（物理化学专业论文）阳离子型gemini表面活性剂与蛋白质的相互作用.pdf

山东大掌博士学位论文 摘要 蛋白质一表面活性荆复配体系不仅在药物、化妆品、生物及食品等领域中有 着广泛的应用，而且还可用于模拟生物体系，对加快生物技术向化工、医药等传 统领域的渗透和应用具有重要的意义。所以蛋白质和表面活性剂相互作用的研究 是多年来人们一直十分感兴趣的研究课题。 关于蛋白质与传统表面活性剂相互作用的研究报道有很多，如c t a b 、s d s 和t r i t o nx - 1 0 0 等与蛋白质的相互作用，而与双烃链表面活性剂的研究较少。阳 离子型g e m i n i 表面活性剂是一类新型的两亲分子，它比传统的单烃链表面活性剂 具有更多优良的性质，所以预期它与蛋白质的相互作用能表现出更为独特的性 质。本论文通过表面张力、界面扩张流变、稳态荧光、时问分辨荧光和圆二色光 谱技术研究了对称型阳离子g e m i n i 表面活性匍j ( 1 2 2 1 2 ) 与明胶年1 b s a 之间的相 互作用，并与不对称型的阳离子g e m i n i 表面活性齐j ( 1 2 2 8 ) 、传统的阳离子表面 活性帮j ( c t a b 、d t a b ) 进行了比较，研究内容共分为六部分： 论文的第一部分概述了研究g e m i n i 表面活性剂和蛋白质的重要意义，并综述 了蛋白质与表面活性剂相互作用的研究进展等。 论文的第二部分采用表面张力法对比研究了1 2 - 2 1 2 和d t a b 与蛋白质( 明 胶和b s 在界面上的相互作用，同时考察了温度和盐对1 2 2 1 2 蛋白质相互作 用的影响。实验结果表明，阳离子型g e m i n i 表面活性剂降低表面张力的效率和 能力都优于d t a b 。当1 2 2 1 2 与明胶混合后，其表面张力等温线出现明显的双 拐点现象；丽它与b s a 的混合体系则未出现明显的双拐点，这况明1 2 2 一1 2 与明 胶通过静电和疏水作用比它与b s a 更容易形成复合物。另外，不论是明胶d t a b 体系还是b s a d t a b 体系均没有明显的双拐点现象。当表面活性剂浓度较低时， 上述四种混合体系在降低表面张力方面均表现出协同效应，但是明胶1 2 - 2 - 1 2 体 系和明胶d t a b 体系表现出的效果分别比b s a 1 2 2 1 2 和b s a d t a b 体系更为 显著；当表面活性剂的浓度较高时，四种混合体系的最低表面张力值与单一的表 面活性剂溶液的数值接近，说明界面上的大分子最终完全被表面活性剂分子所替 代。 论文的第三部分采用界面扩张流变的方法，在较低的频率范围内( o 0 0 5 山东大学博士掌位论文 o 1 n z ) 研究了表面活性剂( 1 2 2 1 2 、c t a b 和d t a b ) 、明胶和表面活性7 f t l 明胶体 系的相互作用，同时考察了温度和n a b r 对1 2 - 2 1 2 体系界面粘弹性的影响。对于 表面活性剂体系而言，扩张频率越大、温度越低、n a b r 的浓度越大，体系的扩 张模量越大，所以越有利于表面活性剂形成稳定的膜。表面活性剂体系的扩张模 量随其浓度的增加出现先增大后减小的趋势。对于表面活性剂明胶混合体系而 言，扩张模量和相角随扩张频率变化的趋势与单一表面活性剂溶液相似。随表面 活性剂浓度增加，混合体系的扩张模量出现一个最大值，且扩张模量最大值的顺 序依次为明j 皎1 2 2 1 2 体系 明胶c t a b 明胶d t a b 体系；当表面活性剂的浓度 高于c m c 后，混合体系的扩张馍量均与单独表面活性剂溶液的数值比较接近，说 明界面上的明胶大分子逐渐被表面活性剂分子所替代，这一现象与第二章表面张 力法得到的结论是一致的。 论文的第四部分采用稳态荧光光谱研究了表面活性弃u ( 1 2 2 1 2 、1 2 2 - 8 和 d t a b ) 与蛋自质的相互作用及其不同体系微环境的变化。b s a 同步荧光光谱实 验表明。表面活性剂主要和b s a 中的y r p 残基发生相互作用，并且表面活性剂 能导致b s a 构象发生变化。从蛋白质的稳念荧光光谱可以看出，当表面活性剂 加入到b s a 溶液中，b s a 的荧光强度均随表面活性剂浓度出现先减小后增大的 趋势，并伴随着荧光峰位的监移：而加入到明胶溶液中，y l ：始明胶的荧光强度受 表面活性剂浓度的影响较小，随后荧光强度随表面活性剂浓度的增加而显著增 强，但是荧光峰位基本不发生变化。另外，从芘的，l 偈和偏振度的实验可知，明 胶或b s a 的加入给表面活性溶液提供了一个极性更小、粘度更大的疏水环境。 明胶表面活性剂混合体系微区的极性高于b s a 表面活性剂混合体系的。 论文的第五部分采用时间分辨荧光光谱研究了芘在表面活性剂( 1 2 - 2 1 2 和 1 2 2 8 ) 和表面活陛；o j 蛋白质体系中的荧光寿命。随着表面活性剂浓度的增加， 芘的荧光寿命开始变化比较缓慢，随后又降低。但是芘在1 2 2 1 2 溶液中的荧光 寿命略高于在1 2 - 2 8 溶液中的。在表面活性剂浓度较低时，不论是1 2 2 1 2 与蛋 白质的混合溶液还是1 2 2 8 与蛋白质的混合溶液，芘的荧光寿命比在单一表面 活性剂中的荧光寿命长。但是芘在袭嘶活性剂b s a 体系中的荧光寿命比在表面 活性j t j 明胶中的更长，而且在1 2 2 1 2 b s a 中的荧光寿命最长。