生物基表面活性剂的应用

２００６年第３期　牙夤＝【．业　生物基表面活性剂的应用　王杰聂荣春徐初阳　（安徽理工大学材料系安徽淮南２３２００１）　摘要：简要概述生物基表面活性剂烷基糖苷的物理性能和溶解性、表面活性、安　全性和生物降解等性能，重点介绍其作为表面活性剂在衣用洗涤剂、餐具洗涤剂、化妆　品、食品工业、生物化工和农药增效剂等方面的应用，同时指出烷基糖苷可进一步衍生　化，从而拓宽其应用领域。　关键词：生物基表面活性剂；烷基糖苷　Ｌ化剂；聚氨酯　烷基糖苷（ＡＰＧ）是近几年迅速发展起来的新　一纯烷基糖苷为白色粉末，实际产品为奶油色或　淡黄色。极易吸水，在水中有一定的溶解度，故市场　上的商品一般配成５０％的水溶液。烷基糖苷也较　易溶于常用有机溶剂，在酸碱性溶液中呈现出优良　的相容性、稳定性和表面活性，尤其在无机成分较高　的活性溶剂中　Ｊ。　代绿色表面活性剂，兼有普通非离子和阴离子表　面活性剂的优点，高表面活性、非常优良的生态学和　毒理学性质以及出众的物理化学性质和配伍性能，　尤其是它的毒性、与皮肤的相容性及其生物降解性　都给许多化学品的配制带来了新概念…。因此，特　别适用于与人体皮肤接触的洗涤用品和个人护理用　品。此外，在食品工业、生物化工和农用化学品等方　面可作功能性助剂。　１烷基糖苷的特性　１．１物理性能和溶解性　烷基糖苷的物理性质与脂肪醇的碳链长度、碳　链的正构或异构、糖的种类以及聚合度密切相关，其　熔点随产品分子中碳链的增长而升高，甚至有的高　烷基糖苷还没融化时就开始分解了，说明烷基糖苷　受热易分解和变色　。　１．２表面活性　５蒋子铎，刘安华．高级氧化过程的研究与进展，现代化工，　１９９１，５（５）：１４—１８　ＩＩ　Ｗｅｎｙｕ　Ｙｅ，Ｔｉｅｆｅｎｇ　Ｃｈｅｎｇ，Ｑｉｎｇ　Ｙｅ，ｅｔ　ｌ　ｈ叩ａＨ　ｍ　ａｎｄ仃ｉａｂ０ｌ０ｇｉ—　ｅａｌ　ｐｒｏｐｅ—ｉｓ　ｏｆｔｅｅｔｒａｆｌｕｏ￣ｃ　ａｅｉｄｍｏ　ｄｉｉｅｄＴｉｆ０２　ｎａｎｏｐａｒｔｉｄｅｓ　ａｓｌｕｂｒｉ・　６张淑霞，李建保，张波，ＴｉＯ２颗粒表面无机包覆的研究进展．　化学通报，２００１，（２）：７１－７４　ｃａｎ　ａｄｄｉｔｉｖｅｓ，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄＥ　一ｎｅｅｒｉｎｇ．２０（Ｂ，（３５９）：８２—８５　１２杨宗志，国外超细透明二氧化钛的生产，钒钛，１９９４（４）：　４５—５２　７常红，王京刚，纳米二氧化钛在环保领域中的应用．矿冶　，２００２，Ｉ１（４）：７３—７４　８　Ｈａｒａｄａ　ｋｅｎｊｉ，Ｈｉｓａｎａｇａ　Ｔｅｒｕａｋｉ，ｅｔ　ａ１．Ｐｈｏｔｏｅａｔｌｙｔａｉｃ　ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　．１３李大成，周大利，等．纳米ＴｉＯ２的应用．四川有色金属　２００２．４：１４—１６　ｎａｎｏｍｅｔｅｒ　ＴｉＯ２ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍｓ　ｐｒｅｖ，￣ｌ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｓｏｌ—ｇｅｌ　ｍｅｔｈｏ１．