanan, obat-obatan, dan kosmetik.Banyak peneliti telah menunjukkan bahwa surfaktan asam amino lembut dan tidak menyebabkan iritasi pada kulit. Surfaktan berbahan dasar arginin diketahui kurang beracun dibandingkan surfaktan konvensional.
Brito dkk. mempelajari sifat fisikokimia dan toksikologi amfifil berbasis asam amino dan [turunan dari tirosin (Tyr), hidroksiprolin (Hyp), serin (Ser) dan lisin (Lys)] pembentukan vesikel kationik secara spontan dan memberikan data tentang toksisitas akutnya terhadap Daphnia magna (IC 50). Mereka mensintesis vesikel kationik dari dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB)/turunan Lys dan/atau campuran turunan Ser-/Lys dan menguji ekotoksisitas dan potensi hemolitiknya, menunjukkan bahwa semua AAS dan campuran yang mengandung vesikelnya kurang beracun dibandingkan surfaktan konvensional DTAB. .
Rosa dkk. menyelidiki pengikatan (asosiasi) DNA dengan vesikel kationik berbasis asam amino yang stabil. Tidak seperti surfaktan kationik konvensional, yang seringkali tampak beracun, interaksi surfaktan asam amino kationik tampaknya tidak beracun. AAS kationik didasarkan pada arginin, yang secara spontan membentuk vesikel stabil dalam kombinasi dengan surfaktan anionik tertentu. Inhibitor korosi berbasis asam amino juga dilaporkan tidak beracun. Surfaktan ini mudah disintesis dengan kemurnian tinggi (hingga 99%), biaya rendah, mudah terurai secara hayati, dan larut sempurna dalam media air. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa surfaktan asam amino yang mengandung sulfur lebih unggul dalam penghambatan korosi.
Dalam penelitian terbaru, Perinelli dkk. melaporkan profil toksikologi rhamnolipid yang memuaskan dibandingkan dengan surfaktan konvensional. Rhamnolipid diketahui bertindak sebagai peningkat permeabilitas. Mereka juga melaporkan efek rhamnolipid pada permeabilitas epitel obat makromolekul.
08 Aktivitas antimikroba
Aktivitas antimikroba surfaktan dapat dinilai dengan konsentrasi penghambatan minimum. Aktivitas antimikroba surfaktan berbasis arginin telah dipelajari secara rinci. Bakteri Gram negatif ditemukan lebih resisten terhadap surfaktan berbasis arginin dibandingkan bakteri Gram positif. Aktivitas antimikroba surfaktan biasanya meningkat dengan adanya ikatan hidroksil, siklopropana atau tak jenuh dalam rantai asil. Castillo dkk. menunjukkan bahwa panjang rantai asil dan muatan positif menentukan nilai HLB (keseimbangan hidrofilik-lipofilik) suatu molekul, dan hal ini berpengaruh pada kemampuannya untuk mengganggu membran. Nα-acylarginine metil ester adalah kelas penting surfaktan kationik lainnya dengan aktivitas antimikroba spektrum luas dan mudah terurai secara hayati serta memiliki toksisitas rendah atau tidak sama sekali. Studi interaksi surfaktan berbahan dasar Nα-acylarginine metil ester dengan 1,2-dipalmitoyl-sn-propyltrioxyl-3-fosforilkolin dan 1,2-ditetradecanoyl-sn-propyltrioxyl-3-fosforilkolin, membran model, dan dengan organisme hidup di Ada tidaknya hambatan eksternal menunjukkan bahwa golongan surfaktan ini mempunyai sifat antimikroba yang baik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa surfaktan mempunyai aktivitas antibakteri yang baik.
09 Sifat reologi
Sifat reologi surfaktan memainkan peran yang sangat penting dalam menentukan dan memprediksi penerapannya di berbagai industri, termasuk makanan, farmasi, ekstraksi minyak, produk perawatan pribadi dan perawatan rumah. Banyak penelitian telah dilakukan yang membahas hubungan viskoelastisitas surfaktan asam amino dengan cmc.
10 Aplikasi dalam industri kosmetik
AAS digunakan dalam formulasi banyak produk perawatan pribadi.potasium N-cocoyl glisinat terbukti lembut di kulit dan digunakan dalam pembersihan wajah untuk menghilangkan lumpur dan riasan. n-Acyl-L-glutamic acid memiliki dua gugus karboksil, yang membuatnya lebih larut dalam air. Di antara AAS tersebut, AAS berbahan dasar asam lemak C 12 banyak digunakan dalam pembersihan wajah untuk menghilangkan lumpur dan riasan. AAS dengan rantai C 18 digunakan sebagai pengemulsi dalam produk perawatan kulit, dan garam N-Lauryl alanine diketahui menghasilkan busa krim yang tidak mengiritasi kulit sehingga dapat digunakan dalam formulasi produk perawatan bayi. AAS berbahan dasar N-Lauryl yang digunakan dalam pasta gigi memiliki detergensi yang baik seperti sabun dan khasiat penghambat enzim yang kuat.
