凹土基Pickering乳液复合微球固定化酶及应用
目录
1 引言 1
1.1 Pickering乳液简介 1
1.2 Pickering乳液的性质及其影响因素 1
1.2.1 固体颗粒大小的影响 2
1.2.2 颗粒形状的影响 2
1.2.3 固体颗粒表面润湿性的影响 2
1.2.4 固体颗粒浓度的影响 3
1.3 凹土基Pickering乳液聚合 3
1.4 固定化酶 5
1. 5 本课题的指导思想 6
2 实验部分 7
2.1 原料及试剂 7
2.2 仪器与设备 8
2.3 Pickering乳液的制备 9
2.4 复合微球的制备 9
2.4.1 凹土用量的影响 10
2.4.2 表征的方法 10
2.5 实验方法 11
2.5.1 蛋白质标准曲线绘制 11
2.6 酶活的测定 12
2.6.1 酶活测定方法 12
2.6.2 酶活的定义 14
2.7 脂肪酶的固定化 14
2.7.1 磷酸缓冲液的配制 14
2.7.2 吸附法固定化酶 14
3 结果与讨论 15
3.1 Pickering乳液和复合微球的表征 15
3.2 酶液浓度的筛选 18
3.3 温度对固定化酶的影响 19
3.4 时间对固定化酶的影响 20
3.5 pH对固定化酶酶活的影响 21
3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
.6 稳定性实验 22
3.6.1 固定化脂肪酶的温度稳定性 22
3.6.2 固定化脂肪酶的储存稳定性 23
3.7 固定化酶的重复使用 24
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
1 引言
1.1 Pickering乳液简介
乳液(emulsions) 是一种分散体系，该分散体系由2种或2种以上相互不溶的液体构成,其中一相(内相) 以液滴的形式分散于另外一相(外相) 中。一般将形成乳液的有机液体称为“油相（O）”，无机液体称为“水相（W）”。水分散在有机相中的称作油包水型乳液（W/O）；反之称作水包油型乳液（O/W）。大多数的乳液不稳定，为了获得较稳定的乳液，必须向乳液中添加第三种物质，即乳化剂[32]。传统的乳化剂大多数为表面活性剂。
在20世纪初，Ramsden[1]等第一个发现将不溶性的固体颗粒与油性溶剂混合分散时，固体颗粒可以包围在油滴表面，阻止了液滴之间的聚结，从而形成稳定的乳液，这种乳液被称为固体稳定乳液。后来，Pickering[2]对这一类乳液进行了系统而全面的研究工作。于是，这种乳液也被称为Pickering乳液。Pickering乳液的稳定机理是固体粒子吸附在油/水界面处，由此形成了固体粒子的单层膜或多层膜，从而达到使乳液稳定[3-4]。
图1.1 Pickering乳液稳定机理的示意图。（a）O/W乳液；（b）W/O乳液
与乳液相比较，Pickering乳液的最大区别在于使用固体粉末替代传统表面活性剂。Pickering乳液具有以下优点：（1）需要乳化剂的用量比较少，大大减少了成本；（2）对环境的影响较少；（3）与表面活性剂相比，对人身体的毒害作用较小；（4）乳液的稳定性强，在食品、医药、石油开采和化妆品等领域均有重要的应用价值。
1.2 Pickering乳液的性质及其影响因素
Pickering乳液的性质主要有固体颗粒的大小、形状、颗粒的表面润湿性和浓度等因素的影响。
1.2.1 固体颗粒大小的影响
通过对Pickering乳液稳定性的研究，发现固体颗粒的大小对其稳定性的影响较大。研究表明，一般粒子越小，所制备的Pickering乳液稳定性越好。但是由于粒子的无规则运动，粒子粒度是有限制，它存在一个临界值。当在这个值以下时，无规则运动对粒子在油/水界面的分布影响较大，使得粒子越小，所制备的Pickering乳液的稳定性越差；当在此值之上时，粒子尺寸越小，乳液的稳定性越高。粒子无规则运动产生的临界值一般比较小，当固体粒子的值在几个微米以下时，Pickering乳液的稳定性会快速提高，前提是粒子必须比分散相的液滴小，这样才能有效地使乳液稳定[23]。
很多人对粒子大小对乳液稳定性影响进行了研究，但是粒子对乳液稳定性影响的机理还没有一个统一的观念和想法。Binks等[24]研究表明，粒子越小，越能稳定Pickering乳液。
Dai等[25]研究发现，粒子值在一定范围内，粒子越大，它在油/水界面的吸附能力也就越大，也就越能稳定Pickering乳液。
