Коллоидно-химические свойства смесей лизоцим-ПАВ в системе водный раствор-октан (1105578), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Показаны различия видов зависимостей модулейупругости от концентрации ПАВ при различных частотах, которые вызваны изменениями в структуре белка и в характере взаимодействия белка с ПАВ (вкладом электростатических и гидрофобныхвзаимодействий). Для смеси β-Cs –C12DMPO не обнаружено различий при одновременной (из одного раствора) и последовательной (из двух) адсорбции компонентов смеси [102].
В случае смеси сDTAB слои в большей степени заполнены белком при одновременной адсорбции,и ПАВ при последовательной. При низких концентрациях ПАВ значения модулейупругости и вязкости выше в смеси β-Cs – C12DMPO, что говорит о более сильномвзаимодействии белка с неионогенным ПАВ, чем с DTAB.Неполярная жидкость, контактирующая с водным раствором, заметно влияет на поведение смесей белок – ПАВ. Адсорбция смеси β-LG – SDS на границахвода/воздух и вода/гексан изучена в [103]. Значения рассчитанных параметроввзаимодействия указывают на формирование комплексов белок – ПАВ на границес гексаном, в то время как на границе с воздухом происходит постепенное вытес-29нение β-LG из слоя. Комплексы гидрофобны и в большей степени находятся вгексане, чем в воде.
Вытеснение белка с поверхности вода/гексан происходиттолько при большом избытке SDS. При взаимодействии β-LG и катионных ПАВTTAB и CTAB в системе вода/гексан также было установлено формирование гидрофобного комплекса за счет электростатических взаимодействий, который вытесняется с поверхности молекулами ПАВ при достижении ККМ [104]. Образование и вытеснение комплексов β-Cs с DTAB и SDS наблюдалось как на границе сгептаном, так и с воздухом [105]. β-Cs имеет высокое сродство к неполярной фазе, что приводит к его разворачиванию на поверхности вода/тетрадекан [93].
Вработе [18] дан обзор результатов о влиянии образования гидрофобных и гидрофильных комплексов белков с ПАВ на реологию, межфазное натяжение, толщину адсорбционного слоя.Образование поверхностных сеток β-Cs на границе вода/органическая жидкость отмечено в [106]. Конкурентное вытеснение белка из адсорбционного слояпод действием неионогенного ПАВ Tween 20 происходит при существенно больших концентрациях ПАВ, чем в системе вода/воздух. В случае жесткого белкаβ-LG не выявлено значительных различий в механизме вытеснения белка в обеихсистемах.Экстракция лизоцима из водного раствора в изооктан при помощи AOTописана в [107]. Перенос Lz из воды в органическую фазу возможен как за счетсолюбилизации в обратных мицеллах, так и за счет электростатического связывания положительно заряженного белка и анионным ПАВ. Увеличение ионной силыв значительной степени снижало экстракцию.
Процесс переноса контролируетсятолько диффузией через межфазную поверхность.Формирование смешанных адсорбционных слоев белок – ПАВ на твердойповерхности является сложным процессом, который зависит не только от типаповерхности, но и от характера взаимодействия и природы компонентов смеси,локального микроокружения, концентрации и состава смесей и т.д.
[108]. Изменение pH среды влияет на заряд белка и, как следствие, на электростатическое отталкивание в слое [109 – 111]. В большинстве случаев добавки ПАВ приводят к30вытеснению белка с твердой поверхности. Данный процесс, как правило, описывается двумя механизмами: механизм «солюбилизации» за счет образования комплексов белок – ПАВ, или механизм конкурентной адсорбции ПАВ [112].
Последовательное или одновременное добавление компонентов влияет на результат адсорбции, что связано с различием структуры и состава образуемых в воде комплексов, конформацией белка и диффузией к твердой поверхности.Изучение адсорбции смесей белок ‒ ПАВ на твердой поверхности являетсяважной задачей промышленности при очистке твердых поверхностей от белков[113] и стабилизации высокодисперсных суспензий твердых частиц [114, 115].Возможность очистки контактных линз от лизоцима, инсулина и альбумина с помощью лецитина описана в [116]. В некоторых системах, напротив, присутствиеПАВ способствует адсорбции белков.
