結(jié)果與討論

3.1.蓖麻油和棉籽油組合物

植物油是多種脂肪酸甘油三酯的混合物。蓖麻油和棉籽油的成分是本組采用常規(guī)甲基化方法測定的，最近在別處發(fā)表[18]。結(jié)果表明，約90%的蓖麻油為蓖麻油酸

酸(C18:1,含-OH)甘油酯,而棉籽油的主要成分為亞油酸甘油酯(C18:2,47.4%)、棕櫚酸甘油酯(C16:0,31.6%)和油酸甘油酯(C18:1,13.9%。因此，蓖麻油以蓖麻油酸甘油酯為原料制備的大多數(shù)表面活性劑單體上都帶有羥基。

3.2.地表活動

蓖麻油和棉籽油衍生的六種酰基氨基酸表面活性劑的表面張力分布如圖1所示。表1列出了CMC、最小表面張力、γCMC、最大表面過量濃度、Γmax、每種表面活性劑所占的最小表面積這些表面活性劑在空氣/水界面處的分子，Amin，吸附自由能，ΔGads，膠束化自由能，ΔGmic，由圖1匯編而成。CMC值由這些表面張力曲線中的斷點確定，γCMC值是CMC處的表面張力。Γmax和Amin使用Gibbs吸附等溫線方程的近似形式估計：

表格1 6種酰基氨基酸表面活性劑在25℃下的CMC、γCMC、Γmax、Amin、ΔGads和ΔGmic值。

圖2 6種酰基氨基酸表面活性劑水溶液在5 x CMC下的表觀等效流體動力學(xué)直徑(DH)分布。

其中R和NA是氣體常數(shù)和阿伏伽德羅數(shù)，T是絕對溫度，對于離子表面活性劑溶液，n等于2，

盡管對于是否應(yīng)該修改Gibbs分析存在一些爭論[19,20]。ΔGads和ΔGmic是由Rosen的方法計算得出的：

其中γ0是雙蒸水的表面張力。

表1顯示合成表面活性劑的CMC值在0.568-1.86 mM范圍內(nèi)。與其他表面活性劑相比，帶有最疏水丙氨酸殘基的表面活性劑（SCAA和SCOA）具有相對較高的CMC。SCAA頭部區(qū)域的強疏水性和SCOA可能會阻礙膠束界面區(qū)域的水/頭基相互作用，從而增加它們的CMC。γCMC的值在35.00到41.47 mN·m-1之間，棉籽油衍生的表面活性劑的γCMC值普遍低于衍生的表面活性劑的γCMC值來自具有相同頭部基團(tuán)的蓖麻油。SCOS獲得了最高Γmax值和最低Amin值，表明在其頭部基團(tuán)上帶有-OH基團(tuán)的SCOS單體在空氣/水界面上更緊密地堆積。鑒于蓖麻油衍生的表面活性劑疏水尾部存在-OH基團(tuán)，我們得出結(jié)論，頭部基團(tuán)上的-OH基團(tuán)與尾部的表現(xiàn)不同。所有表面活性劑的ΔGmic和ΔGads的負(fù)值意味著兩者在水中的膠束化在298.15 K下，空氣/水界面處的吸附是自發(fā)過程。對于SCOS也獲得了最大的ΔGads和ΔGmic絕對值，表明絲氨酸殘基上的-OH基團(tuán)有助于膠束化和吸附。

圖3所示。在5 × CMC下，SCAG (a)、SCAA (b)、SCAS (c)和SCOS (d)水溶液中的團(tuán)聚體的TEM顯微照片。

還研究了這些表面活性劑的去污力、起泡性和泡沫穩(wěn)定性等特性（補充信息）。它們與市售的陰離子表面活性劑、線性烷基苯磺酸鹽（LAS）相比具有相當(dāng)甚至更好的去污能力，如圖S1和S2.每種表面活性劑的起泡性不同，而棉籽油衍生物的起泡穩(wěn)定性一般優(yōu)于蓖麻油衍生物，圖S3和表S1。因此，這些氨基酸衍生物可潛在用于個人護(hù)理和家居產(chǎn)品的配方。

3.3.DLS測量

用DLS測量在6種酰基氨基酸表面活性劑水溶液中形成的聚集體的大小和分布，其CMC為5倍，5×CMC。圖2顯示了它們的表觀等效流體動力學(xué)直徑（DH）。除絲氨酸外，蓖麻油表面活性劑的DH分布普遍大于棉籽油表面活性劑的DH分布。SCAG和SCAA的DH分布分別集中在900和150 nm，而SCOG和SCOA聚集體的直徑約為10 nm。對于絲氨酸，SCAS和SCOS的平均DH值分別約為100 nm和250 nm。這些結(jié)果可以通過蓖麻油衍生的表面活性劑的蓖麻油基和絲氨酸頭部基團(tuán)上都存在-OH基團(tuán)來解釋，促進(jìn)了大聚集體，例如囊泡的形成（圖2）。

3.4.透射電鏡測量

為了進(jìn)一步證實這些大聚集體的形態(tài)，SCAG、SCAA、SCAS和SCOS水溶液的TEM顯微照片如圖3所示。SCAG和SCAA水溶液中形成球狀囊泡，而SCAS和SCOS自聚集成管狀囊泡。對于SCAG和SCAA，觀察到的球形囊泡的直徑分別約為1μm和100-200 nm，與DLS測量結(jié)果一致。SCAS和SCOS的小管長度L≤4μm，直徑d≤40 nm和100 nm。這些與DLS結(jié)果一致，表明由SCOS形成的聚集體的等效流體動力學(xué)直徑大于來自SCAS的聚集體。TEM結(jié)果表明聚集體的形態(tài)取決于氨基酸殘基和疏水尾部的結(jié)構(gòu)。對于源自蓖麻油的表面活性劑，疏水尾部的-OH基團(tuán)促進(jìn)了球形囊泡的形成；而對于絲氨酸頭基上帶有-OH基團(tuán)的表面活性劑，小管更穩(wěn)定。

根據(jù)Israelachvili等人提出的著名的基于幾何的包裝參數(shù)理論。[21,22]，雙尾表面活性劑傾向于形成囊泡和其他雙層結(jié)構(gòu)，而單鏈表面活性劑形成球形膠束。我們的結(jié)果表明，這些Nacyl氨基酸表面活性劑是個例外。目前的結(jié)果與許多報道的文獻(xiàn)結(jié)果一致，表明N-酰基氨基酸衍生物形成了各種高度組織的納米級結(jié)構(gòu)[2,11,23,24]。以前的FTIR和NMR研究表明，酰胺鍵的NeH部分和C]O基團(tuán)之間的分子間氫鍵在這些表面活性劑的自組裝過程中起著重要作用[11,25]。在這里，我們的結(jié)果進(jìn)一步說明聚集體的形態(tài)取決于氨基酸的側(cè)鏈類型和疏水尾部的官能團(tuán)。可以通過使用相應(yīng)脂肪酸的甲酯代替油來合成純表面活性劑來進(jìn)行進(jìn)一步分析。

植物油中N-酰基氨基酸表面活性劑的界面活性和聚集行為——摘要、簡介

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