向植物和微生物「索取」清洁力，拟建世界首座商业化鼠李糖脂工厂

人们日常健康和卫生所依赖的物质——遍布家家户户厨房和洗手间的各类洗涤剂，对生物体和生态系统的影响巨大。

洗涤剂是环境污染的主要驱动因素之一。在受污染的河流，一波又一波的有毒泡沫显示了其触目惊心的生态毒性。洗涤剂由不可生物降解的石化产品（如乙烯和丙烯）制成，这些无法被微生物分解的物质被排放到环境中，危害鱼类等生物。它们所含的磷酸盐、硫酸盐、硝酸盐和氯化物还会促进有毒藻类的大量繁殖，并通过食物链进行生物积累。除了危害自然，人们也很容易忽视其近在眼前的危险——即使在高度稀释的浓度下，合成洗涤剂也被证明会破坏人类肺细胞的形状和功能。

向可再生、毒性更低且可生物降解的洗涤剂成分转变是大势所趋。近年来，绿色化学品在洗涤剂领域迅速取得进展，不少老牌公司和新创业公司都在通过植物和微生物进行石化产品的替代创新。

近日，全球最大绿色化学品生产商之一 Evonik（赢创）宣布，已开始在斯洛伐克斯洛文尼亚的生物技术中心建设世界上第一座商业化鼠李糖脂生产工厂，价值数百万欧元。

Evonik 活跃于全球 100 多个国家，2021 年销售额为 150 亿欧元，营业利润为 23.8 亿欧元。其营养与护理部门的业务重点是健康和生活质量，为活性药物成分、医疗设备、人类和动物营养、个人护理、化妆品和家庭清洁开发差异化解决方案。在这些富有弹性的终端市场中，该部门在 2021 年的销售额为 35.6 亿欧元，拥有约 5300 名员工。

旨在成为高质量、可持续生物表面活性剂的先驱的 Evonik，于 2015 年便推出了一种发酵植物性表面活性剂，并很快被 Ecover 采用，Ecover 是现在欧洲超市中最引人注目的生物基清洁品牌之一。

Evonik 的前身——Evonik Fermas 成立于 1992 年，是 Degussa AG 和斯洛伐克公司 Biotika a.s. 的合资企业。起初，该公司使用生物技术生产用于动物饲料的氨基酸；随后，它制造了一系列基于发酵的用于动物营养、医药以及化妆品和个人护理的产品。接下来的几十年里，Evonik Fermas 继续增加新产品和投资，改进技术和基础设施。2016 年，Evonik Fermas 开启了第一家通过发酵生产可持续生物表面活性剂的试验工厂。

而新工厂的建立将使 Evonik 成为商业规模上高质量、可持续生物表面活性剂的先驱，并进一步增强该公司位于斯洛文尼亚 Ľupča 的工厂作为生物技术战略中心的地位。

鼠李糖脂作为生物表面活性剂，是清洁和个人护理产品的重要组成部分。它以欧洲玉米糖为主要原料，通过使用转基因假单胞菌 putida 细菌发酵糖制成，100% 生物基和 100% 可生物降解。

其低影响力的生命周期意味着它们是传统表面活性剂的可持续替代品；而其卓越的泡沫形成性能使其适用于家用清洁剂和个人护理产品，如洗发水和胶束水。它们令人愉悦的味道也使口腔护理产品（如牙膏）的配方成为可能，而没有强烈的味觉掩蔽成分。联合利华的智利洗洁精品牌 Quix 便使用该成分。

欧洲是可再生洗涤剂的最大市场。据估计，欧洲生产的洗涤剂 50% 为生物基。该形势在很大程度上要归功于欧盟第 648/2004 号法规，该法规限制了工业中的化石产品的应用。

与当今许多重要的化工行业一样，洗涤剂行业对化石成分的“热爱”始于 20 世纪 30 年代初。1931 年至 1932 年间，宝洁公司和德国的 Feinwaschmitte 销售了世界上第一种基于合成表面活性剂的洗涤剂。然而宝洁公司新产品对这种成分的采用很慢，直到第二次世界大战——美国海军需要一种与海水兼容的洗涤剂，而宝洁的配方符合要求，其成分能够与水性矿物质结合；后来，这笔合同为宝洁提供了进入战后消费市场的跳板，市场迅速接受了新型洗涤剂。

20 世纪 50 年代，可支配收入的增加和妇女进入劳动力市场推动了合成清洁剂的普及。这些大规模生产的化学品成为中产阶级舒适的象征，洗涤剂公司的积极营销活动进一步提高了这些强大的新型清洁剂的形象，到 1957 年，合成材料已经占据了美国洗涤剂市场的 90%。石化基洗涤剂仍然是化学工业有史以来最成功的商业创造之一。

