[科普中国]-绿色表面活性剂

绿色表面活性剂是指由天然或再生资源加工的，对人体刺激性小和易于生物降解的表面活性剂 。大量使用表面活性剂还会对生态系统产生潜在的危害。为了满足人们日益增强的保健需求，确保人类生存环境的可持续发展，开发对人体尽可能无毒无害及对生态环境无污染的绿色表面活性剂势在必行。1

简介随着科学技术的发展和人类生活质量的提高，服务于环境保护、医疗卫生、文化体育等“以人为本”的化工产业将形成一批新的经济增长点。由于人们环保意识的不断提高，相当一批化工产品不仅将面临生产技术升级，而且要求产品具有较好的环保特征及高技术功能。与人们生活息息相关，渗透到国民经济各个部门的表面活性剂工业，无论是生产还是使用过程中都涉及到环境友好问题。正是为了适应这种需要，绿色表面活性剂应运而生。 “绿色”标记产品，最早由美国制造商提出，之后得到公众的支持。 1993年10月，美国政府颁布文件要求政府部门采购和使用有益环境的产品，然而这种产品的定义以及标准至今难以确定。总的概念认为，绿色表面活性剂是由天然可再生资源加工而成的对人体刺激小、易生物降解的表面活性剂。2

绿色表面活性剂一般是由天然再生资源加工成的具有两亲性结构的物质，对人体刺激小，易生物降解。但也有一些绿色表面活性剂是在普通表面活性剂的基础上进行结构修饰（如引入一些特殊基团），有的是对一些本来不具有表面活性的物质进行结构修饰,还有一些是合成的具有全新结构的表面活性剂。绿色表面活性剂具有天然、温和以及刺激性小等优良特点。同传统表面活性剂一样，绿色表面活性剂具有亲水基和憎水基，但却具有高效强力去污性、优良的配伍性及良好的环境相容性，并表现出良好的乳化性、洗涤性、增溶性、润湿性、溶解性和稳定性等。3

典型的绿色表面活性剂生物表面活性剂生物表面活性剂是微生物在代谢过程中分泌出的具有一定生物活性的次级代谢产物。与合成表面活性剂一样，生物表面活性剂由亲水基和疏水基两部分组成，但生物表面活性剂比合成表面活性剂更具有潜在的优势： （1）可生物降解，不会造成再污染；

（2）无毒或低毒；

（3） 一般不致敏、可消化，因此可用于化妆品和食品的添加剂；

（4）可以用工业废物生产，有利于环境污染治理；

（5）具有更好的环境相容性和起泡性，在极端温度、p H 值、盐浓度下具有更高的选择性和专一性；

（6）结构多样，有可能适用于特殊领域。

最初人们对生物表面活性剂感兴趣，主要是由于其具有高效、低毒以及无污染等优点，可替代化学表面活性剂。近年来研究发现，生物表面活性剂除具有表面活性的功能外，还具有潜在的抗菌活性，包括抗真菌、抗细菌、抗支原体和抗病毒等活性，此外，还可用在免疫调节分子、黏合剂、疫苗及基因治疗等方面。

目前，国内外只有少数几种生物表面活性剂产品走向市场，大多数仍处于实验研究阶段，这主要是由于它的经济成本较高影响了其广泛应用。但是，随着生物技术的不断进步和生物工程的发展，人们对生物表面活性剂，尤其是对产生生物表面活性剂菌株研究的不断深入，有望在将来大规模应用具有商业价值的生物表面活性剂。

可降解型表面活性剂可降解型表面活性剂又叫做 tempory （暂时性）表面活性剂，或可控半衰期表面活性剂（surfactantswith controlled half-live）。可降解型表面活性剂最初的定义是指在完成其应用功能后,通过酸、碱、盐、热或光的作用能分解成非表面活性物质，或转变成新表面活性化合物的一类表面活性剂。近年来，对可降解表面活性剂的定义已发生变化。环境影响已成为新型表面活性剂发展的主要推动力，生物降解性也已成为判断表面活性剂好坏的重要指标。

可降解型表面活性剂具有很好的环保性能，这些表面活性剂可以解除一些复杂情况。例如,使用可降解型表面活性剂在乳液聚合中可以不产生泡沫，或者使用后可形成稳定的乳液等。存在于此类表面活性剂中的分子极性基和疏水基之间的弱键断裂后，可分解出水溶性和非水溶性两种产物，而它们一般都可以通过后续的标准化操作过程去除。这一方法在有机合成和各种生物化学领域很有用途。可降解表面活性剂的优势还在于其裂解产物具有的新功能。例如，用于个人护理用品的某种表面活性剂，它在使用后可以分解生成对皮肤有益的产物，这种分解后衍生出新功能性的表面活性剂有时被称做功能性表面活性剂。表面活性剂在一定条件下裂解成非活性产物，能适用于一些特殊应用领域，如生物制药领域。而能形成泡囊或微乳液的可裂解型表面活性剂可用于制药，满足代谢物无毒的需要。

反应型表面活性剂反应型表面活性剂是指带有反应基团的表面活性剂，它能与所吸附的基体发生化学反应而永久地键合到基体表面，从而对基体发挥表面活性作用，同时成为基体的一部分，它可以解决许多传统表面活性剂的不足。