Ｗａ—ｔｅｒ　Ｒｅｓ．　１４许秀艳，付国柱，等．纳米ＴｉＯ２在涂料中的应用．全面腐蚀　控制．２００２，１５（２）：８　１５　Ｌａｗａｎｄｙ　Ｎ　Ｍ，Ｂａｌａｃｈａｎｄｒａｎ　Ｒ　Ｍ，Ｃｏｍｅｓ　Ａ　Ｓ　Ｌ，ｅｔ　１．Ｌａｓｅｒａ　ｓ＊ｃ—　１９９０．２４（Ｉ１）：１４１５—１４１７　８　Ｈｌｔ．ｙ．￣ａ　Ｋｅｎｊｉ，Ｈｉｓａｎａｇａ　Ｔｅｒｕａｋｉ，ｅｔ　ａ１．Ｐｈｏｔｏｃａｔｌｙｔａｌｃ　ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ｎａｎｏｍｅｔｅｒ　ＴｉＯ２　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｓｏｌ—ｇｅｌ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｗａ—ｔｅｒ　Ｒｅｓ．　ｉｔｏｎ　ｉｎ　ｓｔｒｏｎｇｌｙ　ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ　ｍｅｄｉａ．Ｎａｔｕｒｅ。１９９４（３６８）：４３６　１９９０。２４（Ｉ１）：１４１５—１４１７　１６包定华，顾蒙爽，邝安祥，等．Ｓ０ｌ—ｇｅｌ法合成ＴｉＯ２纳米粉球　和薄膜．无机材料学报，１９９６，Ｉ１（３）：４５３　１７　Ｗａｎｇ　Ｘ，Ｃｈｅｎ　Ｄ，ｂｌａ　Ｗ，ｅｔ　ａ１．ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅ　９姚建年，陈萍，藤岛昭．电解沉积成膜法制备氧化钼变色薄　膜的研究．感光科学与光化学，１９９６，（３）：２２４－２２５　１０　Ｊｉａｇｕｏ　Ｙｕ，Ｘｉｕｊｉａｎ　Ｚｈａｏ．Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ　ｏｎ　ｈｅ　ｐｈｏｔｔｏ—ｃ．ａｔｕ—　ｌｙｔｌｃ　ａｃｌｉｖｉｙ　ｏｆ　ｎｓｔＩｉｏｍｅｔｅｒ　ＴＩＯ２　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｓ　Ｍａｔｍｅｒｉａｌｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ．　ｎｄ　ｍａａｌｅｉｍｉｄｅ　ｃａｔｌｙｚｅｄ　ｂｙ　ｎａｎｏｅｒｙｓｔａａＵｉｎｅ　ｔｉｔａｎｉａ．Ｊ　Ａｐｐ］Ｐｏｌｙｍ　Ｓｅｉ。　１９９９．７１：６６５　２０００，（３５）：１２９３—１３０１　（收稿日期：２ｏｏ６年８月８日）　维普资讯 http://www.cqvip.com

５２　牙膏工业　２０Ｏ６年第３期　脂肪醇烷基碳链提供非极性的亲油基团，因此　通常烷基碳链长度大于８个碳的烷基糖苷才具有表　面活性和临界胶柬浓度（ＣＭＣ），而且随着烷基碳链　的增长，其表面张力明显降低，ＣＭＣ值也随之降低，　说明其活性显著提高。据文献报道，烷基糖苷与聚　２．１衣用洗涤剂　与阴离子表面活性剂间显著的增效作用、良好　的泡沫行为和低皮肤刺激性，使ＡＰＧ在洗涤剂中的　应用极为吸引人。而其由可再生性资源衍生和卓越　的生态学性质也给产品增加了新的亮点。　