生物表面活性剂用于逆胶束体系的构建及微水相条件优化
表面活性剂(同名4426)
表面活性剂(同名4426)一、名词解释1.表面与界面：界面是指物质的相与相之间的交界面（约几个分子厚的过渡区）。
若其中一项为气体，这种界面通常称为表面。
2.表面活性剂：表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和界面上，具有极高的降低表、界面张力的能力和效率。
在一定浓度以上的溶液中形成分子有序组合体，从而具有一系列应用功能。
3.表面活性：这种因表面正吸附而使液体表面张力降低的性质称为表面活性。
表面活性剂所具有的润湿和反润湿，渗透和防水，乳化和破乳，分散和凝聚，起泡和消泡，洗涤，抗静电，润滑以及增溶等一系列作用称为表面活性。
4.临界胶束浓度（cmc）：表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束，这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度（critical micelle concentration, cmc）。
5.Krafft点与浊点：对离子型表面活性剂，在温度较低时，表面活性剂的溶解度一般都较小，当达到某一温度时，表面活性剂的溶解度突然增17.洗涤：从浸在某种介质（一般为水）中的待洗物体表面去除污垢的过程称为洗涤。
20.分散：将固体以微小粒子形式分布于分散介质中，形成具有相对稳定性体系的过程。
分散剂：用于使固体微粒均匀、稳定地分散于液体介质中的低分子或高分子表面活性剂统称为分散剂（dispersing agent，dispersant）。
21.絮凝：分散相粒子以任意方式或受任何因素的作用而结合在一起，形成有结构或无特定结构的集团的作用称为聚集作用，形成的这些集团称为聚集体，聚集体的形成称为聚沉或絮凝（flocculation）。
絮凝剂：用于使固体微粒从分散体系中聚集或絮凝使用的表面活性剂叫做絮凝剂（flocculating agent，flocculant）。
22.亲水亲油平衡（HLB）：表面活性剂要在界面吸附和在溶液中形成胶团，就必须使疏水基团和亲水基团之间具有一定的平衡，称之为亲水亲油平衡（Hydrophilic-Lipohilic Balance，即HLB )。
反胶束在酶催化的进展研究
而当表面活性剂浓度过大时, 则可能 因表面活性剂聚合而引起酶失活现象.
因此, 控制表面活性剂的浓度, 使逆胶 束微聚体浓度处于适量的范围, 是优化 逆胶束微属性的重要因素之一.
反胶束酶催化的应用
•
脂肪酶催化合成生物柴油
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纤维素酶催化的反应
•
天然抗氧Байду номын сангаас剂水解
脂肪酶合成生物柴油
脂肪酶是一种作用于油水界面上的水解酶，其底物油脂在水中不易分散，需借助于 有机溶剂才能溶解，而酶直接暴露于有机溶剂中容易实活，反胶束介质提高了脂肪 酶的催化活性。 刘伟东等采用丁二酸二酯磺酸钠（AOT）反胶束作为酶的催化介质，催化大豆色 拉油合成生物柴油，并考察了各种因素对酯转化率的影响。
展望
酶催化是本世界最具吸引力的课题之一，因为酶具有高效，快速，用量少等 特点。但是，由于酶分子本身对于有机溶剂的敏感性，往往制约了酶促反应的进 一步发展。反胶束体系的出现恰好解决了这个问题，可以让酶分子在类似于生物 体内的微水有机体系中更加好的发挥其生物活性。 但是，反胶束催化理论的研究毕竟时间较短，技术尚未十分成熟，且由于其 体系中非均相，多要素的因素，深入研究其作用机制比较困难。另外，目前，应 用于反胶束酶反应系统的表面活性剂种类较为有限，且其在反胶束催化中的机制 依然缺乏深入的探究，这也直接导致反胶束技术在工业上的应用。不过，随着未 来研究领域的深入，新理论的建立与完善，新研究仪器的开发，新型表面活性剂 的面世，这些问题都可以得到解决。
温度、pH值对反胶束酶系统的影响
在较低的温度范围内，随温度升高酯转化率 升高；温度超过40℃后，转化率随温度上 升而降低。一方面可能是反胶束结构不稳 定；另一方面是温度升高改变了酶的活性 构象，酶活降低。 pH值不仅决定酶的催化构象和其在 反胶束体系中的溶解能力等，而且 其变化也可能引起酶分子与反胶束 膜之间相互作用的改变。与大部分 酶相似，脂肪酶最佳发挥功效的pH 约为7.
