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蛋白质外聚物中多糖的比例——摘要、简介

来源:上海谓载 浏览 11 次 发布时间:2021-10-12

摘要


两亲性物质可以与水中的油类相互作用形成乳液和聚集体; 分散剂是 旨在形成乳液以防止油滴聚结并使它们稳定在悬浮液中。 两亲性胞外聚合物 (EPS) 集中在空气 - 水界面,其中表面 测量张力以确定它们形成乳液和/或聚集体的倾向。 在这里,我们 通过测量表面张力、化学成分和共聚焦显微镜,研究了控制蛋白质-多糖-油-分散剂相互作用的自组装和相分离的机制。 检查了来自 WAF(油的水容纳部分)、CEWAF(使用分散剂 Corexit 的化学增强 WAF)和对照中间体处理的 EPS 胶体部分。 在分析尺寸 部分水柱样品,发现用油和/或 Corexit 处理显示 EPS 增强的蛋白质:多糖碳基比率和较低的表面张力 (SFT),表明有效 蛋白质的生物乳化作用。 此外,蛋白质的 EPS 模型成分在低水平时略微增加了 SFT 低于几毫克/升的浓度,但在 8 毫克/升或更高的浓度下会降低。 这些模型 分子似乎比 Corexit 更有效地诱导海水中胶束的自组装,即使 当这些成分的浓度非常低时。 我们的结果表明 EPS 比 在形成胶束方面比 Corexit 更有效。 这项研究的结果提供了对命运和 海洋表层石油的分布。


一、简介


海面微层是两个重要的海洋界面之一,作为移动物质的门户 进出水的蒸气压。 它是十到几个的子层 由扩散调节的百微米厚度 (Bopp et al. 1981) 并且取决于海面上方和下方的湍流。 在 此外,它还可以作为向大气中喷射海浪的源头, 与含硫气体一起作为云凝结核调节气候(Chester 1990)。


海面微层也是亲水性水溶性分子和疏水性分子之间的界面 自己朝向空气分子。 因此,任何两亲性(如人造表面活性剂或微生物衍生的外聚物质, EPS)和疏水性分子(如油)会在此积聚 空气-水界面,并影响水的表面张力 (SFT)。 作为 因此,氧气等气体的传质系数 在其他条件相同(例如,Emerson 和 对冲 2008)。


SFT 是衡量保持水分子的粘附力的指标 一起。 换句话说,液体表面膜的张力为 趋向于将表面积最小化到 表层分子或离子对表层分子或离子的吸引力 大部分液体。


关于 EPS 降低水 SFT 的能力知之甚少,当 EPS 化合物出现在海洋中时,人们就知之甚少,已知海洋中的微生物群落在存在或不存在石油或其他污染物的情况下会形成生物乳化剂(见图 1 和图 2)。奎格的 1 和 6 等。 2016)。 目前的证据是相互矛盾的,从 下面的例子。 达克鲁兹等。 (2010) 报道集中 来自石油降解微生物聚生体的生物表面活性剂的溶液是 能够将 Zinder 介质中水的 SFT 从 72.4 和 55.7 降低到 28.6 mN/m。 此外,他们研究的生物表面活性剂乳化 不同的水中油,其性能类似于或优于 类似浓度的常规表面活性剂吐温 80。 古铁雷斯 等。 (2008) 报道说,观察到洗涤过的细胞悬浮液 在高达 8 mg/L 的浓度下表现出良好的乳化活性 吐温 80,一种非离子表面活性剂和乳化剂,常用于食品和 化妆品。 然而,培养基的 SFT 没有降低 在它们的生长实验中检测到。


EPS 是微生物为应对环境压力而释放的分泌物(Han et al. 2017; Santschi 2017; Quigg et al. 2016; 德科 2000 年。)。 EPS 是两亲性大分子,主要由 蛋白质和多糖组成的主要部分海洋 溶解有机碳 (DOC) (Verdugo and Santschi 2010; Chin 等。 1998)。 两亲物如 EPS 具有降低 SFT 的能力 以及诱导聚集和/或胶束形成。 蛋白质是 表面活性,可以起到稳定乳液的作用, 特别是在多糖的存在下,通过相互作用 静电和疏水-疏水相互作用(Ghosh 和 Banyiopadhyay,2012 年)。 海面也富含蛋白质 层(Zäncker 等人,2017 年)。 多糖,亲水性 性质,通常保留在水相中,并且可以贡献 凝胶网络形成(Tako 2015;Pletikapic 等人,2014 年;Chin 等人。 1998)。 虽然蛋白质可以通过与多糖相互作用 共价相互作用,非共价蛋白质/多糖相互作用 对胶体稳定性至关重要,不仅取决于等电势 蛋白质的点 (pI) 和酸性多糖的酸度常数 (pKa),但也与溶液化学有关,例如 pH 值和离子条件。


胶体组合(例如,聚集体、胶束、凝胶)提供丰富的 海洋微生物的底物和栖息地(Verdugo et al. 2004 年,Verdugo 和 Santschi,2010 年; Passow 和 Hetland 2016,Quigg 等。 2016),捕获营养物质,为生物体提供防御机制 (Santschi 2017),并最终促进粒子动力学(Prairie 等。 2015年; 伯德和杰克逊 2009 年; 钦等人。 1998)。 近日,徐 et al., (2018a, b) 表明 EPS 乳化了水中的碳氢化合物 柱子。 徐等人。 (2018a, 2018b) 报道了中宇宙实验 使用 WAF(油的水容纳部分)和 CEWAF(Corexit 增强型 WAF)在 4 天后的油聚集体沉降效率比相应的对照低约 2 个数量级。 此外,Hatcher 等人。 (2018) 表明,在中宇宙模拟中,Macondo 替代油优先与海洋相关 雪,EPS、微生物和颗粒的复杂基质。 定量的 固态 13C NMR 很容易将油与天然形成的油区分开来 海洋雪揭示添加分散剂 Corexit 增强了 与海洋雪有关的油量,形成海洋油雪 (MOS)。


在这些自然系统中与 EPS 一样重要的可能是隔离 从水柱到沉积物的有机碳和油,以及 提供支持微生物循环的底层营养,有关蛋白质和多糖在 EPS 中作用的信息, 有助于乳化或聚集和降低 SFT 仍然是 朦胧。 液相分子聚集、界面张力和 吸附过程都密切相关。 两亲分子 对不同极性介质之间的界面具有高亲和力,例如 空气/水界面,也有很强的自组织倾向 液相。


在这里,我们报告了纯化的、预浓缩的 SFT 测量 来自中宇宙实验的天然 EPS,来自 治疗 WAF 和 CEWAF。 进一步研究 SFT 是如何 受 EPS 存在的影响,EPS 的模型化合物被用于 探索 SFT 作为其浓度、组成、相互作用和临界胶束浓度存在的函数的变化 (CMC,即表面活性剂的浓度,高于该浓度,胶束形成)。 在这里,我们还首次表明 EPS 组件更多 在诱导海水中胶束自组装方面比 Corexit 更有效。


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