Selama beberapa dekade terakhir, pilihan surfaktan untuk kosmetik, produk perawatan pribadi, dan obat-obatan berfokus pada toksisitas rendah, kelembutan, kelembutan saat disentuh, dan keamanan. Konsumen produk ini sangat sadar akan potensi iritasi, toksisitas, dan faktor lingkungan.
Saat ini, AAS digunakan untuk memformulasi banyak sampo, pewarna rambut, dan sabun mandi karena banyak keunggulannya dibandingkan produk tradisional dalam kosmetik dan produk perawatan pribadi.Surfaktan berbasis protein memiliki sifat yang diperlukan untuk produk perawatan pribadi. Beberapa AAS mempunyai kemampuan membentuk film, sementara yang lain mempunyai kemampuan berbusa yang baik.
Asam amino merupakan faktor pelembab alami yang penting di stratum korneum. Ketika sel-sel epidermis mati, mereka menjadi bagian dari stratum korneum dan protein intraseluler secara bertahap terdegradasi menjadi asam amino. Asam amino ini kemudian diangkut lebih jauh ke dalam stratum korneum, di mana mereka menyerap lemak atau zat mirip lemak ke dalam stratum korneum epidermis, sehingga meningkatkan elastisitas permukaan kulit. Sekitar 50% faktor pelembab alami pada kulit terdiri dari asam amino dan pirolidon.
Kolagen, bahan kosmetik yang umum, juga mengandung asam amino yang menjaga kelembutan kulit.Masalah kulit seperti kulit kasar dan kusam sebagian besar disebabkan oleh kekurangan asam amino. Sebuah penelitian menunjukkan bahwa mencampurkan asam amino dengan salep dapat meredakan luka bakar pada kulit, dan area yang terkena kembali ke keadaan normal tanpa menjadi bekas luka keloid.
Asam amino juga terbukti sangat berguna dalam merawat kutikula yang rusak.Rambut kering dan tidak berbentuk mungkin mengindikasikan penurunan konsentrasi asam amino pada stratum korneum yang rusak parah. Asam amino memiliki kemampuan menembus kutikula ke batang rambut dan menyerap kelembapan dari kulit.Kemampuan surfaktan berbasis asam amino ini membuatnya sangat berguna dalam sampo, pewarna rambut, pelembut rambut, kondisioner rambut, dan adanya asam amino membuat rambut kuat.
11 Aplikasi dalam kosmetik sehari-hari
Saat ini, terdapat peningkatan permintaan terhadap formulasi deterjen berbahan dasar asam amino di seluruh dunia.AAS dikenal memiliki kemampuan membersihkan, berbusa, dan melembutkan kain yang lebih baik, sehingga cocok untuk deterjen rumah tangga, sampo, sabun mandi, dan aplikasi lainnya.AAS amfoter yang diturunkan dari asam aspartat dilaporkan sebagai deterjen yang sangat efektif dengan sifat pengkelat. Penggunaan bahan deterjen yang terdiri dari asam N-alkyl-β-aminoethoxy terbukti dapat mengurangi iritasi kulit. Formulasi deterjen cair yang terdiri dari N-cocoyl-β-aminopropionate telah dilaporkan sebagai deterjen yang efektif untuk noda minyak pada permukaan logam. Surfaktan asam aminokarboksilat, C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONa, juga telah terbukti memiliki detergensi yang lebih baik dan digunakan untuk membersihkan tekstil, karpet, rambut, kaca, dll. Asam 2-hidroksi-3-aminopropionat-N,N- Turunan asam asetoasetat diketahui mempunyai kemampuan pengompleksan yang baik sehingga memberikan stabilitas terhadap bahan pemutih.
Persiapan formulasi deterjen berdasarkan N-(N'-long-chain acyl-β-alanyl)-β-alanine telah dilaporkan oleh Keigo dan Tatsuya dalam paten mereka untuk kemampuan dan stabilitas pencucian yang lebih baik, busa mudah pecah dan pelunakan kain yang baik . Kao mengembangkan formulasi deterjen berdasarkan N-Acyl-1 -N-hydroxy-β-alanine dan melaporkan iritasi kulit yang rendah, ketahanan air yang tinggi, dan daya menghilangkan noda yang tinggi.
Perusahaan Jepang Ajinomoto menggunakan AAS yang rendah racun dan mudah terurai berdasarkan asam L-glutamat, L-arginin, dan L-lisin sebagai bahan utama dalam sampo, deterjen, dan kosmetik (Gambar 13). Kemampuan aditif enzim dalam formulasi deterjen untuk menghilangkan pengotoran protein juga telah dilaporkan. N-asil AAS yang berasal dari asam glutamat, alanin, metilglisin, serin, dan asam aspartat telah dilaporkan penggunaannya sebagai deterjen cair yang sangat baik dalam larutan air. Surfaktan ini tidak meningkatkan viskositas sama sekali, bahkan pada suhu yang sangat rendah, dan dapat dengan mudah dipindahkan dari wadah penyimpanan alat pembusa untuk memperoleh busa yang homogen.
Waktu posting: 09-Jun-2022