反应型表面活性剂至少应包括两个特征：它是表面活性剂；它能参与化学反应，而且反应后也不丧失其表面活性。反应型表面活性剂除了包括亲水基和亲油基外，还应包括反应基团。3

应用农药加工中的应用如常规表面活性剂一样，根据亲水基团的荷电性质，绿色表面活性剂也可分为阴离子型、阳离子型、两性型和非离子型。由于具有两亲分子的典型结构，绿色表面活性剂具有常规表面活性剂的所有特点；但与常规表面活性剂不同的是，该类表面活性剂大多来源于天然原料，因此具有较低的生物毒性、良好的环境相容性和较快的生物降解速率。目前，农药中应用较多的绿色表面活性剂主要可分为以下几类：脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐（AEC）、α-烯基磺酸盐（AOS）、烷基糖苷（APG）等。

农药水基制剂的开发符合国际农药制剂发展的趋势，具有明显的经济效益和社会效益，已经引起了人们越来越多的关注。水基制剂的开发离不开表面活性剂的应用。在水乳剂中，表面活性剂的加入量一般在6%～ 8%左右；而在微乳剂中,表面活性剂的添加量更高，一般在15%～ 20%左右。一方面，大量的表面活性剂的应用给生态环境带来潜在的危害，如传统农药剂型中常用的烷基酚聚氧乙烯醚(NP)系列表面活性剂的生物降解率仅为0%～ 9%，且降解产物烷基酚毒性更大，连续使用会造成土壤的累积性污染，影响土壤酸碱性，导致肥效下降；应用烷基苯磺酸钠（LAS）的农药制剂被雨水冲刷后会造成河流或灌溉沟渠的泡沫泛滥；含有磷酸盐的农药制剂则会造成河流湖泊水质的“富营养化”。另一方面，这些表面活性剂的生产往往需要大量的合成化学品，生产过程中产生较多的副产物，对环境造成危害。

选择适当的绿色表面活性剂代替传统表面活性剂作为农药乳化剂和增效剂，能规避使用残留带来的污染问题，有利于环境保护。国内外研究者致力于研究环境友好的表面活性剂在农药制剂加工中的应用，如烷基糖苷(APG)在水包油水乳剂加工中的应用；由脂肪醇聚氧乙烯醚改性的脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐在多种农药乳液体系中的应用。4

制药工业中的应用传统表面活性剂在制药工业中应用时的缺点表现为配伍性和润湿性差，并且会与药品中的其他成分作用而危害人体。绿色表面活性剂无毒、低刺激性，不会与药剂中的其他成分作用对人体产生副作用，而且与药物具有良好的配伍。绿色表面活性剂可在微乳剂和气雾剂中做乳化剂，在片剂和丸剂中做润湿剂，用于生物膜模拟及药物科学中，能够对药物进行靶向定位，在肺部进行蛋白质转移的喷雾剂型药物中加入MECA后，可提高其药物活性旧。研究表明，药物在未加入MECA气化20 min后，其活性只有原来的50%，而在加入MECA气化20 min后，其活性可提高至原来的70%。加入绿色表面活性剂，可对不溶于水的蛋白质起到增溶作用；在抗原免疫蛋白转运系统中加入MECA，可作为增溶剂和稳定剂，使该蛋白质溶于水，而不溶于蛋白质。

洗涤剂中的应用而用绿色表面活性剂制成的洗涤剂比传统的洗涤剂具有更好的洗涤性和抗硬水性。部分绿色表面活性剂遇到钙、镁离子会产生沉淀，但是并不影响绿色表面活性剂的洗涤效果。原因在于这些绿色表面活性剂遇到钙、镁离子后会形成一个亚稳定的胶束，在胶束的周围聚集着一定量的钙、镁离子。除此之外的绿色表面活性剂根本就不与钙、镁离子反应生成沉淀。绿色表面活性剂不管是作为主表面活性剂还是作为助表面活性剂都有明显的增效作用(提高发泡能力、增强洗涤效果、增强溶解性等)。绿色表面活性剂与传统表面活性剂以一定的比例混合后，表现出优良的协同效应，增强绿色表面活性剂的应用效果。绿色表面活性剂APG在餐洗液中应用时，与相同剂量的传统洗涤剂相比，洗盘数明显增多，而且残留量小。绿色表面活性剂MEC具有优良的发泡能力。这种特性使其在水硬度较强的条件下，其活性也基本不受影响。同时，它还是很好的钙皂分散剂，能够增强肥皂的溶解度，并且提高肥皂的洗涤能力。

环境工程中的应用传统表面活性剂在使用的过程中由于生物降解性差，具有一定的毒性，在使用后一般不被处理就被排放到环境中。由于传统表面活性剂难以生物降解，形成长期的残留，严重地影响了环境生态系统。而绿色表面活性剂具有优良的生物降解性和物化性能等特点。这些特点决定了绿色表面活性剂适合于环境工程领域。如，为了消除土壤中有机污染物，可用绿色表面活性剂使土壤中的有机污染物分散、增溶、乳化，使污染物在最短的时间内实现生物降解，甚至完全消失。APG的生物降解性良好，在废水厂模拟生物降解实验中达到了OECD（欧洲共同体经济合作与发展组织）纠的要求。在生态学方面，APG对周围动、植物的毒性很低，在整个生命周期中对周围环境产生的危害也很小。5

本词条内容贡献者为:

杨剑虹 - 教授 - 西南大学