当你洗手的时候，或者洗衣服的时候，或者洗厨房地板的时候，你几乎总是会使用一种包装在色彩鲜艳的盒子里的商品。

这个盒子可能会向你保证，它里面的物质会为你做所有的工作，还能保护你免受几乎肯定会死于细菌感染。这种产品可能会是传统上由动物脂肪和碱液制成的肥皂，或者是合成洗涤剂。

最重要的这些清洁剂的成分就是所谓的表面活性剂。表面活性剂是一种降低液体表面张力、两种液体之间的界面张力或液体与固体之间的界面张力的化合物。正因为这一特点，他们非常善于把泥土从不需要的地方解放出来。

在后一种情况下，比如你的脏地板，这些化学物质会在它们悬浮于其中的溶剂液体(如水)和任何固体(如灰尘)之间的边界处定向。

它们的分子有疏水的尾巴和亲水的头，这就是它们的用途:不水的尾巴会附着在泥土上，而亲水的头会朝向水，从而把泥土举起来悬浮在可以带走的地方。

当这种“两亲性”分子圈成一个球，其被称为胶束。此相同的行为在整个生物体展出，作为糖脂或磷脂的定向成所谓的双层形式膜。

事实上，人们认为这种自组织行为在地球上复杂生命的最初阶段起着关键作用。

这些分子的基本组成成分是脂类，包括各种脂肪、蜡、甾醇、脂溶性维生素和其他化合物。糖脂是一种与糖结合的脂肪分子。在你的身体里，它们是重要的能量来源。此外，它们还存在于细胞膜的外面，在那里它们对化学识别、细胞膜稳定性和细胞连接形成组织至关重要。

由这些物质组成的表面活性剂不仅仅用于清洁。这一相同的机制使油漆更容易在物体表面、肥料在作物上、润滑剂在机器零件上、药物更容易进入我们的身体。

2008年，全球生产了1300万吨表面活性剂，带动了一个数十亿美元的市场。

回到基础知识

只是在过去40年里，合成化学物质才取代了肥皂中的天然成分。今天，大多数表面活性剂是由不可再生的石油资源制成的。

美国每年生产数十亿磅这样的产品，其中大部分是用于清洁的洗涤剂。其中许多在处理后不易分解——有些甚至可以保存70-100年——而且人们对其长期毒性也产生了担忧。

很难想象，现代社会会重新使用动物脂肪来生产这些产品，但它可能会重新使用更多的天然成分。

亚利桑那大学(UA)的一个由Jeanne Pemberton领导的研究小组正在对此进行调查。他们正在研究糖脂的使用，或以糖为基础的脂肪，作为一种绿色替代品，以取代现在排列在我们的食品杂货店货架上和填满我们的工业仓库的原料。

重要的是，他们正在调查的生物表面活性剂合成过程中，可以扩展到大规模生产的要求，并允许调整为特定的应用公式常见的细菌中发现。

UA的团队是跨学科的，依靠分析化学家Pemberton和她的同事——环境微生物学家和毒理学家——的专业知识来系统地设计、合成和表征一系列新的糖脂表面活性剂。

该团队首先检查了一系列糖脂的结构，选择了在溶液或表面上具有最佳表面活性剂性能的候选糖脂。使用单变量绿色指标设计合成配方，然后评估测试配方的生物降解性和毒性。

最后的候选人筛选进一步在体外模型的眼睛刺激。其目的是发现新的结构-功能关系，并推动分子设计向前发展。

应对NSF的科学国家计划他说，使用生物表面活性剂的最大障碍是难以大量生产。

因此，联合航空集团正在研究如何扩大这种生产以满足工业需求。扩大生产的两种基本方法是要么在发酵罐中烹煮细菌和原料，要么合成分子。UA团队选择了后者。

他们也在研究如何定制这些表面活性剂。

Pemberton说:“这非常令人兴奋，因为它为你提供了根据需要调整分子特性的机会。”“你可以通过控制分子结构来控制性能。”

迎合“药妆品”

环境微生物学家Raina Maier看到了广阔的发展前景，不仅仅是更多的生物表面活性剂，而是更多种类的分子。

她在最近的《科学国家》(Science Nation)节目中表示:“我们只是……用我们迄今为止研究过的生物表面活性剂来敷衍了事。”

她推测，这些分子的第一个常见用途将是在利基市场，如化妆品或医疗清洁剂。

实际上，化妆品和个人护理市场是梅尔和彭伯顿与首席执行官切特•博克斯利(Chett Boxley)共同创立的一家公司的重点。Glycosurf LLC成立于2013年，当时它在亚利桑那大学(University of Arizona)接受了Tech Launch Arizona的开发资金。

它为那些在“药妆”产品(如保湿霜、抗氧化剂、美白霜、抗衰老霜和防晒霜)的研发项目中有更环保标准的公司提供成批的鼠李糖脂作为研究原料。

鼠李糖脂是一种脂质，与一种天然的脱氧糖分子(鼠李糖)结合。脱氧糖是一种羟基被氢取代的糖。在自然界中，它是由一种普通细菌产生的，铜绿假单胞菌这种植物包括鼠李属植物(鼠李属植物)，鼠李属植物因此得名。

鼠李糖脂不仅用于化妆品和清洁剂，还用于重金属和废油的生物修复铜绿假单胞菌。它们在工业生产过程中普遍使用，通常是用发酵过程中的细菌生产的。

它们通常是用大豆油、皂液、废大豆油或鸡脂肪作为碳源生产的，但也可以用各种农业废料生产。

在Glycosurf，它们是用一种专有的合成工艺生产的，该公司声称随后的优势包括质量控制(95%的纯产品)和客户公司较低的制造成本，因为省去了发酵的更常见步骤。

它以鼠李糖为基础，然后通过附着选定的脂质来定制分子。鼠李糖用于食品调味工业，特别是作为合成草莓风味的原料。来源包括加工中国槐树的干花蕾，而一般不到1000升的散装成本在每升1美元左右。

果胶已上报绿色化学的博客预计到2018年，全球表面活性剂市场的收入将超过410亿美元，每年增长4.5%。

生物表面活性剂预期包括这种增长，因为消费者的越来越多的部分，尤其是在小众市场，更加关注吸收到自己的身体的材料和更广泛的环境。

看到糖作为表面活性剂在更广泛的清洁、润滑和材料应用中的应用将是非常甜蜜的。