鼠李糖脂资料

表面活性剂综述

皂素（saponin)

烷基多苷（Alkyl polyglucosides）

表面活性剂：

表面活性剂是一类集亲水基和憎水基于一体，可显著降低溶剂的表面张力或液一液界面张力的一类化合物。其分子结构一般包括长链疏水基团和亲水性离子基团或极性基团两个部分。通常，表面活性剂分子的两个部分的基团是不对称的。此种结构上的两亲特点，决定了表面活性剂的许多物理化学性质，是产生表面活性的内在原因。

不仅具有很高的活性，即在水中加入很少量就能使水的表面张力大幅度地降低，而且还具有独特的渗透;润湿和反润湿(防水、防油);乳化和破乳:发泡和消泡;洗涤、分散与絮凝，抗静电，润滑和加溶等应用性能。从广义上讲，可将表面活性剂称为这样一类物质即在加入很少量时就能明显改变体系的界面性质和状态的物质。

表面活性剂的化学结构特点：

表面活性剂是由性质不同的两部份组成。一部份是由疏水亲油的碳氢链组成的非极性基团，另一部份为亲水疏油的极性基。这两部份分别处于表面活性剂分子的两端，为不对称结构。因此表面活性剂分子结构的特性是一种既亲油又亲水的两亲分子。它不仅能防止油水相排斥，而且具有把两相连接起来的功能。

表面活性剂的分类：

按表面活性剂有水溶液中能否解离，分为离子型与非离子型表面活性剂。而离子型表面活性剂又按产生电荷的性质分为阴离子、阳离子型和两性离子型;

按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为水溶性和油溶性表面活性剂;前者占多数，但后者日益重要，只是其品种不多。

按分子量分类，可将分子量大于104者称为高分子表面活性剂，在103一104称为中分子量表面活性剂及分子量大于102一103者称为低分子量表面活性剂。

还有按表面活性剂的功能来进行分类的。有表面张力降低剂、渗透剂、润湿剂、乳化剂、增溶剂、消泡剂等。

表面活性剂的性质：

表面活性剂的两亲特性使其能定向地吸附于两相界面上，亲水基一端朝向水相，疏水基一端朝向油相，从而降低了水溶液的表面张力或油水界面张力。表面活性剂在界面上吸附越多，界面张力降低得越多。表面活性剂在溶液表面的吸附量随溶液浓度增大而增多，当表面活性剂浓度达到或超过某一数值后，表面吸附量不再增加。此时溶液中的表面活性剂分子会从单体缔合为胶态聚集物，即形成胶束。胶束内部是由表面活性剂憎水基形成的疏水性内核;胶束外部是由亲水基组成的外壳。表面活性剂在溶液中形成胶束时的浓度称为临界胶束浓度(Critical micellar concenrtation，CMC)。CMC可作为表面活性剂的表面活性的一个量度。CMC越小，则表示此种表面活性剂形成胶团所需浓度越低，因而，改变表/界面性质，起到乳化、增溶等作用所需的浓度也就越低。表面活性剂在固一液界面上的吸附作用，如土壤一水或故态有机物一水界面，同样可降低固一液界面张力，促进有机污染物分子脱离固体表面。

当表面活性剂达到一定浓度后，活性剂分子形成球状、层状或棒状的聚集体，它们的亲油基团彼此靠在一起，而亲水基团向外伸向水相，这样的聚集体叫做胶束。能够形成胶束的最低表面活性剂浓度叫做临界胶束浓度，简称cMc。

表面活性剂的水溶液当表面活性剂浓度超过临界胶束浓度(CMC)时，能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著提高的现象称之为表面活性剂的增溶作用。

水溶液中表面活性剂的存在能使不溶或微溶于水的有机化合物的溶解度显著增加，此即表面活性剂的增溶作用。

增溶作用为一胶团现象，与表面活性剂在溶液中形成胶团有密切关系。胶束具有疏水性的微环境，对有机物的增溶作用显著，可大大提高憎水性有机物在水相的表观溶解度。表面活性剂的增溶作用与表面活性剂的结构、被增溶物的结构密切相关。另外，溶液中所存在的有机添加物和无机盐以及温度等环境因素也会对增溶作用具有明显影响。表面活性剂对难溶性有机污染物的增溶作用受表面活性剂的种类和浓度、胶束的结构、有机物的性质、表面活性剂的HLB值、无机电解质、环境温度、共存有机物等因素的影响。

