牛血清白蛋白調(diào)控吐溫類表面活性劑的泡沫性能.pdf

1、泡沫作為一種特殊的分散體系在工業(yè)和日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。有效控制泡沫的形成和穩(wěn)定具有十分重要的意義。表面活性劑和蛋白質(zhì)體系一直是人們研究的熱點(diǎn)。表面活性劑和蛋白質(zhì)的相互作用能夠改變界面吸附層的性質(zhì)，從而對泡沫體系的穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。吐溫類表面活性劑(Tweens surfactant)因其具有乳化、分散、增溶和穩(wěn)定等功能，且無毒性、性能溫和等特點(diǎn)，與蛋白質(zhì)的相互作用研究受到了廣泛關(guān)注。本文中，我們以Tween20、Tween40兩

2、種非離子表面活性劑和牛血清白蛋白(BSA)為研究對象，利用法國TECLIS-ITConcept公司Foamscan泡沫掃描儀，測定了其單一和混合體系的起泡性、泡沫攜液量、泡沫穩(wěn)定性、氣泡大小及分布，確定了研究范圍內(nèi)最佳的泡沫體系，并通過表面張力和界面擴(kuò)張流變性的測定研究了Tween20、Tween40和BSA在氣液界面上的聚集行為;采用熒光光譜法研究了表面活性劑和BSA體系的穩(wěn)態(tài)熒光，考察了Tween20和Tween40對BSA同步熒光

3、與內(nèi)源熒光的影響。同時研究了單一和混合體系的圓二色光譜。
　　 論文的第一部分概述了泡沫的種類、起泡性和穩(wěn)定性的影響因素、泡沫的研究方法和應(yīng)用，介紹了Tweens表面活性劑和BSA的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)特點(diǎn)，并概述了表面活性劑和蛋白質(zhì)相互作用的研究進(jìn)展及意義。
　　 論文的第二部分詳細(xì)介紹了泡沫研究的實(shí)驗方法,包括泡沫掃描儀和界面擴(kuò)張流變儀的裝置、測試方法和數(shù)據(jù)分析，熒光與圓二色光譜法的原理及測試方法。
　　 論文的第三部

4、分系統(tǒng)研究了Tween20和BSA體系的泡沫性能，并通過表面張力、界面擴(kuò)張流變、熒光和圓二色光譜研究Tween20和BSA體系的界面性質(zhì)和相互作用以探討泡沫的穩(wěn)定機(jī)理。泡沫測試結(jié)果表明，Tween20和BSA及其混合體系的起泡性隨起泡劑濃度的增加而增大，且Tween20體系具有較好的起泡性;泡沫中氣泡隨起泡劑濃度的增加而減小，但是BSA的氣泡要比Tween20體系的大得多;氣泡的形狀隨時間增長由球形變?yōu)槎噙呅?，而BSA氣泡的多邊形形狀不

5、明顯;Tween20體系(無論含有還是不含有BSA)的最大泡沫攜液量可以達(dá)到20 ml，而BSA體系的最大泡沫攜液量僅為8ml;隨Tween20濃度的增加，單一Tween20體系和Tween20/BSA混合體系的半衰期先增大后減小，混合體系的最大半衰期所對應(yīng)的Tween20濃度比單一體系的小，且混合體系的半衰期大于單一體系的，最佳的泡沫穩(wěn)定體系組成為1.0 g·L-1 Tween20和1.0g·L-1 BSA;BSA體系的半衰期緩慢增加

6、然后逐漸達(dá)到一個平臺。表面張力和界面擴(kuò)張流變性結(jié)果表明，Tween20和BSA在氣液界面上競爭吸附，沒有形成Tween20-BSA復(fù)合物;隨振蕩頻率增加，單一Tween20和混合體系的絕對模量和擴(kuò)張彈性模量逐漸增大，粘性部分逐漸減小。隨Tween20濃度增加，單一Tween20和混合體系的絕對模量和擴(kuò)張彈性模量先增大后減小，粘性部分先減小后增大，并且彈性模量大于粘性部分，說明吸附膜以彈性為主;混合體系的絕對模量和擴(kuò)張彈性模量大于單一體系

7、者，0.01 g·L-1 Tween20和0.01 g·L-1 BSA體系的絕對模量值最大（界面流變性測試的濃度比相應(yīng)的泡沫溶液的濃度小100倍，保持了相同的Tween20和BSA比例），正好對應(yīng)最穩(wěn)定泡沫體系。熒光光譜表明，Tween20/BSA混合體系形成的疏水微區(qū)極性低于單一體系者，而且Tween20對BSA熒光有猝滅作用，使色氨酸殘基處于更加疏水的環(huán)境，但圓二色光譜表明Tween20的存在不會改變BSA的的二級結(jié)構(gòu)。Tween2

8、0和BSA分子間相互作用和凝膠狀的界面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成提高了吸附膜表面彈性，增加了抵抗外界干擾的能力，降低了液膜排液速率，進(jìn)而提高了泡沫的穩(wěn)定性。
　　 論文的第四部分系統(tǒng)研究了Tween40和BSA體系的泡沫性能、氣液界面的聚集行為、熒光光譜和圓二色光譜。泡沫測試結(jié)果表明，Tween40體系具有較好的起泡性，但是泡沫排液速率較快，泡沫穩(wěn)定性不好;BSA體系的起泡性不好，但是排液速率慢和泡沫穩(wěn)定性好;Tween40/BSA混合體系

9、能夠兼有兩者優(yōu)點(diǎn)，具有較好的起泡性和泡沫穩(wěn)定性，通過調(diào)整Tween40和BSA的比例可以得到不同穩(wěn)定性的泡沫體系，最穩(wěn)定的泡沫體系由2.0 g.L-1 Tween40和0.05 g·L-1BSA組成，且BSA用量比最穩(wěn)定的Tween20/BSA體系要少。表面張力結(jié)果表明，BSA和Tween40在界面上發(fā)生競爭吸附，同時體相中形成了BSA-Tween40復(fù)合物，Tween40隨其濃度的增大逐漸取代界面上BSA分子。界面擴(kuò)張粘彈性結(jié)果表明，

10、絕對模量和界面彈性隨頻率增加而逐漸增大，隨Tween40濃度的增加而增大，各體系的吸附膜均以彈性為主，BSA的加入反而降低了Tween40體系的擴(kuò)張模量，而BSA能夠提高Tween40體系泡沫穩(wěn)定性，兩者不能相對應(yīng)。熒光光譜表明，BSA的加入顯著降低了Tween40溶液體系微環(huán)境的極性，BSA和Tween40相互作用形成復(fù)合物，Tween40主要與BSA分子中的色氨酸殘基發(fā)生相互作用，使其周圍環(huán)境的疏水性增強(qiáng)。Tween40的加入使BS

11、A的內(nèi)源熒光發(fā)生猝滅，并使最大峰位發(fā)生藍(lán)移，也證實(shí)了色氨酸殘基周圍環(huán)境的疏水性的改變。BSA的圓二色光譜表明，Tween40與BSA相互作用，但基本不改變BSA的二級結(jié)構(gòu)，顯示了Tween40良好的生物相容性。對于泡沫體系，由于所用Tween40濃度大于cmc，盡管Tween40已取代在界面上的BSA分子，且Tween40在BSA分子的締合已達(dá)飽和，但兩者之間的疏水相互作用可促進(jìn)界面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成，進(jìn)而提高吸附膜的界面粘彈性和溶液的粘度