氧乙烯脂肪醇（ＬＡＥ）、直链烷基苯碘酸钠（ＬＡＳ）进　行实验比较得出十二脂肪醇烷基糖苷具有很好的表　ＡＰＧ对脂肪类和液体污垢有良好乳化力，对固　体污垢粒子有良好分散力。在以阴离子表面活性剂　面活性　’。　。　１．３安全性　现代社会对表面活性剂的毒副作用日益关注，　尤其是作为新表面活性剂的ＡＰＧ。表面活性剂及　其代谢产物对人体可能造成的毒副作用包括许多方　面，如急性毒性、慢性毒性、致畸性、变异性、致癌性、　致敏性等。通过对Ｃ　。　烷基糖苷的实验结果显示，　其ＬＤ　。￣＞３１２５ｍｇ／ｋｇ，刺激性较低，未发现存在变异　性和致敏性　。　从大多数文献看，除烷基酚醚外，一般非离子表　面活性剂都无明显毒性作用。可以认为ＡＰＧ在正　常使用浓度不会对人体造成毒性伤害，在限定值内　长期服用也不会引致病变。但ＡＰＧ欲作为食品乳　化剂使用还需严格必要时限的检验　Ｊ。　１．４生物降解性　能够被微生物降解是防止表面活性剂在环境中　累积达到危险浓度的重要消除机制。目前对表面活　性剂生物降解有各种测定方法，最常用的是通过封　闭培养瓶实验测定化合物的生物需氧量（ＢＯＤ）来　进行。另一个问题是降解过程中是否会形成难于生　物降解的代谢物。如用ＢＯＤ３０／ＣＯＤ比值做判断，　密闭瓶实验大于６０％，改进的ＯＥＣＤ实验大于　７０％，偶联实验大于９０％，代谢物实验大于　１００％Ｌ７，９／。通过实验，结合ＡＰＧ生态毒性等的全面　环境风险评估，认为ＡＰＧ只有很小的生态毒性。　２烷基糖苷的应用　烷基糖苷是一种非离子型表面活性剂，在所有　环境下都有极好的生物降解性，在好氧或厌氧下的　许多应用上，均有良好的生态毒性学形象。因此，烷　基糖苷是具有出色环境适应性、代表综合良好生态　和重要特征性质的新一代表面活性剂。从而使其在　日用化工、生物化工和农药等领域应用广泛。　为主的体系中加入ＡＰＧ能够进一步提高清洁性能，　这是由于ＡＰＧ可以配入含助剂或不含助剂的液体　或粉状洗涤剂中起到协同作用。ＡＰＧ与ＡＳ、ＡＢＳ、　ＡＯＳ、ＡＥＳ和ＡＥ等主要表面活性剂复配都有正协　同效应，在相当配伍区间还有增效作用　”　。　２．２餐具洗涤剂　餐具洗涤的典型污垢是脂肪、油脂、淀粉和蛋白　质混合物。ＡＰＧ与一些阴离子表面活性剂如ＳＡＳ　和ＡＥＳ等结合使用都表现出增效作用，而乙氧基化　脂肪酸类与ＡＥＳ等则没有增效用途。用ＡＰＧ和　ＡＥＳ或ＡＳ复配并加入碳酸盐类助剂制造的浓缩机　器餐具洗涤剂效果出众，而且对皮肤温和　。　通常中长链ＡＰＧ用于餐具洗涤剂洗涤性能最　佳。Ｃ。一Ｃ　。较短碳链ＡＰＧ对于植物油脂和石油化　工产品的洗涤十分有效。就此已开发出许多新型产　品，如特殊厨卫清洁剂、玻璃清洁剂等，都很受消费　者欢迎　。　２．３化妆品　化妆品对表面活性剂整个体系要求必须有良好　的生物降解性、水生生物毒性低、对皮肤和粘膜相容　性好、对眼睛粘膜刺激性低、无过敏性及变应原反　应、副产物或有毒物低（如二嗯烷、环氧乙烷、游离　胺和有机氯等）、有可再生的原料和无防腐剂等。　皮肤学和毒理学试验已证明，ＡＰＧ对表皮层、粘膜　和活细胞刺激性极低，非常适宜用做化妆品¨　。　烷基糖苷用做膏霜类护肤品的表面活性剂成分　具有很多优越性，除优越的乳化性能外，还兼有润　湿、保湿、柔软、滋润皮肤的功效。ＡＰＧ也可以和蜡　或某些酯类制成稳定的分散体，作为雪花膏的珠光　组分和常温配制珠光香波等。　