反胶团是
两性表面活性剂在非极性有机溶剂中亲水性基团自发的向内聚集而成,内含微小水滴的空间尺度仅为纳米级的集合型胶体,是一种自我组织和排列而成的,并具有热力学稳定的有序构造。
反胶团(reverse micelles): 表面活性剂,在
有机溶剂中所会形成亲水基(头)朝内,
疏水基团(尾)朝外的含有水分子内核的聚集体。
常用的形成反胶团的
表面活性剂有:二(2-乙基已基)丁二酸磺酸钠(AOT)、吐温(Tween)类非离子表面活性剂、山梨糖醇酯类(Span)、各种聚氧乙烯类表面活性剂、烷基三甲基卤化铵和磷脂类等。
表面活性剂的
化学结构对反胶团也有影响。随着表面活性剂链长度的增加,其内部作用强度和界面密度降低,导致胶团的交换速度和渗透速率降低。通常渗透能提高液滴内部的作用及物质交换速度。
由于表面活性剂合成费用高,因此研究开发廉价、高效、无毒的
生物表面活性剂是未来的发展趋势。
酶活性受溶液pH的影响。在蛋白质的萃取中,以
AOT体系为例,若水相的pH值<蛋白质的等电点(pI),蛋白质由于静电引力进入反胶团而萃取;当pH> pI时,由于静电斥力溶入反胶团的蛋白质脱出。在胶团的微环境中,pH作用机理目前尚不清楚。但胶团的形成受缓冲液的pH的影响已得到公认。Petersen S.B.等人的研究表明,忽略pH的测量,酶的离子基团受
微环境的影响,其电离状态对底物的内部作用及产物抑制有重要影响。
助表面活性剂能提高
生物催化反应的活性和稳定性。助表面活性剂的化学结构能增大或减小微乳液的液滴尺寸。以醇作助表面活性剂,研究水和蛋白质的释放情况,结果表明:加入助表面活性剂,微胶囊化的蛋白质从W/O微乳液中释放,且释放速率随醇链长度增加而提高,同时在加入丁醇后,水亦从中排出。但是,增加或减少助表面活性剂的长度,其影响并不直接。通过实验分析POE在AOT体系和C12H5体系中的影响:在AOT中,POE的优先位点在分界面处可能导致液滴的内交联而形成聚集体,电导测定证明了这一点。通过研究双链和单链表面活性剂对微乳液的影响,证实了醇对液滴大小的影响严格上应该是依赖表面活性剂和醇链的长度。
虽然
助表面活性剂能增进有机相的溶解能力,拓宽萃取浓度范围,但却使相图变得复杂,增加了反萃的困难。
溶剂的性质,尤其是
极性,对反胶团的形成和大小都有影响,常用的
溶剂有:烷烃类(正己烷、环己烷、正辛烷、异辛烷、正十二烷等)、
四氯化碳、氯仿等等。有时也用添加助溶剂,如醇类(正丁醇等)来调节溶剂体系的极性,改变反胶团的大小,增加蛋白质的溶解度。
温度对反胶团的生物
催化反应的影响同对其他溶液一样。当温度升高到一定时,反应活性达到最大。