反胶束萃取
水相pH ， 蛋白质pI
当蛋白质与表面活性剂 电荷相反时，易溶于反 胶束，分配系数较大。 否则，蛋白质不溶于反 胶团
蛋白质在反胶 团中溶解
在两相间的分配系数
4.3.2 位阻效应 许多亲水性物质，如蛋白质、核酸及氨基酸 等生物大分子的分子较大，当反胶团直径较小 时，会对蛋白质产生空间排阻作用，从而使蛋 白质在反胶团中的溶解度降低，这种现象称为 位阻效应。 反胶团的“水池”直径受含水率W的调节， 当水溶液中盐浓度较高时，无机盐对反胶团产 生脱水作用，使W下降，反胶团尺度减小，位阻 效应加强，蛋白质的萃取率明显降低。
何谓胶团、反胶团 • 反胶团是指当油相中 表面活性剂的浓度超 过临界胶束浓度后,其 分子在非极性溶剂中 自发形成的亲水基向 内、疏水基向外的具 有极性内核(polarcore) 的多分子聚集体
反胶团萃取
• 反胶团是表面活性剂分子溶 于非极性溶剂中自发形成的 聚集体 ,其中表面活性剂的 极性头朝内而非极性头朝外 与有机溶剂接触。 • 反胶团内可溶解少量水而形 成微型水池，蛋白质进入微 水池中，可随反胶团转入有 机溶剂，但不与有机溶剂直 接接触，反胶团萃取就是利 用这一特性进行蛋白质分离 的方法，反胶团溶液是宏观 上透明均一的热力学稳定体 系。
5.2离子强度对萃取率的影响
a.离子强度增大后，反胶束内表面的双电层变薄，
减弱了蛋白质与反胶束内表面之间的静电吸引， 从而减少蛋白质的溶解度； •b.反胶束内表面的双电层变薄后，也减弱了表面 活性剂极性基团之间的斥力，使反胶束变小，从 而使蛋白质不能进入其中； •c.离子强度增加时，增大了离子向反胶束内“水 池”的迁移并取代其中蛋白质的倾向，使蛋白质 从反胶束内被盐析出来； •d.盐与蛋白质或表面活性剂的相互作用，可以改 变溶解性能，盐的浓度越高，其影响就越大
表面活性剂湍流减阻研究进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2016年第35卷第6期·1660·化工进展表面活性剂湍流减阻研究进展魏进家，黄崇海，徐娜（西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室，陕西西安 710049）摘要：表面活性剂较高分子聚合物在流体管道输运中具有可逆机械降解特性的优点，更适用于存在高剪切的场合以及封闭的循环回路进行减阻，但存在对其复杂流变特性及减阻机理认识不完善的问题，使得其在减阻领域的应用受到了限制。
本文回顾了作者近年来在表面活性剂溶液微观结构、复杂流变学特性、湍流结构以及其与减阻和传热性能之间的内在联系方面的研究进展；介绍了表面活性剂减阻和壁面微沟槽协同作用减阻的研究成果；指出通过拉伸流的方式能够在压损较小的情况下更有效地提高表面活性剂溶液的传热性能。
针对表面活性剂现有研究的不足，本文提出4条建议作为表面活性剂的未来研究方向，分别为开发环境友好型高效表面活性减阻剂、强化换热装置的优化设计及优化布置、表面活性剂与其他减阻方式耦合特性的深入研究以及表面活性剂在尺度放大、防腐和减阻持久性方面的实际工业应用研究。
关键词：表面活性剂；湍流；流变学；传热中图分类号：TE08；TV131 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）06–1660–16DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.06.007Research progress concerning turbulent drag reduction of surfactantsolutionWEI Jinjia，HUANG Chonghai，XU Na（State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering，Xi’an Jiaotong University，Xi’an 710049，Shaanxi，China）Abstract：In turbulent flow drag reduction applications，surfactant additive is more applicable than polymer for the flow with high shear or in the closed circulation system due to its reversible mechanical degradation advantage. However，there is not enough understanding of the complicated rheology and drag-reduction mechanism