在表面活性剂 浓度较高时，芘在表面活性：f r i l l 蛋白质体系中的荧光寿命降低至芘在单一表面活 i i 山东大掌博士掌位论文 性剂溶液中的荧光寿命。 论文的第六部分采用圆二色光谱研究了表面活性剂( 1 2 - 2 1 2 、1 2 2 8 和d t a b ) 诱导b s a 和明胶二级结构的变化，同时考察了表面活性剂对b s a 三级结构的影 响。当1 2 2 1 2 、1 2 2 8 和d t a b 加入到b s a 后，使得b s a 的螺旋含量开始 基本保持不变随后又逐渐减小，相应的卢折叠的含量逐渐增加。当表面活性剂浓 度相同时，b s a 结构展丌的程度依次为1 2 2 1 2 1 2 2 8 d t a b 。当1 2 2 ，1 2 和 1 2 2 8 加入到明胶后，使得明胶的无规则蜷曲含量首先基本保持不变然后又逐渐 增加，并且1 2 2 一1 2 对明胶的二级结构影响更大一些。另外，1 2 2 1 2 对b s a 的 近紫外c d 光谱的影响比1 2 2 - 8 对它的影响更为明显，说明当表面活性剂浓度较 高时，1 2 - 2 1 2 对b s a 的三级结构影响更大。 本论文的主要特点和创新点 l 、首次研究了不对称阳离子型g e m i n i 表面活性剂1 2 2 8 与b s a 的相互作用， 并对比研究了1 2 2 1 2 与b s a 的相互作用和1 2 2 8 与明胶的相互作用。同时 考察了温度和盐对g e m i n i 表面活性剂与蛋白质相互作用的影响。这不仅丰富 了生物大分子与小分子之白j 相互作用的研究内容，为模拟生物体系提供了基 础数据。 2 、采用界面膨胀流变和荧光偏振的方法首次系统地对比研究了蛋白质( b s a 和明 胶) 和阳离子型g e m i n i 表面活性n ( 1 2 2 1 2 和1 2 2 8 ) 在气液界面上的聚集行 为和体相中的相互作用，从而丰富了生物大分子与双烃链表面活性剂相互作 用的研究方法。 3 、通过多种实验手段的互相佐证，提出了b s a 和明胶与阳离子型g e m i n i 表面 活性剂发生不同作用的根本原因和可能的机理。 关键词：阳离子型g e m i n i 表面活性剂；牛血清白蛋白；明胶；界面扩张流变 圆二色光谱 1 1 1 山东大学博士掌位论文 a b s t r a c t p r o t e i n s s u r f a c t a n t sm i x t u r e sn o t o n l y h a v ew i d ea p p l i c a t i o n si nc o s m e t i c ， p h a r m a c e u t i c s ，a n df o o dp r o d u c t s ，e t c b u ta l s o c a ns i m u l a t e b i o l o g i c a ls y s t e m s ， w h i c he x p e d i t e st h ep e n e t r a t i o no fb i o l o g i c a lt e c h n o l o g yi n t oc h e m i c a li n d u s t r ya n d m e d i c i n ef i e l d t h u s ，t h ei n t e r e s ti ni n t e r a c t i o nb e t w e e np r o t e i na n ds u r f a c t a n ti sv e r y h i g hf o rm a n yy e a r s t oo u rk n o w l e d g e ，t h ei n t e r a c t i o nb e t w e e n p r o t e i na n ds u r f a c t a n ti sm a i n l yf o c u so n t h et r a d i t i o n a ls u r f a c t a n ts u c ha sc t a b ，s d sa n dt r i t o nx - 1 0 0 ，l e s sa t t e n t i o nh a s b e e np a i dt op r o t e i n d o u b l e c h a i n ss u r f a e t a n t c o m p a r e dw i 付ls i n g l e c h a i ns u r f a c t a n t g e m i n is u r f a c t a n t ，an e wc l a s so fa m p h i p h i l i cm o l e c u l e s ，h a sm a n y u n i q u ep r o p e r t i e s t h u s ，g e m i n is u r f a c t a n ti se x p e c t e dt oe x h i b i tq u i t ed i f f e r e n ti n t e r a c t i o nb e h a v i o r w i t hp r o t e i nf r o ms i n g l e c h a i ns u r f a c t a n t i nt h i st h e s i s ，t