1.2.2 颗粒形状的影响
固体颗粒的形状对Pickering乳液的稳定 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
性也具有一定影响。大多数认为片状的颗粒吸附在界面后，因为它的不规则形状限制了颗粒的旋转，所以乳液的稳定性会提高。Dong等[26]研究了针状颗粒在液液界面的吸附情况，发现针状颗粒最终倾向于平躺的方式吸附在界面上。
1.2.3 固体颗粒表面润湿性的影响
通过对Pickering乳液的研究，发现固体颗粒的表面润湿性对Pickering稳定性和类型的影响都较大。刘登卫[33]表明，表面润湿性可通过固体颗粒的改性来调节。固体颗粒的改性通过使用化学方法，在一定的工艺下，使得固体颗粒与表面活性类物质发生作用，从而改善固体颗粒的表面润湿性，使固体颗粒与溶剂的分散性和相容性增强[27]。
固体颗粒表面润湿性的大小一般用固体颗粒在油/水界面的三相接触角θow来表示。如图1.2中所示[28]，分为三种情况：① θow<90 度时，固体颗粒亲水性比较强，易于形成 O/W 型乳液；② θow=90度时，固体颗粒可以在油/水界面形成比较稳定的薄膜结构，有较好的乳化性能；③ θow>90 度，固体颗粒的亲油性比较强，易于形成 W/O 型乳液。颗粒表面润湿性是固体颗粒能够作为乳化剂性能的决定性因素，并且它是确定体系形成W/O或O/W乳液类型的重要依据。
图1.2 固体颗粒三相接触角与乳液类型的关系[28]
1.2.4 固体颗粒浓度的影响
通过对Pickering乳液的研究，发现固体颗粒的浓度对Pickering乳液的稳定性影响较大。Binks B P等[29]等研究发现，随着固体颗粒浓度的增加，使油/水界面上吸附的固体颗粒数增加，在油/水界面形成的界面膜增厚，从而阻止液滴之间聚并的能力增强。同时固体颗粒的浓度还决定了油/水界面的界面面积。陆佳[34]等研究了凹土颗粒稳定的Pickering乳液的性质，发现随着凹土浓度的提高，乳液的稳定性增加。但是当凹土浓度大于2.0wt%以后，继续增加凹土的量，对Pickering乳液的稳定性没有多大影响。
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1 引言 1
1.1 Pickering乳液简介 1
1.2 Pickering乳液的性质及其影响因素 1
1.2.1 固体颗粒大小的影响 2
1.2.2 颗粒形状的影响 2
1.2.3 固体颗粒表面润湿性的影响 2
1.2.4 固体颗粒浓度的影响 3
1.3 凹土基Pickering乳液聚合 3
1.4 固定化酶 5
1. 5 本课题的指导思想 6
2 实验部分 7
2.1 原料及试剂 7
2.2 仪器与设备 8
2.3 Pickering乳液的制备 9
2.4 复合微球的制备 9
2.4.1 凹土用量的影响 10
2.4.2 表征的方法 10
2.5 实验方法 11
2.5.1 蛋白质标准曲线绘制 11
2.6 酶活的测定 12
2.6.1 酶活测定方法 12
2.6.2 酶活的定义 14
2.7 脂肪酶的固定化 14
2.7.1 磷酸缓冲液的配制 14
2.7.2 吸附法固定化酶 14
3 结果与讨论 15
3.1 Pickering乳液和复合微球的表征 15
3.2 酶液浓度的筛选 18
3.3 温度对固定化酶的影响 19
3.4 时间对固定化酶的影响 20
3.5 pH对固定化酶酶活的影响 21
3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
.6 稳定性实验 22
3.6.1 固定化脂肪酶的温度稳定性 22
3.6.2 固定化脂肪酶的储存稳定性 23
3.7 固定化酶的重复使用 24
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
1 引言
1.1 Pickering乳液简介
乳液(emulsions) 是一种分散体系，该分散体系由2种或2种以上相互不溶的液体构成,其中一相(内相) 以液滴的形式分散于另外一相(外相) 中。一般将形成乳液的有机液体称为“油相（O）”，无机液体称为“水相（W）”。水分散在有机相中的称作油包水型乳液（W/O）；反之称作水包油型乳液（O/W）。大多数的乳液不稳定，为了获得较稳定的乳液，必须向乳液中添加第三种物质，即乳化剂[32]。传统的乳化剂大多数为表面活性剂。