of surfactant solution，limiting its practical application in the drag reduction field. This review introduces the research progress of surfactant drag reduction conducted by the authors in recent years on microstructure，complicated rheology characteristics，turbulent structure，as well as their relations with drag reduction and heat transfer，and analyzes the combined drag reduction effect of surfactant additives in the flow and microgroove fabricated on the wall. The stretch devices can significantly improve the heat transfer performance of surfactant drag-reducing flow with a lower pressure loss penalty. To the shortages of present surfactant drag reduction research，several suggestions are given for the future study. The first is to develop environmentally friendly and effective surfactant，the second is optimal design and layout of heat transfer enhancement device for drag-reducing flow，the third is the study on synergetic effect of drag收稿日期：2016-01-15；修改稿日期：2016-02-15。
ctab
10.1 反胶束溶液形成的条件和特性
反胶束溶液的概念：反胶束溶液是透明的、热力学稳 反胶束溶液的概念：反胶束溶液是透明的、 定的系统。反胶束(reversed micelle)是表面活性剂分 定的系统。反胶束 是表面活性剂分 散于连续有机相中一种自发形成的纳米尺度的聚集体， 散于连续有机相中一种自发形成的纳米尺度的聚集体， 所以表面活性剂是反胶束溶液形成的关键。 表面活性剂是反胶束溶液形成的关键 所以表面活性剂是反胶束溶液形成的关键。
a
b
c
反胶团的大小与溶剂和表面活性剂的种类与浓度、 反胶团的大小与溶剂和表面活性剂的种类与浓度、温 离子强度等因素有关，一般为5－ 度、离子强度等因素有关，一般为 －20nm，其内水 ， 池的直径d用下式计算 池的直径 用下式计算
d= αsurfNρ
6W0M
W0有机相中水与表面活性剂的摩尔比，称 有机相中水与表面活性剂的摩尔比，
d =0.3W0+0.24
(nm)
式中右侧第一项为反胶团的水核直径，第二项 式中右侧第一项为反胶团的水核直径，第二项(2.4nm) 分子长度的二倍。 为AOT分子长度的二倍。一般反胶团的 0不超过 。 分子长度的二倍 一般反胶团的W 不超过40。 因此， 形成的反胶团水核直径一般不超过l 因此，AOT形成的反胶团水核直径一般不超过 2nm， 形成的反胶团水核直径一般不超过 ， 的蛋白质。 其中大致可容纳一个直径为5－ 其中大致可容纳一个直径为 －10 nm的蛋白质。当蛋 的蛋白质 白质分子与反胶团直径相比大得多时(例如 例如， 白质分子与反胶团直径相比大得多时 例如，当相对分 子质量超过100－200kD)，难于溶解到反胶团中。 当反 子质量超过 － ，难于溶解到反胶团中。 胶团的含水率W 较低时， 胶团的含水率 0较低时，反胶团水池内水的理化性质 与正常水相差悬殊。例如， 为表面活性剂， 与正常水相差悬殊。例如，以AOT为表面活性剂，当 为表面活性剂 W0＜6-8时，反胶团内微水相的水分子受表面活性剂亲 时 水基团的强烈束缚，表观粘度上升50倍 疏水性也极高。 水基团的强烈束缚，表观粘度上升 倍，疏水性也极高。 的增大，这些现象逐渐减弱， 随W0的增大，这些现象逐渐减弱，当W0＞16时，微水 时 相的水与正常的水接近，反胶团内可形成双电层。但即 相的水与正常的水接近，反胶团内可形成双电层。 使当W 值很大时， 使当 0值很大时，水池内水的理化性质也不能与正常 的水完全相同， 的水完全相同，特别是在接近表面活性剂亲水头的区域 内。
