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超声效应对黄原胶分子自组装的影响

发布日期:2015-06-06 11:04:13
一般来说,超声处理可以诱导热、气穴现象、搅动、声流、接触面不稳定和 摩擦、扩散和机械断裂[36]。超声已经成为用在增强反应速率[37],有助于多聚体 的降解[38]。至今为止,还没有人研宄对超声处理下的稀释溶液,在不同超声时 间下,用AFM来观察形貌结构的变化。
(a)(b)
图4-5在40°C下退火30分钟的黄原胶分子经过不同的超声时间的形貌图
Fig. 4-5. AFM topography images of xanthan gum with different ultrasonic treatment time annealed at 40 C for 30 min
大家取出退火温度在40C下,退火时间为30分钟的样品进行进一步处理, 将该样品分成相等的二份,放在超声波中,分别在超声5分钟,30分钟后将样品 取出,然后大家制备好AFM样品。大家用的是一个低频率的超声处理器,大约 为 40kHz。
图4-5是在40°C下退火30分钟的黄原胶分子分别经过超声5分钟、30分钟 时间的形貌图,从形貌图中大家可以看出,当超声5分钟的时候,如图4-5 (a),形貌结构对比较4-3 (a)的形貌图结构发生了重大的改变,溶液分布比较 均一,但是不能形成网状结构,能够从形貌图上可以看出一些纤维结构;进一步 超声30分钟,大家可以从形貌图上看到了一个相互缠绕的网状结构,如图4-5 (a)。
当开始超声时(5分钟),相互凝聚在一起的黄原胶分子被打乱,由于超声诱 导强烈的搅动,气穴现象,声流,使分子间不稳定,使相互凝聚的黄原胶分子链 解离,形成了纤维结构,当超声时间到达到临界值时,那些分子迅速重新组合, 超声有助于形成网状结构。由于溶液浓度为0.01 gL, —个网状结构被获得。再 次原因,由于超声频率很低,因此不会使黄原胶分子降解,也不会改变分子的稳 定结构,因此能够最终形成网状结构。
图4-6是黄原胶分子在40C退火温度下30分钟,再次超声30分钟,通过 SPIP图像处理App对黄原胶分子的形貌图像进行高度频率分析的统计图,大家从 图4-6中可以看出,高度频率分布相对来讲比较均一,高度分布范围在0.-1.2nm 之间,但是高度分布的范围仍然集中在0.8-1.0nm之间,从高度频率分布图上和 相应的形貌图上大家可以知道,这时候黄原胶分子可能已经自组装成稳定的网状 结构,从相应的形貌图上也可以看出,黄原胶分子分布均一。这幅高度频率图类 似与图4-4 (a),但是在4-4 (a)中是在退火温度为40C下退火9个小时,然而
4-6(a)中是在超声30分钟就可以得到相同的效果,大家可以得出结论:超声效应 后,黄原胶自组装成均一结构所用时间能够缩短。
因此超声使分子结构瞬间被打破,然后在较短的时间内迅速再结合,与超声 前的结构完全不同,一个更加均一的网状结构被形成,因此大家可以通过超声效
图4-6 40°C退火30分钟、超声30分钟黄原胶分子高度频率分析SPIP统计图
Fig.4-6. height frequency of xanthan gum with SPIP software at ultrasonic treatment time of 30 min and annealing time of 30
min at 40 °C.
应,利用AFM来监测聚合物链的破坏与形成。在40°C下退火30分钟的黄原胶分 子分别经过超声30分钟后,黄原胶分子就能自组装一个稳定的结构,然后相对 于温度效应来讲,在40C下退火9个小时才能够自组装成网状结构。对于类似于 黄原胶分子的其他生物大分子,超声是一个具有很大潜力应用,能够使一些生物 分子自组装成稳定的结构,他能够节省很大的时间和经历来达到预期的目的。
 
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