２．４食品工业　我国近年来食品工业发展迅速，各种食品添加　剂的使用量和需求量都大幅度增长，其中以食品乳　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年第３期　牙膏工业　５３　化剂用量最大。在食品制造中乳化剂可以使油脂与　物基表面活性剂烷基糖苷的研究和应用具有更广阔　的前景。由于烷基糖苷分子中含有的葡萄糖环上有　水乳化分散，并兼有发泡、消泡、防粘和防脂肪凝聚　的作用，还具有使食品组分混合均匀和改善食品口　味的作用。其中品种主要有甘油脂肪酸酯，蔗糖脂　肪酸酯和山梨糖醇脂肪酸酯等以天然原料合成的表　面活性剂。烷基糖苷与这些表面活性剂有相近的性　质，烷基糖苷还具有良好的亲水性（ＨＬＢ＝１０～１９）。　游离的羟基，还可以进一步合成许多下游产物，使其　应用范围得到进一步的拓宽。总之，新一代绿色生　物基表面活性剂烷基糖苷已经很受人们青睐，同时　也获得了一定的市场，对它的工业化生产也将有更　加广阔的前景。　以烷基糖苷作为食品乳化剂不仅解决了我们食品乳　化剂只有亲油性（ＨＬＢ＝５～９）产品的问题，也增加　了产品的种类　。　２．５生物化工　烷基糖苷具有不易变性、紫外光穿透性能高等　特点，因而在膜蛋白的增溶、再构成的生物化学领域　中的作用和效果较好。同时，烷基糖苷还可用于细　胞色素Ｃ、ＲＮＡ聚合酶、视紫红质和脂肪酸等的精　制，使这些蛋白质稳定化。　２．６农药增效剂　烷基糖苷在农用化学品中可作为农药乳化剂，　分散剂，杀虫剂和除草剂的增效剂，还可以作农业薄　膜的防雾剂　。　专利报道了烷基糖苷可作杀虫剂或除草剂用增　效剂及农药组成物，其添加量为农药的１：０．５～１　为好。与一般的表面活性剂比较，烷基糖苷的添加　具有显著的除草和杀虫的增效作用　引。　２．７其他工业　有文献报道，烷基糖苷可以用作制备固体分散　体，用这种均匀分散体（悬乳液）可将固体涂在某些　表面上，以得到粘合好且平滑的涂层；另有资料介绍　了烷基糖苷还可用作塑料添加剂，如以聚多元醇为　引发剂生产强抗碱的聚氨酯泡沫塑料时，加入烷基　糖苷能明显提高终产品的热稳定性和阻燃性　。　烷基糖苷虽是稳定的化合物，但可利用糖基上　剩余的３个羟基进一步合成各种酯和其他衍生物　（如醚）。此外，烷基糖苷还可以合成烷氧基化合物　和季铵盐阳离子等等，它们的应用领域还有待进一　步开发研究。　３结束语　由于具有原料的可再生、价格低廉、资源丰富以　及很好的生物降解性、对环境友好等优点，新一代生　参考文献　１吴建国，马喜平。邱海燕．烷基多苷的应用［Ｊ］．日用化学工　业，２００４，３４（３）：１８１—１８３　２卢伟京．烷基聚葡萄糖苷的合成、性能与应用［Ｊ］．广西化　工，１９９７，２６，（１）：３２～３９　３阎福成．烷基糖苷表面活性剂及其工业生产［Ｊ】．辽宁化　工，１９９４（５）：３—８　４郑忠，胡纪华．表面活性剂的物理化学原理［Ｍ］．广东：华　南理工大学出版社，１９９７．１～２　５于浩．淀粉基表面活性剂的合成及应用［Ｊ］．淀粉与淀粉　糖，１９９４，（２）：１３—１６　６邹君，凌秀琴．淀粉基表在活性剂烷基糖苷的合成与应用　［Ｊ］．广西化纤通讯，２００１（２）：２８～３１　７孙岩．新型表面活性剂［Ｍ】．