表面活性剂的活性提取(论文写作课)
基金项目：安徽省自然科学基金资助项目（10000007）作者简介：张慧娟（1988－）,女,安徽合肥人,合肥工业大学硕士生；惠爱玲（1978－）,女,安徽合肥人,博士,合肥工业大学教授,硕士生导师生物表面活性剂的活性提取张慧娟 惠爱玲（合肥工业大学农 产品生物化工教育部工程研究中心 合肥 230009）摘 要：生物表面活性剂是一类由微生物产生的具有表面活性的物质，与化学表面活性剂相比，具有无二次污染、环境友好等显著优点。
生物表面活性剂在医药、农业、石油开采、环境修复等方面的应用潜力，已引起人们的广泛关注。
本文对生物表面活性剂的提取方法及近年来生物表面活性剂的研究进展进行了总结，并对未来的发展方向作了展望。
关键词：生物表面活性剂；提取；前景The Isolation of BiosurfactantsZHANG Hui-juan ，HUI Ai-ling(Engineering Research Center of Bio-process in Ministry of Education , Hefei University of Technology, Hefei23009，China)Abstract ：Biosurfactants are natural surface-active compounds mainly synthesized by microorganisms, which have distinct advantages like no secondly pollution and friendly to environment compared with chemical surfactants. With the development of modern biological technology, biosurfactants have been shown a variety of potential applications, including medicine, agriculture, oil production and environmental remediation, so it has already caused many researchers a strong interest in the production of biosurfactants making use of biological technology. A review is made from the isolation of biosurfactants. In addition, on the foundation of the analysis,several suggestions about the development of biosurfactants are proposed. Key words ： Biosurfactant ；Isolation ；1 生物表面活性剂 表面活性剂是一类重要的化工原料, 素有工业味精之称, 它在石油工业、环境工程、食品工业、精细化工等许多领域中占有特殊和重要的地位[1]。
反胶束萃取
❖ 蛋白质的相对分子质量Mr与(pH-pI)绝对值
呈线性关系, 这种关系，对阴离子及阳离子 表面活性剂所形成的反胶束体系同样适用。
离子强度对萃取率的影响
离子强度对萃取率的影响主要是由离 子对表面电荷的屏蔽作用所决定的：
a.离子强度增大后，反胶束内表面的双电层变
薄，减弱了蛋白质与反胶束内表面之间的静电 吸引，从而减少蛋白质的溶解度；
细胞
表面活性剂（CTAB/己醇－新烷）
破裂Байду номын сангаас
胞内酶进入 反胶束水池
反胶束萃取可以处理全发酵 液，可以使纯化、浓缩一步 完成
改变环境
反萃取
5）反胶束萃取用于蛋白质复性
变性的核糖核酶
反胶束溶液 萃取变性的 核糖核酸酶
AOT/异辛烷
变性剂除去
复性 反萃取
回收
收率5％
思考题
名词解释：胶束/反胶束 影响反胶束萃取蛋白质的因素有哪些？
负电荷（AOT-----丁二酸－2－乙基己基酯磺酸钠)
正电荷（TOMAC(triomethyl-ammonium chloride)氯化三辛基
DDAB 甲铵；
(didodecyldimethyl ammonium bromide)溴化十二烷基二
CTAB 甲铵；
(cetyl-methyl-ammonium bromide溴化十六烷基三甲胺/
表面活性剂类型的影响:
❖ 从反胶束萃取蛋白质的机理出发，选用有 利于增强蛋白质表面电荷与反胶束内表面 电荷间的静电作用和增加反胶束大小的表 面活性剂，除此以外，还应考虑形成反胶 束及使反胶束变大(由于蛋白质的进入)所需 的能量的大小、反胶束内表面的电荷密度 等因素，这些都会对萃取产生影响