h ei n t e r a c t i o nb e t w e e n s y m m e t r i cg e m i n is u r f a c t a n t ( 1 2 - 2 1 2 ) a n db s ai ss t u d i e d f o rc o m p a r i s o n ，p a r a l l e l m e a s u r e m e n t sh a v ea l s ob e e nn l a d eo nt h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nd i s s y m m e t r i cg e m i n i s u r f a e t a n t ( 12 - 2 8 ) ，s i n g l e - c h a i ns u r f a c t a n t ( c t a b ，d t a b ) a n dp r o t e i n t h i st h e s i si s d i v i d e di n t os i xp a r t s i nt h ef i r s ts e c t i o n , t h ei m p o r t a n c eo fs t u d yo ng e m i n is u r f a c t a n ta n dp r o t e i na n d t h es t u d yp r o g r e s so nt h ei n t e r a c t i o nb e t w e e ns u r f a e t a n ta n d p r o t e i na r es u m m a r i z e d i nt h es e c o n ds e c t i o n ，t h ei n t e r a c t i o nb e t w e e ns u r f a c t a n t s0 2 2 1 2 ，c t a ba n d d t a b ) a n dp r o t e i ni ss t u d i e db ys u r f a c et e n s i o n t h ee f f e c t so ft e m p e r a t u r ea n dn a b r o nt h e i ri n t e r a c t i o na r ea l s oi n v e s t i g a t e d t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ee f f i c i e n c ya n dt h e e f f e c t i v e n e s so fg e m i n is u r f a c t a n t st od e c r e a s et h es u r f a c et e n s i o no fw a t e ra l eh i g h e r t h a nd t a b t h es u r f a c et e n s i o nc u r v eo fg e l a t i n 1 2 - 2 - 1 2s y s t e me x h i b i t st w ob r e a k p o i n t s ，b u tt h a to fb s a 1 2 - 2 1 2s y s t e md o e sn o t ，i n d i c a t i n gt h ec o m p l e x e so f g e l a t i n 1 2 2 - 1 2f o r me a s i l yv i ae l e c t r o s t a t i ca n dh y d r o p h o b i cf o r c e s t h e r ea r ea l s on o t w ot r a n s i t i o np o i n t si nt h es u r f a c et e n s i o nc m w c so fb s a d t a ba n dg e l a t i n d t a b s y s t e m s a l ls u r f a e t a n t p r o t e i nm i x t u r e ss h o wt h el o w e r i n go fs u r f a c et e n s i o na tl o w s u r f a e t a n tc o n c e n t r a t i o n ，b u tt h ee f f e c t so fg e l a t i n 1 2 2 1 2a n d g e l a t i n d t a bs y s t e m s a r em o r eo b v i o u st h a nt h o s eo fb s a j l 2 2 1 2a n db s a d t a bs y s t e m s ，r e s p e c t i v e l y i v 山东大掌博士掌位论文 a t h i 曲s u r f a c t a n tc o n c e n t r a t i o n ，t h e i r s u r f a c et e n s i o n s a g r e e 谢t l l t h o s eo f p r o