2結(jié)果與討論

2.1三七根提取物的理化性質(zhì)

2.1.1三七根提取物水溶液的pH和電導(dǎo)率

將三七根提取物配制為5 g/L的水溶液并稀釋至各待測濃度，測定其pH值和電導(dǎo)率，結(jié)果如表1所示。由表1可知，三七根提取物水溶液呈弱酸性，電導(dǎo)率較低。Russell提出可以使用電導(dǎo)率儀來計算溶液的離子濃度，以此來量化物質(zhì)的離子性強(qiáng)弱。因此，三七根提取物在水溶液中的離子性較弱，屬于一種非離子表面活性劑。

表1三七根提取物水溶液的pH及電導(dǎo)率

2.1.2三七根提取物的表面張力、臨界膠束濃度、pc20及HLB值

測量不同質(zhì)量濃度的三七根提取物水溶液的表面張力，并繪制表面張力（γ）對質(zhì)量濃度（ρ）的對數(shù)曲線如圖1所示。由圖1可知，隨著三七根提取物的含量增加，溶液的表面張力從65.89 mN/m開始急劇下降，之后逐漸變緩，表明三七根提取物具有較強(qiáng)的表面活性。將轉(zhuǎn)折點兩側(cè)的擬合線外延，相交點的質(zhì)量濃度為0.06 g/L，為了方便計算與稱量，下文初步確定三七根提取物的cmc為0.1 g/L，對應(yīng)的γcmc為43.67 mN/m。

圖1不同質(zhì)量濃度三七根提取物的表面張力曲線

由三七根提取物的表面張力數(shù)據(jù)可得，三七根提取物的c20約為0.05 g/L，因此三七根提取物的pc20為1.30，cmc/pc20為0.08，表明三七根提取物降低表面張力的效率較高，形成膠束的傾向較強(qiáng)。根據(jù)cmc值計算表面活性劑的HLB值，三七根提取物的理論HLB值為11.02。

因三七不同部位所含皂苷的種類與總量不盡相同，本文也測量了三七葉莖提取物的表面活性。由實驗數(shù)據(jù)可知，三七葉莖提取物在25℃的cmc為0.25 g/L，對應(yīng)的γcmc為47.2 mN/m，其c20約為0.05 g/L，和三七根提取物接近。而三七葉莖提取物的pc20為1.30，cmc/pc20為0.19，表明三七葉莖提取物比三七根提取物更易吸附在表面，形成膠束的傾向弱于三七根提取物。

2.1.3三七根提取物表面張力的影響因素

1）酸堿度

將0.05，0.1和0.2 g/L的三七根提取物水溶液分別調(diào)節(jié)至pH為4.0~8.0，并測量其表面張力，結(jié)果如圖2所示。同一質(zhì)量濃度下三七根提取物的表面張力隨pH的降低而降低，這可能是因為三七根提取物中的皂苷含有羧基等弱酸性官能團(tuán)，因此在酸性條件下皂苷的表面活性不會被破壞。

圖2 pH對三七根提取物水溶液表面張力的影響

2）鹽度

分別配制含NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%，0.1%和1.0%，三七根提取物質(zhì)量濃度為0.05，0.1，0.2和1.0 g/L的水溶液，測量其表面張力，結(jié)果如圖3所示。相同質(zhì)量濃度下的三七根提取物水溶液，表面張力隨NaCl含量的增加而降低，cmc也有所下降。這表明隨NaCl的增加，三七根提取物降低表面活性的能力及效率都有所增加，可能是由于NaCl的水化作用較強(qiáng)，競爭三七根提取物極性基團(tuán)附近的水化水，使其疏水作用增強(qiáng)，在界面易于排列形成更緊密的界面膜，有利于膠束形成，從而降低表面張力和cmc。

圖3鹽度對三七根提取物水溶液表面張力的影響

2.2 Tween 20水溶液的表面張力和臨界膠束濃度

測量不同質(zhì)量濃度的Tween 20水溶液的表面張力，并繪制表面張力（γ）對質(zhì)量濃度（ρ）的對數(shù)曲線如圖4所示。將轉(zhuǎn)折點兩側(cè)的擬合直線外延，相交點的質(zhì)量濃度為0.026 g/L，因此下文將Tween 20的cmc計為0.025 g/L，對應(yīng)的γcmc為40.1 mN/m。Tween 20的c20為0.005 g/L，因此pc20為2.301，cmc/pc20為0.011，在水溶液中更易形成膠團(tuán)。

圖4不同質(zhì)量濃度Tween 20的表面張力曲線

2.3三七根提取物與Tween 20二元復(fù)配體系對表面張力的影響

2.3.1二元復(fù)配比例的確定

根據(jù)Rosen相分離模型，當(dāng)二元混合表面活性劑復(fù)配體系在吸附達(dá)到平衡時，溶液相與表面相的化學(xué)勢能相等（μ溶=μ表），從吸附達(dá)到飽和時溶液相與表面相、膠束相的化學(xué)勢能相等（μ溶=μ表=μ膠）出發(fā)，推導(dǎo)出復(fù)配增效的最佳質(zhì)量比值約等于各單一組分臨界膠束濃度的比值，即m1∶m2≈cmc1∶cmc2。根據(jù)之前的實驗結(jié)果，近似地將三七根提取物與Tween 20的復(fù)配質(zhì)量比定為4∶1。

2.3.2二元復(fù)配體系的表面活性增效

綜合利用Rosen理論及王正武等人對復(fù)配增效效果的理論，分別取單組分的臨界膠束濃度（cmc1，cmc2）及相應(yīng)組分表面張力（γ1，γ2）的加權(quán)平均值作為理想值。

cmc理=x1cmc1+x2cmc2

γ理=x1γ1+x2γ2

式中，x1和x2表示各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

從兩方面來判定二元體系復(fù)配增效的程度，用理論臨界膠束濃度（cmc理）降低的百分?jǐn)?shù)（A）評價復(fù)配體系形成膠束能力增效，用理論表面張力（γcmc理）降低值的百分?jǐn)?shù)（B）來表示降低溶液表面張力的能力增效。在25℃下，復(fù)配體系理論值和表觀值如表2所示。

表2復(fù)配體系的表面活性（25℃）

由表2可知，三七根提取物與Tween 20按不同質(zhì)量比復(fù)配后，均表現(xiàn)出一定程度的降低溶液表面張力能力增效。復(fù)配體系降低溶液表面張力的能力增效比較：體系Ⅲ>體系Ⅰ>體系Ⅱ；復(fù)配體系形成膠束的能力增效比較：體系Ⅱ>體系Ⅰ>體系Ⅲ。其中，體系Ⅱ形成膠束的能力增效41.18%，表明其形成膠束的能力較強(qiáng)。體系Ⅱ降低溶液表面張力的能力可以增效1.18%。在理論最佳復(fù)配質(zhì)量比下，復(fù)配體系cmc為0.05 g/L，γcmc為42.45 mN/m，復(fù)配增效作用比較明顯，因此選擇m（三七根提取物）∶m（Tween 20）=4∶1進(jìn)行復(fù)配。