（来源：Pixabay）

洗涤剂的核心——表面活性剂，也是世界上最重要和最广泛生产的工业化学品之一，其应用范围甚广，从洗涤剂、化妆品到农业。

而自然界也不乏天然表面活性剂的存在。事实上，它们如此之多，以至于偶尔会以漂浮在河流和湖泊表面上的泡沫可见——这是生物体分泌到土壤和水中的表面活性剂的产物，通常在将其大力“搅打”出来的暴风雨后出现。天然表面活性剂污染无毒，其来源包括植物、微生物。

在植物制造的许多不同的生物表面活性剂中，皂苷是最珍贵的。皂苷有不同的化学结构，存在于 100 多个维管植物家族中，如百合科、薯蓣科、龙舌兰科，以及一些海洋植物中。虽然一些研究人员发现它们在清洁性能上比石化原料合成化学品表现更好，但到目前为止，皂苷还没有成功商业化。联合利华和爱丁堡大学之间的一个联合研究项目目前正在开发潜在的制造方法。

磷脂是另一类植物表面活性剂，是在某些物种的根部渗出的粘液中发现的。植物受益于根系磷脂，因为它们改变了附近土壤颗粒的化学性质并降低了土壤水滴的表面张力，以利于根部吸收营养物质。与皂苷不同，磷脂在生物表面活性剂市场上已经很常见，特别是由脱胶大豆制成的商业卵磷脂，其他来源有大米、油菜籽、棉籽、棕榈、玉米、葵花籽油。生产环保化妆品和清洁剂的 Saraya Co Ltd. 是该类产品主要供应商。

许多大型成熟的生物表面活性剂公司使用栽培植物作为其产品的原料。除此也有利用废物原料建立循环供应链的公司参与。2020 年，总部位于西雅图的 Sironix Renewables 筹集了 180 万美元，以扩大其洗涤剂产品 Eosix® 的规模，该品表面活性剂从源于农业废物的糖中提取。该配方在明尼苏达大学发现，当时研究人员正在研究植物生物质中的潜在工业化合物。

生物表面活性剂也可以借助微生物大规模培养，例如假单胞菌、芽孢杆菌、红球菌和念珠菌。由枯草杆菌 B. subtilis 发酵的脂肽类表活被广泛认为是文献报道中的最强大的生物表活之一。研究人员目前正在研究具有成本效益的培养方法。2021 年，有文献报道了鱼类废物可以作为潜在的廉价而有效的培养基质。

微生物发酵将是最大限度提高生物表面活性剂生产可持续性的关键。与植物性表面活性剂相比，它大大减少了土地使用。然而，其商业化仍在进行中。该过程比植物提取复杂得多。制造商业可行的发酵生物表面活性剂最昂贵的方面之一是分离和纯化过程；另外还可借助基因工程细菌提高生产率来降低成本。

尽管面临这些挑战，发酵生物表面活性剂行业仍然活跃。总部位于曼彻斯特的初创公司 Holiferm 使用蜂蜜中天然存在的酵母来生产一种称为 sophorolipids 的天然表面活性剂。Holiferm 最近与德国大型化学品公司巴斯夫建立了独家合作伙伴关系，以开发用于个人护理、家庭和工业用途的发酵衍生成分。2020 年，巴斯夫以 BioToLife 品牌为亚洲市场推出了一种该成分的表面活性剂。

微生物表面活性剂发酵是一个活跃的研究领域，特别关注点为菌株的选择，以实现最大限度地提高产量。2020 年，欧盟研究联盟 Marisurf 结束了一项为期 5 年、耗资 480 万欧元的项目，该项目旨在研究来自海洋微生物的生物基表面活性剂。该项目从 500 种候选海洋微生物筛选得到2种高产菌株。该团队与 Bio Base Europe Pilot Plant VZW 和 EcTechSystens 等合作伙伴合作，以扩大生产规模，产品得到了 Marlow Foods、Apivita 和 Nanoimmunitech 用户公司的积极反馈，显示出明显的商业潜力。该技术正在等待投资以实现工业化。

尽管生物基洗涤剂与石化合成材料相比尚无价格竞争力，但在气候因素的“威胁”下，二者市场规模正在发生改变。在全球消耗的 1760 万吨表面活性剂中，约 34.61% 为家用，这足以激发这个有着愈来愈多关注健康与环境消费群体的领域，朝生物替代品的方向发生重大转变。