Bio-mydełka – cz. 1.

„Bio-”, „Eko-”, „Nano-”.  Przyznacie mi chyba rację, że te trzy przedrostki, dodane do nazwy produktu od razu kojarzą się z lepszą jakością, a tym samym sprawiają, że jesteśmy gotowi zapłacić za niego dużo więcej niż normalnie. No weźmy na przykład bioaktywną ekopoduszkę z nanowłókien. Mogę się założyć, że jeśli coś takiego jest na rynku (lub byłoby) to zasługuje na cenę co najmniej trzycyfrową i to niekoniecznie z jedynką z przodu.

Powie ktoś „ot, taka moda z ostatnich lat”. Zapewne tak, ale trzeba przyznać, że wyjątkowo trwała. A zdradzę Wam jeszcze, że w świecie nauki też ta moda panuje. Wystarczy prześledzić tytuły artykułów naukowych i częstotliwość pojawiania się w nich tych przedrostków, aby zauważyć, że ich liczba zdecydowanie przewyższa średnią.

Bio- czyli naturalnie

Spośród tej trójki, przedrostek „bio-” jest mimo wszystko najczęściej stosowany w sposób uzasadniony. Jesli przyjmiemy, że możemy nim opatrzyć dowolny rzeczownik, czasownik czy przymiotnik który ma związek z biologią, z produktami pochodzenia naturalnego itp. to w większości przypadków przedrostek ten jest całkiem na miejscu.

I tu możemy przejść do tytułowego „bio-mydełka”. Z góry zaznaczam, że nie jest moim celem podważanie jakości produktów, które już są pod podobną nazwą na rynku. Są one, jak twierdzą producenci, wykonane z samych naturalnych składników i mają prawo do tej nazwy. No dobrze, ale sam proces ich produkcji naturalny nie jest.

Jak powstaje mydło?

W wielkim uproszczeniu mydło powstaje ze zmieszania ługu sodowego lub potasowego (chemicznie mówiąc wodorotlenku sodu, NaOH, lub potasu, KOH) z dowolnym tłuszczem. Dawniej nie stosowano czystego wodorotlenku, ale popiół drzewny czyli potaż, który zawierał stosunkowo dużo tlenków i wodorotlenków¹.

W wyniku reakcji między nimi powstaje glicerol i sole kwasów tłuszczowych. Choć mydłami chemicy okreslają zwykle tylko te sole, to mydło, jako produkt zwykle zawiera także wspomniany glicerol, skądinąd powszechnie występujący w różnych innych kosmetykach. Stąd po zajściu wymienionej reakacji (zwanej jakże by inaczej „reakcją zmydlania tłuszczy”) teoretycznie już mamy gotowe mydło.

Piszę „teoretycznie” ponieważ takie mydło „leżakuje” jeszcze jakiś czas. Jest to czas niezbędny, by dwutlenek węgla (obecny naturalnie w powietrzu) zareagował z resztkami wodorotlenków obecnymi w tej masie mydlanej. W rezultacie, ze żrącego ługu powstaje już bezpieczny dla nas i naszej skóry węglan (sodu lub potasu). Oczywiście w produkcji przemysłowej proces „dojrzewania” mydła jest sztucznie przyspieszany, głównie poprzez zobojętnianie mydła dodatkiem słabych kwasów.

Bio-mydełko do kwadratu

Czy jest jednak możliwe takie mydło „bio” do kwadratu, czyli z naturalnych składników powstałe w naturalny sposób? W naturze mydła praktycznie nie występują. Ale jeżeli spojrzymy na sprawę szerzej, to znajdą się całkiem naturalne substancje o podobnych właściwościach, a więc też będące związkami powierzchniowo czynnymi, tj. surfaktantami, wykazującymi m.in. właściwości piorące.