在20世纪初，Ramsden[1]等第一个发现将不溶性的固体颗粒与油性溶剂混合分散时，固体颗粒可以包围在油滴表面，阻止了液滴之间的聚结，从而形成稳定的乳液，这种乳液被称为固体稳定乳液。后来，Pickering[2]对这一类乳液进行了系统而全面的研究工作。于是，这种乳液也被称为Pickering乳液。Pickering乳液的稳定机理是固体粒子吸附在油/水界面处，由此形成了固体粒子的单层膜或多层膜，从而达到使乳液稳定[3-4]。
图1.1 Pickering乳液稳定机理的示意图。（a）O/W乳液；（b）W/O乳液
与乳液相比较，Pickering乳液的最大区别在于使用固体粉末替代传统表面活性剂。Pickering乳液具有以下优点：（1）需要乳化剂的用量比较少，大大减少了成本；（2）对环境的影响较少；（3）与表面活性剂相比，对人身体的毒害作用较小；（4）乳液的稳定性强，在食品、医药、石油开采和化妆品等领域均有重要的应用价值。
1.2 Pickering乳液的性质及其影响因素
Pickering乳液的性质主要有固体颗粒的大小、形状、颗粒的表面润湿性和浓度等因素的影响。
1.2.1 固体颗粒大小的影响
通过对Pickering乳液稳定性的研究，发现固体颗粒的大小对其稳定性的影响较大。研究表明，一般粒子越小，所制备的Pickering乳液稳定性越好。但是由于粒子的无规则运动，粒子粒度是有限制，它存在一个临界值。当在这个值以下时，无规则运动对粒子在油/水界面的分布影响较大，使得粒子越小，所制备的Pickering乳液的稳定性越差；当在此值之上时，粒子尺寸越小，乳液的稳定性越高。粒子无规则运动产生的临界值一般比较小，当固体粒子的值在几个微米以下时，Pickering乳液的稳定性会快速提高，前提是粒子必须比分散相的液滴小，这样才能有效地使乳液稳定[23]。
很多人对粒子大小对乳液稳定性影响进行了研究，但是粒子对乳液稳定性影响的机理还没有一个统一的观念和想法。Binks等[24]研究表明，粒子越小，越能稳定Pickering乳液。
Dai等[25]研究发现，粒子值在一定范围内，粒子越大，它在油/水界面的吸附能力也就越大，也就越能稳定Pickering乳液。
1.2.2 颗粒形状的影响
固体颗粒的形状对Pickering乳液的稳定 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
性也具有一定影响。大多数认为片状的颗粒吸附在界面后，因为它的不规则形状限制了颗粒的旋转，所以乳液的稳定性会提高。Dong等[26]研究了针状颗粒在液液界面的吸附情况，发现针状颗粒最终倾向于平躺的方式吸附在界面上。
1.2.3 固体颗粒表面润湿性的影响
通过对Pickering乳液的研究，发现固体颗粒的表面润湿性对Pickering稳定性和类型的影响都较大。刘登卫[33]表明，表面润湿性可通过固体颗粒的改性来调节。固体颗粒的改性通过使用化学方法，在一定的工艺下，使得固体颗粒与表面活性类物质发生作用，从而改善固体颗粒的表面润湿性，使固体颗粒与溶剂的分散性和相容性增强[27]。
固体颗粒表面润湿性的大小一般用固体颗粒在油/水界面的三相接触角θow来表示。如图1.2中所示[28]，分为三种情况：① θow<90 度时，固体颗粒亲水性比较强，易于形成 O/W 型乳液；② θow=90度时，固体颗粒可以在油/水界面形成比较稳定的薄膜结构，有较好的乳化性能；③ θow>90 度，固体颗粒的亲油性比较强，易于形成 W/O 型乳液。颗粒表面润湿性是固体颗粒能够作为乳化剂性能的决定性因素，并且它是确定体系形成W/O或O/W乳液类型的重要依据。
图1.2 固体颗粒三相接触角与乳液类型的关系[28]
1.2.4 固体颗粒浓度的影响
通过对Pickering乳液的研究，发现固体颗粒的浓度对Pickering乳液的稳定性影响较大。Binks B P等[29]等研究发现，随着固体颗粒浓度的增加，使油/水界面上吸附的固体颗粒数增加，在油/水界面形成的界面膜增厚，从而阻止液滴之间聚并的能力增强。同时固体颗粒的浓度还决定了油/水界面的界面面积。陆佳[34]等研究了凹土颗粒稳定的Pickering乳液的性质，发现随着凹土浓度的提高，乳液的稳定性增加。但是当凹土浓度大于2.0wt%以后，继续增加凹土的量，对Pickering乳液的稳定性没有多大影响。
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