Biosurfactantes: qué son, cómo se producen y para qué sirven

Los biosurfactantes son compuestos biológicos que tienen la capacidad de reducir la tensión superficial del agua y de emulsionar sustancias insolubles en ella, como el aceite o la grasa. Estos compuestos son producidos por microorganismos como bacterias, levaduras y hongos, que los excretan o los retienen en sus membranas celulares.

Los biosurfactantes tienen muchas ventajas sobre los surfactantes sintéticos, que son derivados químicos del petróleo. Los biosurfactantes son:

• Biodegradables: se descomponen fácilmente en el medio ambiente sin dejar residuos tóxicos.
• Biológicamente activos: tienen propiedades antimicrobianas, antivirales, antifúngicas y antitumorales.
• Ecológicos: se obtienen de fuentes renovables y no contaminan el agua ni el suelo.
• Económicos: se pueden producir a partir de residuos orgánicos o subproductos industriales.

Tipos de biosurfactantes

Los biosurfactantes se pueden clasificar según la naturaleza de su carga eléctrica en la parte polar o cabeza, que es la que interactúa con el agua. Así, podemos distinguir entre:

• Biosurfactantes aniónicos: tienen carga negativa en la cabeza, como los sulfatos o los fosfatos.
• Biosurfactantes catiónicos: tienen carga positiva en la cabeza, como los aminos o los amonios.
• Biosurfactantes anfóteros: tienen ambas cargas en la cabeza, como las betainas o las fosfatidiletanolaminas.
• Biosurfactantes no iónicos: no tienen carga eléctrica en la cabeza, como los alcoholes o los ésteres.

También se pueden clasificar según su naturaleza química en:

• Biosurfactantes glucolípidos: tienen una parte de azúcar y otra de lípido en su estructura. Son los más abundantes y efectivos. Ejemplos son los ramnolípidos, los trealósidos o los sofárolidos.
• Biosurfactantes lipoproteínas y lipopéptidos: tienen una parte de proteína y otra de lípido en su estructura. Tienen actividad biocida y se usan en cosméticos y productos farmacéuticos. Ejemplos son las surfactinas, las iturinas o las viscosinas.
• Biosurfactantes poliméricos: son cadenas largas de moléculas repetidas que forman estructuras complejas. Tienen alta estabilidad y se usan en aplicaciones industriales. Ejemplos son los emulsanes, los alginatos o los xantanos.
• Biosurfactantes particulados: son partículas sólidas o líquidas que contienen biosurfactantes en su superficie. Tienen alta capacidad de adsorción y se usan en biorremediación y biocatálisis. Ejemplos son las liposomas, las vesículas o las nanopartículas.

Producción de biosurfactantes

La producción de biosurfactantes implica el cultivo de microorganismos productores en condiciones óptimas de temperatura, pH, oxígeno y nutrientes. Los microorganismos pueden ser seleccionados de fuentes naturales o modificados genéticamente para mejorar su rendimiento.

Los sustratos utilizados para alimentar a los microorganismos pueden ser diversos, desde azúcares simples hasta residuos orgánicos o subproductos industriales. Algunos ejemplos son la melaza, el almidón, el suero de leche, el aceite vegetal o el glicerol.

Los biosurfactantes se pueden extraer del caldo de cultivo mediante diferentes métodos, como la precipitación con ácidos o sales, la extracción con solventes orgánicos, la adsorción en resinas o la ultrafiltración.

Aplicaciones de los biosurfactantes

Los biosurfactantes tienen múltiples aplicaciones en diversos sectores, como:

• Recuperación mejorada de petróleo: los biosurfactantes aumentan la movilidad del petróleo atrapado en los poros de las rocas, facilitando su extracción.
• Biorremediación de suelos y aguas: los biosurfactantes solubilizan y movilizan los contaminantes orgánicos, como los hidrocarburos o los metales pesados, favoreciendo su degradación por los microorganismos.
• Industria alimentaria: los biosurfactantes mejoran la estabilidad, el sabor y la textura de los alimentos, y también actúan como conservantes naturales.
• Industria farmacéutica: los biosurfactantes tienen propiedades terapéuticas, como la cicatrización de heridas, la inhibición de patógenos o la liberación controlada de fármacos.
• Industria cosmética: los biosurfactantes tienen propiedades hidratantes, emolientes, antienvejecimiento y antiinflamatorias, y se usan como ingredientes activos o excipientes en cremas, champús, geles o dentífricos.
• Industria agroquímica: los biosurfactantes tienen propiedades herbicidas, pesticidas y fungicidas, y se usan como agentes de control biológico o como aditivos para mejorar la eficacia de los productos químicos.

Conclusión

Los biosurfactantes son compuestos biológicos que tienen la capacidad de reducir la tensión superficial del agua y de emulsionar sustancias insolubles en ella. Son producidos por microorganismos que se pueden cultivar a partir de fuentes renovables y no contaminantes. Los biosurfactantes tienen muchas ventajas sobre los surfactantes sintéticos, ya que son biodegradables, biológicamente activos, ecológicos y económicos. Los biosurfactantes tienen múltiples aplicaciones en diversos sectores, como la recuperación mejorada de petróleo, la biorremediación de suelos y aguas, la industria alimentaria, la industria farmacéutica, la industria cosmética y la industria agroquímica.

Referencias

• Biosurfactantes: qué son, clasificación, producción y aplicaciones
• Biosurfactantes: Producción y aplicaciones – The Kolabtree Blog