Mowa tu o biosurfaktantach. Określenie to stosuje się zwykle do wszystkich surfaktantów powstających w komórkach żywych, ale czasem jest zawężane tylko do surfaktantów produkowanych przez… bakterie. Tak, tak, te kojarzące się z chorobami (choć przecież nie tylko) małe komóreczki są zdolne wytwarzać bardzo ciekawe związki, takie jak np. ramnolipidy czy glikopeptydy.

Kiedy spojrzycie na ilustrację pokazującą strukturę chemiczną klasycznego mydła i jednego z ramnolipidów od razu dostrzeżecie jak bardzo się te cząsteczki różnią. Niemniej obie są surfaktantami – mają część hydrofilową (to zwykle rejony cząsteczki, gdzie jest sporo atomów tlenu) i hydrofobową (zazwyczaj długie łańcuchy węglowodorowe).

Z perspektywy chemika ramnolipidy do produkty reakcji cukru, tj. ramnozy, z kwasami tłuszczowymi. Trzeba jednak pamiętać, że w żywych komórkach proces ten przebiega poprzez zajście po kolei kilkudziesięciu różnych reakcji chemicznych.

Tajna broń bakterii

Taka synteza kosztuje komórkę bakterii sporo materiału i energii. Dlaczego więc to robi? Otóż są dwie główne przyczyny. Po pierwsze biosurfaktanty są zdolne do tworzenia emulsji, co jest szczególnie przydatne w przypadku, kiedy menu danego gatunku bakterii obfituje w związki nierozpuszczalne w wodzie, np. oleje spożywcze lub mineralne. Zamiast więc „podjadać” od spodu pływającą na powierzchni hodowli wielką kroplę oleju komórka wytwarza biosurfaktanty i rozbija olej na mikroskopowej wielkości kropelki, które są zawieszone w całej objętości hodowli. Słowem bakterie produkują coś na kształt własnego płynu do zmywania naczyń (który właśnie tak działa). Dzięki temu więcej komórek ma łatwiejszy dostęp do pożywienia.

To zjawisko jest niezwykle dla nas cenne, jeśli tą zjadaną substancją są węglowodory. W sytuacji rozlania się na wodzie np. oleju napędowego (podczas uszkodzenia cysterny czy wielkiego tankowca) uaktywniają się właśnie takie mikroorganizmy, które są zdolne do zjadania oleju (mówiąc mądrzej jego „degradacji”). Wiele z nich to właśnie bardzo wydajni producenci omawianych biosurfaktantów, które służą nie tylko im, ale też innym mikroorganizmom zdolnym do usuwania węglowodorów.

Inny powód, dla którego niektóre bakterie produkują biosurfaktanty, jest zgoła bardzie wyrafinowany. Najpierw przypomnijmy sobie budowę błony otaczającej każdą żywą komórkę. Błona ta różni się składem w zależności od rodzaju mikroorganizmu, ale zawsze jej podstawowym elementem jest dwuwarstwa fosfolipidowa, o której wspominałem opowiadając o fosforze. Fosfolipidy jak wiecie to pochodna lipidów, pospolicie zwanych tłuszczami.

I już kojarzycie do czego zmierzam? Surfaktanty, nie tylko te „bio”, są zdolne, przy odpowiednio wysokim stężeniu, do rozpuszczania błony komórkowej, a bez niej każda komórka ginie. Voila! Innymi słowy bakterie produkują biosurfaktanty, żeby wytępić konkurencję, tj. inne gatunki mikroorganizmów znajdujące się w pobliżu. Taka chemiczna broń masowego rażenia w skali mikro. Notabene część stosowanych przez nas antybiotyków to także biosurfaktanty. Jednocześnie, praktycznie każdy surfaktant ma, silniejsze lub słabsze, działanie biobójcze.

Rozpisałem się i niestety nie udało mi się opowiedzieć wszystkiego. Ale nie martwcie się, za tydzień ciąg dalszy opowieści, tym razem na temat „mydełek” produkowanych już nie przez mikro, a przez duże, wręcz ogromne organizmy 😉

Wojciech Smułek