Wist je dat er een vuil luchtje aan jouw zeep hangt? Onze onderzoeksgroep maakt biosurfactanten die wél een schone oplossing bieden.
De geschiedenis van zeep begint in Mesopotamië, een gebied rond de rivieren Tigris en Eufraat in het huidige Midden-Oosten. Kleitabletten van zo’n 5000 jaar oud uit die regio leveren de eerste schriftelijke bewijzen over het gebruik van zeep:
‘With water I bathed myself. With soda I cleansed myself. With soda from a shiny basin I purified myself. With pure oil from the basin I beautified myself. With the dress of heavenly kingship I clothed myself.’ - ‘Met water heb ik mezelf gebaad. Met soda reinigde ik mezelf. Met soda uit een glanzend bassin zuiverde ik mezelf. Met zuivere olie uit het bassin verfraaide ik mijzelf. Met het kleed van hemels koningschap bekleedde ik mijzelf.'
De zeep die de Mesopotamiërs toen gebruikten is heel verschillend van de zeep die jij in jouw badkamer of keuken gebruikt. Ze brachten vetzuren, zoals het vet van een geslachte koe, schaap of geit aan de kook met water en loog, een bijtende stof afkomstig van houtas. Die vettige en stinkende brij was ironisch genoeg heel goed in het verwijderen van vuil.
Wat zeep zo interessant maakt, zijn de moleculen die vuiltjes kunnen weghalen: surfactanten. We noemen surfactanten (surface active agents) ook wel amfifiele moleculen omdat ze bestaan uit een kop die van water houdt en een staart die niet van water houdt, maar wel van olieachtige substanties. Amfifiel komt van het Griekse ‘amphi’ (αμφω), dat ‘beide’ betekent, en ‘phil’ (φιλoς) dat ‘liefhebbend’ betekent. Surfactanten houden er dus van om niet-mengbare stoffen te mengen – zoals water en olie.
‘What soap does is almost as incredible as world peace,
it convinces oil to unite with water‘. - Theodore Gray
Deze eigenschap is onmisbaar in de shampoo, tandpasta of douchegel die je vandaag gebruikt hebt, maar ook in gewasbeschermingsmiddelen, verpakkingen, papier, verf en inkt. Daarom zijn surfactanten de op één na meest geproduceerde chemische componenten wereldwijd. We produceren 20.000.000.000 kg surfactanten per jaar.
Wereldwijd produceren we 20.000.000.000 kg surfactanten per jaar
Het grootste deel hiervan komt uit aardolie of palmolie. Bij aardolieproductie komt het broeikasgas CO2 vrij, en palmolie-ontginning gaat gepaard met de ontbossing van tropische regenwouden en de bedreiging van allerlei diersoorten. Wereldwijd vragen meer en meer mensen naar duurzame producten en we moeten dus af van de tot nu toe gebruikte surfactanten. Vijfduizend jaar na de eerste vermelding van zeep willen we daarom honderd procent biogebaseerde surfactanten of biosurfactanten. Bij InBio.be, een onderzoeksgroep van de Universiteit Gent, gebruiken we micro-organismen als celfabriek voor biosurfactanten.
Hommel te hulp
In 1970 ontdekte een Canadese onderzoeksgroep een gist in de nectar van een hommel. Zoals wetenschappers vaak doen, besloten ze de naam van de gist te linken aan de oorspronkelijke vindplaats. De gist gaat dus door het leven als Starmerella bombicola, afgeleid van de Latijnse naam van het geslacht hommel, bombus. Snel werd duidelijk dat deze gist iets kan wat geen enkele andere gist kan: van nature en in grote hoeveelheden soforolipiden aanmaken, een soort biosurfactant. S. bombicola produceert twee soorten soforolipiden: zure en lactonische.
Waarom zou een gist zulke moleculen van nature produceren in grote hoeveelheden? Uit ons onderzoek blijkt dat de gist soforolipiden als beschermingsmechanisme gebruikt op twee manieren. Hij zet nutriënten (zoals suiker) uit de omgeving om in soforolipiden die enkel hij in tijden van schaarste kan verteren om te overleven. Ten tweede gebruikt hij de antimicrobiële eigenschappen van de soforolipiden om andere micro-organismen uit de omgeving uit zijn niche te houden.
Omdat de gist véél soforolipiden kan produceren, die bovendien erg nuttig zijn, kwam al snel het idee naar boven om de vervuilende surfactanten op het ingrediëntenlijstje van jouw favoriete product te vervangen door biosurfactanten. Om dat te kunnen doen hebben we meer soorten soforolipiden nodig. Daarom onderzoeken we hoe we de soforolipiden portfolio kunnen uitbreiden.
Kleine verschillen in de structuur van de soforolipiden leiden tot andere eigenschappen en die bepalen op hun beurt in welk product de soforolipiden kunnen gebruikt worden. Zo zijn sommige soforolipiden meer antimicrobieel - handig voor natuurlijke gewasbeschermingsproducten in de landbouw - terwijl andere beter zijn in schuimvorming - ideaal dus voor jouw shampoo. Maar een foam party op landbouwgronden? Liever niet! Sommige soforolipiden hebben geen ring in hun structuur, andere wel, wat de molecule wel of net niet wateroplosbaar maakt. Ook de aan- of afwezigheid van azijnzuurgroepen en de lengte en verzadiging van de vetzuurstaart bepalen de oplosbaarheid, de schuimvorming en het antimicrobieel karakter.
Om ervoor te zorgen dat S. bombicola soforolipiden met een specifieke structuur produceert, modificeren we het DNA van de gist. Hierdoor verkrijgen we een uitgebreid palet aan soforolipiden waaruit producenten kunnen kiezen om de surfactanten in jouw favoriete product te vervangen door combinaties van onze biosurfacanten. Zoveel verschillende zepen, daarvan konden de Mesopotamiërs alleen maar dromen!
