独立行政机构国立产业技术综合研究所[理事长中钵良二]（以下简称“AIST”）环境化学技术研究部[研究部部长：北本大]北本大学研究部主任，首席研究员井村智宏，研究员平俊明，与钟化株式会社[代表董事兼总裁：角仓守]（以下简称“钟化”）合作，由纳豆菌生产环肽（表面活性剂)表面活性剂的用法可以减少到1/100左右。
随着低碳社会意识的增强，需要减少合成表面活性剂的使用量（担心其扩散到环境中），并从石油基表面活性剂转向生物基表面活性剂。这次，我们详细研究了可以利用纳豆芽孢杆菌大量生产的表面活性剂的性质，发现庞大的环肽的作用大大增强了合成表面活性剂的作用。通过简单地将少量表面活性素添加到石油衍生的合成表面活性剂中，我们证明即使合成表面活性剂的量减少到百分之一，也可以保持相同或更高的表面活性剂效果。预计这次发现的效果可用于显着减少洗涤剂和洗发水等日常产品以及各种化学产品中合成表面活性剂的用量。
该技术的详细内容将于2014年9月9日至11日在北海道札幌举行的第53届日本石油化学家协会年会上公布。
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| 表面活性剂（左）和合成表面活性剂（右） |
合成表面活性剂与塑料一样是典型的石油产品，仅在日本每年就生产约100万吨，其应用范围广泛，从厨房清洁剂和洗发水等日用品到机械、建筑和土木工程。由于表面活性剂在使用后有可能分散到环境中，因此开发更安全、高功能且少量即可发挥作用的新产品以及可减少表面活性剂使用量的新技术非常重要。
此外，随着全球变暖等环境问题变得更加明显，需要从石油基化学品转向生物基化学品，以摆脱化石资源。虽然环肽具有抗菌等多种功能，但其生产成本较高，因此主要考虑在医药领域的应用。最近，人们发现环肽表现出优异的表面活性剂作用（例如洗涤剂作用），并且随着大规模生产技术的建立，预计它们将用于药品以外的应用。
作为环保化学品开发的一部分，AIST 正在进行生物基化学品的研究 (2013 年 8 月 29 日 AIST 新闻稿)，我们一直致力于微生物发酵工艺生产技术的开发、性能评估和应用开发等应用研究。
钟化利用其专有的发酵和纯化技术，成功批量生产了由于培养过程生产率低而难以批量生产的表面活性素，并一直在各个行业中寻找新的用途。为了快速开发应用，需要以独特的环肽结构为中心进行基础研究和开发，我们已经开始与产业技术研究院进行联合研究。
钟化成功量产的Surfactin是氨基酸
AIST 首先评估了表面活性素在水溶液中的聚集特性，开始了其研究。一般来说，表面活性剂有规则地排列在水的表面，当达到饱和时，它们迁移到水溶液中。胶束的聚集体来发挥其清洁能力。因此，形成胶束的浓度(胶束形成浓度)越低，可以减少的表面活性剂的使用量越少。
这项研究表明，表面活性素的每个分子比合成表面活性剂大 3 至 5 倍，并且也倾向于在水表面排列。因此，当表面活性剂和合成表面活性剂一起使用时，水表面优先被表面活性剂覆盖并饱和，促进胶束形成，并且预期合成表面活性剂的胶束形成浓度可以显着降低。
图1显示了在洗涤剂的主要成分直链烷基苯磺酸钠中实际添加少量表面活性剂并研究表面活性剂效果的结果。当合成表面活性剂中添加1%的表面活性素时，形成的胶束浓度变为十分之一，即使合成表面活性剂的用量减少到原来浓度的十分之一，表面活性剂效果也相同或更高（降低表面张力的能力) 被保留。此外，当向合成表面活性剂中添加10％表面活性素时，即使合成表面活性剂的用量减少至1/100，也观察到相同或更高的表面活性剂效果。
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| 图1表面活性素对减少直链烷基苯磺酸钠用量的影响 |
我们还研究了将表面活性剂添加到另一种石油衍生的合成表面活性剂（例如十二烷基硫酸钠）中的效果（表 1）。结果发现，即使在十二烷基硫酸钠中添加10％的表面活性剂，形成的胶束的浓度也为1/100，并且发现即使所使用的合成活化剂的浓度降低至约1/100，也可以维持相同或更高的表面活性剂效果。
| 表1 表面活性素对减少合成表面活性剂用量的影响 |
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通过将添加表面活性剂的效果应用到洗涤剂和洗发水等日常用品以及广泛的化学产品中，预计可以显着减少产品中合成表面活性剂的使用量。
进一步开展表面活性素的功能评价，推广其在各领域的应用。此外，我们还将继续探索和开发具有新结构和性能的氨基酸和肽材料，为石油基化学品向生物基化学品的转变，促进生物基化学品的生产和使用做出贡献。