北京：化学工业出版社，　２ｏｏ３．２７６—２８５　８李和平，朱克庆．淀粉基表在活性剂烷基糖苷及其应用　［Ｊ］．化工进展，１９９７（５）：３１—３３　９于珍祥，马菊瑛．烷基多苷的现状与未来［Ｊ］．日用化学工　业，１９９６（２）：２９—３２　１０　Ｗｅｇｅｎｅｒ，Ｍ．Ｓｕｆｆａｃｔａｎｔｓ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｆｏｒ　ｍｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ　ｆｏｒ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｔｅｎｓｉｄｅ　Ｓｕｆａｅｔａｎｍ　Ｄｅｔｅｒｇｅｎｔｓ。２００１，３８　（１）：２４—２６。２８—２９　ＩＩ　Ｓｅｈｍｉｄ　Ｋ　Ｈ，Ｇｉｅｓｅｎ　Ｂ，Ｓｙｋｈｔｋ　Ａ　ｔｉｏｎｉｓｃｈｅｓ　ｔｅｎｓｉｄｇｅｍｉｓｅｈ［Ｐ］．ＤＥ　４００９５３３，１９９１—０９—２６　１２　Ｊｏｓｈｉ　Ｄａｖｉｄ　Ｐ，Ｍａｓｓｅｒ　Ｈｅｉｄｒｕｎ．Ｔｏｉｌｅｔ　ｓｏａｐ　ｂａｒ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｗｉｔｈ　８ｌｋｙｌｐｏｌｙｇｌｕｅｏｓｉｄｅ　ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ［Ｐ］．ＥＰ　０４６３９１２，１９９２－０１—１２　１３伍明华，陈焕饮．烷基多苷一种适用于化妆品的表面活性　剂［Ｊ］．香料香精化妆品，１９９６（４）：１８－２０　１４　Ａｄａｍｓ　Ｗ，Ｇｗｅｌｉｔ　Ｈ．Ｂａｋｅｒｙ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　ａｌｋｙｌ　ｇｌｙｃｏｓｉｄｅ　［Ｐ］．ＥＰ４０５３２８，１９９１　１５　Ｎａｍｂｕ　Ｈ，Ｍｉｎａｍｉ　Ｔ，Ａｍｉｙａ　Ｔ，Ｋｏｎｄｄ　Ａ．Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｆｏｒ　ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　ｏｐｌｙｍｅｒ　ｐａｒｔｉｌｃｅｓｗｉｔｈｉｍ　８ｒ［Ｐ］．ＥＰ　５９４００９，１９９４一ｏ２—２７　１６　Ｋｉｍ　Ｊ　Ｙ。Ｓｏｎｇ　Ｍ　Ｇ，Ｋｉｌｎ　Ｊ　Ｄ．Ｚｅｔａ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｏｆ　ｎａｎｏｂｕｂｂｌｅｓ　ｇｅｎｅｒａｔｅｄ　ｂｙ　ｕｌｔ￣ｔｓｏｎｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ａｑｕｅｏｕｓ　ａｌｋｙｌ　ｐｏｌｙｇｌｕｃｏｓｉｄｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ［Ｊ］．　Ｊ　Ｃｏｌｌｏｉｄ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｓｃｉ。２０００，２２３：２８５—２９１　（收稿日期：２００６年８月１６日）