胶束纳米材料的合成与应用研究
胶束纳米材料的合成与应用研究随着科技的发展，纳米材料已成为当前研究热点之一。
其中，胶束纳米材料作为纳米科技中的一种重要形式之一，因其具有较好的应用前景而受到了广泛关注。
本文将着重介绍胶束纳米材料的合成方法以及其在生物医药、能源等领域的应用研究。
一、胶束纳米材料的简介胶束纳米材料是由一种或多种表面活性剂通过自组装形成的纳米级胶束，其直径一般在1~100纳米之间。
相比于传统的无机凝胶、有机材料等，胶束纳米材料不仅具有尺寸可控、分散性好等优点，而且还具有可生物降解、生物相容性高等特点，因此被广泛应用于药物传递、分子诊断、生物成像、催化等领域。
二、胶束纳米材料的合成方法胶束纳米材料的合成方法多种多样，这里仅介绍其中的几种常见方法。
（1）逆向微乳液法逆向微乳液法是一种常用的胶束纳米材料制备方法，其原理为：将两种互不相溶的液体通过添加表面活性剂的方式，在界面上形成微小液滴。
这些液滴通过加热或添加化学反应剂，使表面活性剂产生自组装行为，最终形成胶束纳米材料。
（2）共混胶束法共混胶束法是一种较为简便的制备方法，其原理为：将待制备的纳米粒子与表面活性剂溶液加入到一定的溶剂中，通过振荡或超声等方式使其均匀混合后，待溶剂蒸发完毕后，即可得到胶束纳米材料。
（3）辅助溶剂法辅助溶剂法是一种常用的胶束纳米材料制备方法，其原理为：将表面活性剂与待制备的纳米粒子以及一定量的有机溶剂混合，经加热或振荡等处理使各组分均匀混合，在特定的条件下，有机溶剂被蒸发掉，形成胶束纳米材料。
三、胶束纳米材料的应用研究（1）生物医药领域近年来，胶束纳米材料在生物医药领域的应用已成为研究的热点之一。
胶束纳米材料作为一种能够穿过细胞膜的载体，可以用于药物传递，有效提高药物的治疗效果并减少其不良反应。
此外，胶束纳米材料还具有较好的细胞相容性和生物可降解性，可用于造影剂、生物传感器等生物医药材料的制备。
（2）能源领域胶束纳米材料在能源领域的研究较为广泛。
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与工程学 院， 北京 １０ ８ ） ０ ０ ３
胜 彭 ，
馨 １ 南大学环境科学与工程学院， ， 湖 （
湖南 长沙 ４ ０ ８ ：２环境生物与控制 教育 部重点实验室（ 南大 学） １０２ ． 湖 ， 湖南 长沙 ４ ０ ８ ；３北京林业大学环境科学 １０ ２ ．
摘 要 ： 生物 表面 活性 剂应用 于逆 胶束 体 系构建 及微 水相 的条 件优 化进 行 了研究 ． 过 与化 学表 面活性 剂（ 离子表 面活 性剂 Ｃ ＡＢ、阴离 对 通 阳 Ｔ 子 表面 活性 剂 Ａ 、非离 子表 面活 性剂 Ｔ ｅ一 ｏ的对 比可知 ， ＯＴ ｗｅｎ ８ ） 生物表 面活 性剂 鼠李 糖脂 Ｒ Ｌ具 有高增 溶 性、低 使用 量 、微 环境 所 需条件 温 和等 优 点． 过 荧光法 测得 Ｒ 通 Ｌ在 异辛 烷 中的 临界胶 束浓 度 Ｃ ＭＣ 为 Ｏ ５ ｍ ｌ ， 于化 学表 面活性 剂 需要更 少 的量 即可 形成逆 胶 束． ． ５ ｍｏ／ 相对 ０ Ｌ 电导法 测得 其最佳 含 水率 为 ３ ．， ２１比其他 逆胶 束 的最佳 含 水率大 ， 表明其 能够 增溶 更 多的 水， 了 Ｒ 导致 Ｌ构建 的逆 胶柬 粒径 相对 其他 胶体 的大， 也为 酶解 反应提 供 了足够 的 反应 空间 ． 实验 也通 过紫 外法 测定 了 ｐ 离子 强度 对于 逆胶 束 中漆酶 活性 的影 响，Ｌ体 系 的最佳 ｐ 这 本 Ｈ、 Ｒ Ｈ 为 ５ 、最 佳 ＫＣ 浓度 为 Ｏ ５ ｌ ，Ｈ 与离子 强度 分别 是通 过酸 碱度 、带 电 电荷与 表面 活性 剂极 性端相 互 作用来 影 响酶 活． ． ２ Ｉ ． ｍｏ Ｌｐ ０ ／ 关 键词 ：生 物表 面活 性剂 ；逆 胶束 ；微 环境 条件 优化 ；酶 活 中图分 类 号：ＸＩ Ｉ ３ 文献标 识码 ：Ａ 文章 编号 ：１０ — ９３２ １）９ １４ 一 ７ ００ ６２ （０ １０— ４４ Ｏ
ｆ ｒｗａｅ ，ｌ ｗｅ ｏ ａ ｅ ｉ ｅ ｃ ｎ ｔｕ ｔ ｎ ｏ ，ｍｉ ｅ ｃ ｏ ｎ ｉ ｎ ｎ ｎ ｏ ｏ ｓｒ ｃ ｉ ｎ ａ ｄ Ｓ ｎ ｈ ｉ ｃ ｌ ｏ ｔ ｒ ｏ ｒ ｄ ｓ ｇ ｎ ｔ பைடு நூலகம் ｏ ｓｒ ｃ ｉ ｆＲＭ ｈ ｏ ｌ ｒｍｉｒ ｅ ｖｒ ｒ ｅ ｔｆ ｒ ｃ ｎ ｔｕ ｔ ｄ ｏ ｏ ｎ Ｏ ｏ ．Ｔ ｅ Ｃｒｔ ａ ｉ
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