t e i n - f r e es u r f a c t a n ts o l u t i o n s ，s u g g e s t i n gt h a tg e l a t i no rb s am o l e c u l e sa ti n t e r f a c e a r ed i s p l a c e db ys u r f a c t a n tm o l e c u l e se v e n t u a l l y i nt h et h i r ds e c t i o n ，t h ed i l a t i o n a lr h e o l o g i e a lp r o p e r t i e so fs u r f a c t a n t s ( 1 2 2 1 2 、 c t a ba n dd t a b ) ，g e l a t i n ，a n ds u r f a c t a n t g e l a t i ns y s t e ma ta i r w a t e ri n t e r f a c ea t e i n v e s t i g a t e da tl o wf r e q u e n c y ( o 0 0 5 o 1h z ) t h ee f f e c t so ft e m p e r a t u r ea n dn a b r o n1 2 2 _ 1 2s o l u t i o na r ea l s oi n v e s t i g a t e d f o rs u r f a c t a n ts o l u t i o n ，h i g hd i l a t i o n a l f r e q u e n c y ，l o wt e m p e r a t u r ea n dt h ea d d i t i o no fn a b rc o n d u c et ot h ef o r m a t i o no ft h e s t a b l ef i l m t h ed i l a t i o n a lm o d u l u sp a s s e st h r o u 出am a x i m u mv a l u ew i t hs u r f a c t a n t c o n c e n t r a t i o ni n c r e a s i n g f o rs u r f a c t a n t g e l a t i ns o l u t i o n ，t h ed e p e n d e n c e so ft h e d i l a t i o n a lm o d u l u sa n dt a n oo nd i l a t i o n a lf r e q u e n c yh a v et h es i m i l a rt e n d e n c yw i t h t h o s eo f s u r f a c t a n tc o n c e n t r a t i o n t h eo r d e ro f t h ec o n c e n t r a t i o nc o r r e s p o n d i n gt ot h e m a x i m u mv a l u eo ft h ed i l a t i o n a lm o d u l u si sa s f o l l o w s ：g e l a t i n 1 2 2 1 2 g e l a t i n c t a b g e l a t i n d t a b ；a th i g hs u r f a c t a n tc o n c e n t r a t i o n ，t h ed i l a t i o n a l m o d u l u so fs u r f a c t a n t g e l a t i ns y s t e mb e c o m e sc l o s et ot h a t c o r r e s p o n d i n gt op u r e s u r f a c t a n t ，s u g g e s t i n gg e l a t i na ti n t e r f a c ei sr e p l a c e db ys u r f a c t a n t t h i sr e p l a c e m e n t i sa l s oo b s e r v e db ys u r f a c et e n s i o nm e a s u r e m e n t i nt h ef o u r t hs e c t i o n ，s t e a d y s t a t ef l u o r e s c e n c eh a sb e e nu s e dt oi n v e s t i g a t et h e i n t e r a c t i o nb e t w e e ns u r f a c t a n t s ( 1 2 2 1 2 ，1 2 2 8a n dd t a b ) a n dp r o t e i n si n c l u d i n g b o v i n es e r u ma l b u m i n ( b s a ) a n dg e l a t i n i tc a r lb es e