В работе [117] отмечено, что изолят сывороточного протеина (WPI) не способен эффективно адсорбироваться на гидрофобной поверхности арахиса, однако, добавки ПАВ Span 20 увеличивают покрытие белком до 88 – 95% за счет образования самоорганизованных структур на поверхности арахиса. Увеличение адсорбции белка в присутствии ПАВ также наблюдали при исследовании адсорбции смеси овальбумина и SDS на магнезите[118]. Данный эффект объясняют формированием кластеров на твердой поверхности за счет электростатического связывания белка и ПАВ.Лизоцим необратимо адсорбируется на оксиде кремния за счет электростатического притяжения к отрицательно заряженной поверхности [119]. Изменениеконцентрации белка, ионной силы и pH раствора может приводить к переориентации белка за счет изменения поверхностного заряда белковой глобулы и, какследствие, к изменению сил притяжения белка к поверхности и сил отталкиваниямежду макромолекулами белка. Добавление DTAB приводит к оттеснению белка,которое сопровождается очень низкой адсорбцией ПАВ на твердой поверхности,что указывает на образование высокорастворимых комплексов Lz – DTAB [120].В случае смеси Lz – SDS малые добавки ПАВ приводят к набуханию слоя за счетсвязывания Lz с SDS и частичной его денатурации [121].
Вытеснение белка ствердой поверхности происходит при достижении ККМ. Аналогичное поведение31наблюдалось и для смеси BSA – SDS [122, 123]. Удаление белка с гидрофильнойповерхности за счет формирования комплексов с ПАВ описано для смесей гидрофобин (HFB) – SDS и HFB – CTAB [124]. С гидрофобной поверхности белок удалялся только мицеллярными растворами ионогенных ПАВ. Отмечено, что неионогенный C12E6 не влияет на адсорбцию белка на гидрофобной поверхности.Лизоцим необратимо адсорбируется на поверхности слюды за счет электростатического притяжения, что приводит к нейтрализации поверхностного заряда[125, 126]. Малые добавки SDS не вызывают изменения адсорбции белка. Приконцентрации ПАВ свыше 4 мМ, SDS начинает связываться с белком, вызываяего денатурацию, что приводит к оттеснению Lz с поверхности и уменьшениютолщины адсорбционного слоя. При достижении ККМ белок полностью десорбируется [125]. Однако, в [126] не обнаружено заметной десорбции Lz в присутствии SDS.
Только вблизи ККМ наблюдаетсянезначительная десорбция белка извнешних областей адсорбционного слоя.При изучении адсорбции смеси β-LG – Tween 20 на графите установлено,что при малой концентрации молекулы ПАВ образуют «зародыши» доменов сбелковой сеткой на поверхности [127]. Эти домены расширяются при увеличенииконцентрации ПАВ, что приводит к оттеснению β-LG от поверхности и, как следствие, утолщению белковой сетки. При достижении достаточно высокой концентрации Tween 20 происходит полное вытеснение белка с поверхности.1.3. Использование метода радиоактивных индикаторов для изучения адсорбции белков и ПАВПрименение радиоактивных индикаторов может дать полезную информацию о количественных характеристиках адсорбции белков и ПАВ на границежидкость/жидкость и об их распределении между двумя несмешивающимисяжидкостями.
Исследования основаны на введении веществ, меченных радиоактивными изотопами, в двухфазную систему водный раствор/органическая фаза.Благодаря своим ядерно-физическим характеристикам, наиболее удобным являет-32ся применение β-излучателей: 3Н,14С и 35S. Если органическая фаза способна преобразовывать энергию β-частиц в кванты видимого света (сцинтиллировать), товозможна регистрация излучения меченого компонента в объеме органическойфазы и из адсорбционного слоя вблизи межфазной границы. Толщина адсорбционного слоя ограничена максимальным пробегом излучения в конденсированнойфазе. Ядерно-физические свойства трития таковы, что 50 % частиц поглощается вслое воды толщиной 0,3 – 0,4 мкм, 80 % частиц – в слое 1 мкм, максимальныйпробег β-частиц трития в веществе составляет 1,5 – 1,7 мкм [128, 129].
Глубиназоны регистрации для 14С и 35S составляет порядка 10 – 30 мкм [130 – 132].В работах [133, 134] меченные14С β-казеин и αs-казеин использовали дляизучения конкурентной адсорбции смесей на границе вода/триолеин. Авторамистатьи было показано, что хотя адсорбция из индивидуального раствора β-казеинана границе вода/триолеин существенно ниже, чем адсорбция αs-казеина, при адсорбции смеси с мольным соотношением 1:1, в поверхностном слое соотношениеβ-Cs:αs-Cs составляет 2:1. Установлено, что равновесный состав адсорбционныхслоев при различных соотношениях концентраций белков в водной смеси не согласуется с моделью Ленгмюра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
