Herkömmliche Formulierungen für Wasch-, Haushalts- und Körperpflegeprodukte basieren oft auf synthetischen Tensiden, die aus Erdöl gewonnen werden. Auf dem Weg zu nachhaltigeren Produktkonzepten bieten Tenside aus erneuerbaren, mikrobiellen Quellen einen vielversprechenden Ansatz. Ein Beispiel hierfür ist das mikrobielle Glykolipid Mannosylerythritol-Lipid B (MEL-B, überwiegend C15), das sich durch eine starke Hydrophobie, eine hohe Affinität zu Ölen und Fetten sowie eine ausgezeichnete Grenzflächenaktivität auszeichnet. Allerdings ist MEL-B allein zu hydrophob und weist eine begrenzte Wasserlöslichkeit auf, was seine Leistungsfähigkeit in Reinigungsanwendungen einschränkt. Sein Packungsparameter, der nahe bei eins liegt, führt zur Bildung von Doppelschichten und Vesikeln anstelle der stark gekrümmten Aggregate, die für eine effiziente Solubilisierung erforderlich sind.
Um die Krümmung anzupassen und die Funktionalität zu verbessern, kombinieren wir MEL-B daher mit dem hydrophileren Biotensid Rhamnolipid (RL, C10–C10), das sphärische Mizellen bildet. Durch das Mischen beider Amphiphile lässt sich die Krümmung des gemischten Grenzflächenfilms systematisch steuern. Dadurch wird der Zugang zu Strukturen ermöglicht, die für die Formulierungswissenschaft und die Reinigungsleistung relevant sind.
Mittels Ringtensiometrie, Spinning-Drop-Tensiometrie, Maximum-Bubble-Pressure-Tensiometrie, dynamischer Lichtstreuung, Rheologie, Polarisationsmikroskopie, Kleinwinkel-Röntgenstreuung und optischer Phasenanalyse untersuchen wir die physikalisch-chemischen Eigenschaften und das Phasenverhalten von MEL-B/RL-Mischungen. Mithilfe dieser sich ergänzenden Techniken können wir den Einfluss der Mischungen auf die Grenzflächeneigenschaften von Luft/Wasser und Öl/Wasser sowie auf die Aggregationskinetik verdeutlichen.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass MEL-B/RL-Mischungen die Krümmung und Packung des amphiphilen Films signifikant verändern. Während das RL-Phasendiagramm einen Übergang von einer isotropen zu einer hexagonalen Phase zeigt, geht das ternäre MEL-B/RL/Wasser-System von sphärischen Aggregaten zu lamellaren Strukturen über. Diese Ergebnisse belegen, dass bereits geringe Mengen an MEL-B die Krümmung wirksam reduzieren und flachere Anordnungen an der Grenzfläche begünstigen.
Insgesamt bieten MEL-B/RL-Mischungen somit ein erneuerbares, abstimmbares Tensidsystem mit einstellbarer Krümmung, Grenzflächeneigenschaften und Phasenverhalten, was die Entwicklung nachhaltigerer Formulierungen für die Körperpflege unterstützt.