e nf r o ms y n c h r o n o u ss p e c t r a t h a ts u r f a c t a n tm a i n l yi n t e r a c t sw i t h 卸r e s i d u e sc o m p a r e dt o t y rr e s i d u e sa n dt h e c o n f o r m a t i o no fb s ai n d u c e db ys u r f a c t a n tc h a n g e s w h e ns u r f a c m n ti sa d d e dt o b s as o l u t i o n ，t h ef l u o r e s c e n c ei n t e n s i t yd e c r e a s e sa n dab l u es h i f ti so b s e r v e di nt h e m a x i m u me m i s s i o np e a k ；t h e n ，t h ef l u o r e s c e n c ei n t e n s i t yi n c r e a s e sg r a d u a l l yw h e n s u r f a c t a n tc o n c e n t r a t i o ni sa b o v ec m c u n l i k eb s a ，a tl o ws u r f a c t a n tc o n c e n t r a t i o n ， t h ef l u o r e s c e n c es p e c t r ao fg e l a t i nc h a n g eal i t t l e ；s u b s e q u e n ti n c r e a s eo fs u r f a c t a n t c o n c e n t r a t i o nl e a d st ot h er e m a r k a b l ei n c r e a s ei nt h ef l u o r e s c e n c ei n t e n s i t y b u tt h e r e i sn oc h a n g ei np e a kp o s i t i o no fg e l a t i n t h ee x p e r i m e n t sf r o mf l u o r e s c e n c e p o l a r i z a t i o na n d1 1 1 3v a l u eo fp y r e n es h o wa d d i t i o no fb s ao rg e l a t i nt os u r f a c t a n t s o l u t i o nc a np r o v i d eah i g h e rv i s c o s i t ya n dl o w e rp o l a r i t yo fm i c r o e n v i r o n m e n t b u t v 山东大掌博士学位论文 t h ep o l a d t yo ft h em i c r o e n v i r o n m e u ti ns u r f a c t a n t g e l a t i ns o l u t i o ni sh i g h e rt h a nt h a t i ns u r f a c t a n t b s as o l u t i o na tl o ws u r f a e t a n tc o n c e n t r a t i o n i nt h ef i f t hs e c t i o n , t h ef l u o r e s c e n c el i f e t i m e so fp y r e n ei ns u r f a c t a n t s ( 1 2 - 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2 8a n dd t a b ) i t c a nb es e e nf r o mf a r u vc ds p e c t r at h a tt h eo c h e l i c a lc o n t e n to fb s ar e m a i n s c o n s t a n ta n dt h e nd e c r e a s e sw i t hs u r f a c t a n tc o n c e n t r a t i o ni n c r e a s i n g ，a tt h es a m et i m e t h e 卢s h e e tc o n t e n ti n c r e a s e s ，s u g g e s t i n gt h a ts u r f a c t a n ta th i g hc o n c e n t r a t i o nd i s r u p t s t h es e c o n d a r ys t r u c t u r ea n dl e a d st ot h eu n f o l d i n go fb s a a tt h es a m ec o n c e n t r a t i o n o f