增溶作用的特点:

1)只有在表面活性剂浓度高于CMC时增溶作用才明显表现出来，也就是微溶物溶解度的增加是由于胶团的形成，表面活性剂浓度越大(>CMC)，胶团形成的越多，微溶物也就溶解得越多。

2)增溶作用不同于水溶助长作用。水溶助长作用是使用混合溶剂来增大溶解度，以苯为例，大量乙醇(或乙酸)的加入会使苯在水中的溶解度大大增加，这称之为水溶助长作用。其原因在于:相当大量的乙醇(或乙酸)的加入大大改变了溶剂的性质，而在增溶作用中，表面活性剂的用量相当少，溶剂性质也无明显变化。

3)增溶作用不同于乳化作用。增溶后不存在两相，溶液是透明的，没有两相的界面存在，是热力学上的稳定体系。而乳化作用则是两种不相溶的液体，一种分散在另一种液体中的液一液分散体系，有巨大的相界面及界面自由能，属热力学上不稳定的多分散体系。

4)增溶作用不同于一般的溶解。通常的溶解过程会使溶液的依数性，如冰点下降，渗透压等有很大改变，但碳氢化合物被增溶后，对依数性影响很小，这说明在增溶过程中溶质没有分离成分子或离子，而以整个分子团分散在表面活性剂溶液中，因为只有这样质点的数目才不会增多。

5)增溶作用是个自发过程，被增溶物的化学势增溶后降低，使体系更趋稳定。表面活性剂与降解微生物之间作用关系(2005 ). "鼠李糖脂生物表面活性剂对石油烃污染物生物降解影响的研究".

表面活性剂对降解菌的毒性：

在选择表面活性剂用于生物修复体系时，必须首先考虑其毒性。表面活性剂对降解微生物的毒性主要表现在以下两个方面(HeleniuS&simons，1975):一是表面活性剂对微生物细胞膜的破坏和渗透作用;二是表面活性剂分子与微生物细胞的某些功能蛋白质之间发生作用，使蛋白失去原有功能。表面活性剂对降解菌的毒性可能降低微生物的活性甚至导致其死亡。因此，在选择表面活性剂时，更倾向于低毒或无毒的生物表面活性剂。

表面活性剂的生物降解：

表面活性剂本身被降解对污染物的降解会产生正负两方面的影响。

正面影响包括:表面活性剂的降解增加了降解体系的能量和生物量，从而提高了污染物的降解速率，这得益于表面活性剂作为主要基质被降解的同时，污染物通过共降解代谢作用被降解(volkeringctal.，1998);其次，表面活性剂的降解减少了对降解菌的毒性;另外，表面活性剂的降解也消除了其二次污染。

表面活性剂降解的负面作用表现为:表面活性剂比污染物优先降解，因而减小了污染物的降解速率;其次，表面活性剂的降解导致反应体系中溶解氧和营养盐的不足，从而限制了污染物的降解。

表面活性剂在菌细胞膜上的吸附：

菌细胞生物膜由大量的磷脂分子组成，磷脂与表面活性剂有类似的结构和性能，因而细胞膜对表面活性剂具有较强的吸附作用，这会降低表面活性剂在水相中的浓度，进而可能影响到污染物的脱附速率，同时改变了细胞膜的通透性，使疏水性有机物的跨膜速率加快，这有利于提高降解速率

表面活性剂提高污染物生物可利用性的作用机制主要包括以下三个方面: 一是通过乳化作用，使得含非水溶性有机污染物的有机相与水相的接触面积大大增加;

二是通过胶束增溶作用，增加有机污染物在水中的表观溶解度

三是通过降低界面张力包括固体颗粒与表面活性剂之间、间隙水与有机物之间以及污染物分子与表面活性剂分子之间的界面张力，从而促进污染物从固相到水相的迁移速度。

其中，第一个作用机理是污染物以非水溶液体形式存在时才会发生，而后两种作用机理则能够增大基质从固相向水相的传质速率。