Purification and characterization of biosurfactants biotechnologically obtained, using agroindustrial wastes, in order to its application in cosmetic and pharmaceutical products

Abstract

Biosurfactants are natural detergents that could be included in the formulation of cosmetic and pharmaceutical products replacing the chemical surfactants. This means many advantages because they not only present the same functions in the final product, but they are more biodegradables, less toxic and more stable against pH or temperature fluctuations than their synthetic homologous. The global microbial biosurfactants market demand was valued at USD 12.7 million in 2012 and is expected to reach USD 17.1 million by 2020, expanding at a at a compound annual growth rate CAGR of 4% from 2014 to 2020. Asia Pacific is anticipated to grow at a considerable rate due to increasing consumer awareness for bio-based products. Rest of the world accounted for a smaller share of the market owing to less consumer awareness and high prices of products. Before applying these natural detergents at industrial scale, it is necessary their purification. This thesis aims the purification of these biosurfactants using membranes, ion exchange resins, and/or organic solvents. Once biosurfactants are purified, these will be included in the formulation of cosmetic and pharmaceutical products, in which synthetic surfactants are widely used, even though they can produce irritating and allergic symptoms. The utilization of biosurfactants in this kind of formulations entails the reduction of the surface tension as well as a better distribution of the product because of its dispersant and solvent propierties (European Commitee 2006/257/CE). Futhermore, it is known that these natural surfactants are more skin compatible and less dangerous than synthetic ones. Besides, they have humectants and foaming functions, beeing its emulsifier capacity one of the most relevant for the formulation of cosmetic products.

Os biosurfactantes son deterxentes naturais que poderían ser incluídos na formulación de produtos cosméticos e farmacéuticos substituíndo ós surfactantes químicos. Isto supón diversas vantaxes xa que, ademáis de presentar as mesmas funcións dentro do produto final (emulsionante, solubilizante, etc.), son máis biodregradables, menos tóxicos e de gran estabilidade ante cambios de pH e temperatura. O mercado internacional de biosurfactantes foi valorado en 12.7 millóns de dólares en 2012, prognosticándose que chegue ata os 17.1 millóns en 2020, con un crecemento anual (CAGR) do 4% entre 2014 e 2020. Prevese que dentro da rexión de Asia-Pacífico esta porcentaxe se vexa incrementada, debido a unha maior concienciación e interés dos consumidores da zona nos produtos de orixe natural. No resto do mundo, sen embargo, o mercado aínda presenta un crecemento inferior, debido á menor concienciación social e ós elevados precios destes produtos. Antes da aplicación destes deterxentes naturais a nivel industrial resulta fundamental a súa purificación. É por iso que, nesta tesis, preténdese profundizar en dita temática coa utilización de distintas tecnoloxías entre as que se inclúen membranas, resinas de intercambio iónico e/ou diferentes solventes. Por outra parte, unha vez purificados, serán incluidos na formulación de produtos cosméticos e farmacéuticos, nos que os surfactantes ou deterxentes sintéticos son xa ampliamente utilizados, chegando a producir reaccións alérxicas ou irritación. A aplicación de biosurfactantes en formulacións deste tipo, implica non solo a disminución da tensión superficial dos cosméticos que, xunto coa súa acción solubilizante e dispersante, conseguen unha mellor distribución do produto (comisión Europea 2006/257/CE), se non tamén unha maior compatibilidade coa pel e unha disminución dos problemas asociados ós deterxentes sintéticos. Ademáis, presentan tamén funcións humectantes e espumantes, sendo a súa capacidade emulsionante unha das máis destacables para a formulación de productos cosméticos.

Los biosurfactantes son detergentes naturales que podrían ser incluidos en la formulación de productos cosméticos y farmacéuticos sustituyendo a los surfactantes químicos. Esto supone diversas ventajas ya que, además de presentar las mismas funciones dentro del producto final (emulsionante, solubilizante, etc.), son más biodegradables, menos tóxicos, y de gran estabilidad ante cambios de pH y temperatura. El mercado internacional de biosurfactantes ha sido valorado en 12.7 millones de dólares en 2012, pronosticándose que alcance los 17.1 millones en 2020, con un crecimiento anual (CAGR) del 4% entre 2014 hasta 2020. Se prevé que dentro de la región de Asia-Pacífico se incremente este porcentaje, debido a la mayor concienciación e interés de los consumidores de la zona en productos de origen natural. En el resto del mundo, sin embargo, el mercado todavía presenta un crecimiento inferior, debido a la menor concienciación social y a los elevados precios de estos productos. Antes de la aplicación de estos detergentes naturales a nivel industrial resulta fundamental su purificación. Es por ello que, en esta tesis, se pretende profundizar en dicha temática con la utilización de distintas tecnologías entre las que se incluyen membranas, resinas de intercambio iónico y/o diferentes solventes. Por otra parte, una vez purificados, serán incluidos en la formulación de productos cosméticos y farmacéuticos, en los que los surfactantes o detergentes sintéticos son ya ampliamente utilizados, llegando a provocar reacciones alérgicas o irritación. La aplicación de biosurfactantes en formulaciones de este tipo conlleva no solo la disminución de la tensión superficial de los cosméticos que, junto con su acción solubilizante y dispersante, consiguen una mejor distribución del producto (Comisión Europea 2006/257/CE), sino también una mayor compatibilidad con la piel y una disminución de los problemas asociados a los detergentes sintéticos. Además, presentan también funciones humectantes y espumantes, siendo su capacidad emulsionante una de las más destacables para la formulación de productos cosméticos