s u r f a c t a n t s t h ed e c r e a s eo f t h e0 【- h e l i c a lc o n t e n tc a u s e db ys u r f a c t a n t si sa sf o l l o w s ： 1 2 2 1 2 1 2 - 2 8 d t a b a d d i t i o no f s u r f a c t a n tt og e l a t i ns o l u t i o nd o e sn o ta l t e rt h e f a r - u vc d s p e c t r as i g n i f i c a n t l yw h e n i t sc o n c e n t r a t i o ni sl o w b u tt h ec o n t e n to ft h e r a n d o mc o i li n c r e a s e sa th i g hc o n c e n t r a t i o n t h er e s u l t sf r o mn e a r - u vc ds p e c t r a s h o wt h a tt h eb i n d i n go fs u r f a c t a n t si n d u c e st h ec h a n g e so ft h em i c r o e n v i r o n m e n t a r o u n da r o m a t i ca m i n oa c i dr e s i d u e sa n dd i s u l f i d eb o n d so fb s aa th i g hs u r f a c t a n t c o n c e n t r a t i o n b u tc o m p a r i n g1 2 2 1 2w i t h1 2 2 8 ，t h ee f f e c to f1 2 2 1 2o nn e a r - u v s p e c t r ai sm o r eo b v i o u sa th i g hs u r f a c t a n tc o n c e n t r a t i o n t h ee h i e fe h a r a c t e r i s t i c so ft h i st h e s i sa r ea sf o i l o w s ： 1 t h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nd i s s y m m e t r i cg e m i n is u r f a c t a u t ( 1 2 2 - 8 ) a n db s ai s v 1 山东大掌博士掌位论文 f i r s t l ys t u d i e d f o rc o m p a r i s o n ，b o t ht h ei n t e r a c t i o nb e t w e e n1 2 - 2 1 2a n db s a a n d t h ei n t e r a c t i o nb e t w e e n1 2 2 8a n dg e l a t i na r ea l s oi n v e s t i g a t e d t h ee f f e c t so f t e m p e r a t u r ea n ds a l to nt h e i ri n t e r a c t i o na r ed i s c u s s e d t h i sr e s e a r c hc a rn o to n l y e n r i c ht h es y s t e m sa b o u tt h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nb i o l o g i c a lm a c r o m o l e c u l e sa n d s m a l lm o l e c u l e s ，b u ta l s op r o v i d ev a l u a b l ed a t ao fs i m u l a t i n gb i o l o g i c a ls y s t e m s 2 t h ea g g r e g a t i o nb e h a v i o ro fp r o t e i nw i t hg e m i n is u r f a c t a n ta ta i r w a t e ri n t e r f a c e a n dt h ei n t e r a c t i o nm e c h a n i s mi nb u l ka r ef i r s t l ya n ds y s t e m a t i c a l l ys t u d i e db y d i l a t i o n a lr h e o l o g ya n df l u o r e s c e n c ep o l a r i z a t i o n t h u s ，m e t h o d sf o rs t u d y i n gt h e i n t e r a c t i o nb e t w e e nb i o l o g i c a lm a c r o m o l e c u l e sa n dd o u b l e - c h a i n ss u r f a c t a n t sa l e e n l a r g e d 3 t h er e a s o nw h yt h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nb s aa n dg e m i n is u r f a c t a n ti sd i f f e r e n t f r o mt h ei n t e r a c t i o nb e t w e e ng e l a t i na n dg e m i n is a r f a c t a n ti se x p l a i n e d a n dt h e p o s s i b l ei n t e r a c t i o nm e c h a n i s mb e t w e e np r o t e i na n dg e m i n is u r f a c t a n ti sp r o p o s e d v i am a n ye x p e r i m e n t a lm e t h o d s k e y w o r d s ：c a t i o n i cg e m i n is u r f a c t a n t ，b o v i n es e t u l na l b u m i n ，g e l a t i n ，d i l a t i o n a l r h e o l o g y , c i r c u l a rd i c h r o i s m v i i 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：是盎日期：型煎! 篁 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：竺正导师签名：互垒墼日期：盟岁z p 山东大学博士掌位论文 第一章前言 1 1g e m i n i 表面活性剂 表面活性剂( s u r f 犯t a m ，可简写为s a a ) 分子由亲水基团和憎水基团两部分构 成，所以也被称为两亲分子( a i l l p h i p l l i l i cm o l e c u i c ) 。传统的表面活性剂一般由一 个疏水链和一个极性头组成，随着科学技术的发展，人们又合成出双烃链表面活 性剂、三烃链表面活性剂和多烃链表面活性剂，以及各种新型表面活性剂，如 g e m i m 表面活性剂、b o l a 表面活性剂、星型表面活性剂、含硼、含硅表面活性 剂、糖苷表面活性剂、j a n u s 表面活性剂和富勒烯表面活性剂等【1 一钉。 表面活性剂独特的结构导致了它的许多特殊的性能，它不仅能大大降低溶剂 的表面张力或液液、液固界面张力，改变体系的界面状态，而且能在体系中形 成多种结构的聚集体，因而具有润湿、洗涤、乳化、分散、起泡、增溶等性能， 在食品、日用品、医药、采矿、驱油、水处理等领域中有着广泛的应用，素有“工 业味精”的美誉。 双阳离子双烃链表面活性剂实际上就是通常所说的g e m i n i 表面活性剂，它 是由两个亲水基和两个疏水基在其亲水头基处或靠近亲水头基处由一连接基团 通过化学键连接而成【5 吲( 如图1 1 所示) 。与传统表面活性剂类似，g e m i n i 表面 活性剂也可以有不同的分类方法【7 8 】。根据其亲水基是否带电荷以及所带电荷种 类可分为阴离子型、阳离子型和非离子型表面活性剂。阴离子型表面活性剂主要 有磺酸盐型、羧酸盐型、磷酸盐型、硫酸酯盐型。阳离子型表面活性剂主要有胺 盐型、季铵盐型。非离子型表面活性剂在水溶液中不电离，其亲水性基团一般由 具有一定数量的含氧基团( 一般为醚基和羟基) 构成，主要包括聚氧乙烯型、脂肪 酸多元醇酯型等。根据疏水链的种类可分为碳氢型和碳氟型表面活性剂。根据连 接基团的性质可将其分为两类，一类是易弯曲的柔性连接链，如聚亚甲基、聚氧 乙烯基和杂原子：另一类是刚性连接链如二取代苯基、对二苯代乙烯基、乙炔基 等。根据两条疏水链的长短又可分为对称型和不对称型g e m i n i 表面活性剂。 山东大掌博士掌位论文 传统表面活性剂 国亲水基 “燃黟 ； 对称的g e m i n i 表面活性剂 、一 ，、亲油基 黝 不对称的g e m i n i 表面活性剂 麟骚一连接基团 图1 1 传统表面活性剂与g e m i n i 表面活性剂结构示意图 “g e m i n i ”在天文上的意思为双子星座，它形象地表达了这类化合物在结构 上的特征。从分子结构看，它又相似于两个传统表面活性剂分子的聚结，故有时 又称之为二聚( d i m e r i c ) 表面活性剂，国内有人将它翻译成双子型或孪二型表面活 性剂。g e m i n i 型表面活性剂同三头三尾以及三个以上头三个以上尾型的表面活 性剂统称为低聚表面活性i i j ( o l i g o m e r i cs u r f a c t a n t s ) 。g e m i n i 型表面活性剂的这种 结构，一方面增强了碳氢链的疏水作用：另一方面，使亲水基间的排斥作用因受 化学键限制而大大削弱。连接基团( s p a c e r ) 的介入及其化学结构、刚性程度及链 长等因素的变化，使得g e m i n i