全 文 ：第 31 卷第 12 期
2011 年 12 月
环 境 科 学 学 报
Acta Scientiae Circumstantiae
Vol． 31，No． 12
Dec．，2011
基金项目:国家科技重大专项 (No． 2008ZX07211-005)
Supported by the National S＆T Major Project (No． 2008ZX07211-005)
作者简介:林晖(1986—) ，女，E-mail:lin_hui@ foxmail． com;* 通讯作者(责任作者)，E-mail:ppyyhu@ scut． edu． cn
Biography:LIN Hui (1986—) ，female，E-mail:lin_hui@ foxmail． com;* Corresponding author，E-mail:ppyyhu@ scut． edu． cn
林晖，胡勇有，张潇予，等． 2011．不同组分鼠李糖脂的胶束性质及其对三氯生的增溶作用［J］．环境科学学报，31(12) :2609-2615
Lin H，Hu Y Y，Zhang X Y，et al． 2011． Micellization properties of different rhamnolipidic fractions and their solubilization of triclosan［J］． Acta
Scientiae Circumstantiae，31(12) :2609-2615
不同组分鼠李糖脂的胶束性质及其对三氯生的增溶
作用
林晖1，胡勇有1，2，* ，张潇予1，郭艳平1，李文杰1，冯聪1
1． 华南理工大学环境科学与工程学院，工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室，广州 510006
2． 华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，广州 510640
收稿日期:2011-03-13 修回日期:2011-04-11 录用日期:2011-04-26
摘要:测定了铜绿假单胞杆菌诱变株 MIG-N146 产鼠李糖脂粗提物(RL-CE)及经柱层析分离纯化得到的单糖脂(RL-F1)和双糖脂(RL-F2)的
表面性能及胶束性质，并通过溶解平衡实验考察了这 3 种组分对极性疏水物质三氯生的增溶作用．结果表明，RL-CE、RL-F1、RL-F2 的临界胶
束浓度 CMC值分别为 60． 31、43． 82 和 115． 00 mg·L －1，对应的表面张力 γCMC分别为 29． 1、31． 6、28． 8 mN·m －1 ．具双亲水基团的 RL-F2 有最低
的表面饱和吸附量及最大单分子平均横截面积，其溶液有分子聚合体、胶束、囊泡及多层囊泡等多种缔合体，且大粒径聚集体的丰度高． RL-F1
中的平均胶束粒径最小且丰度较低． RL-CE的缔合体粒径基本呈双峰分散趋势，主要为粒径较大的胶束．当鼠李糖脂浓度高于其 CMC 值时，能
通过胶束溶解显著提高三氯生的水相表观溶解度． RL-CE、RL-F1、RL-F2 对三氯生的摩尔增溶比(MSR)分别为 0． 2858、0． 2548、0． 3505，能有效
增溶三氯生．胶束内部空间越大，对三氯生的增溶能力越强，对三氯生的增溶能力排序为 RL-F2 ＞ RL-CE ＞ RL-F1．
关键词:鼠李糖脂;表面性能;胶束性质;增溶;三氯生
文章编号:0253-2468(2011)12-2609-07 中图分类号:X703． 1 文献标识码:A
Micellization properties of different rhamnolipidic fractions and their
solubilization of triclosan
LIN Hui1，HU Yongyou1，2，* ，ZHANG Xiaoyu1，GUO Yanping1，LI Wenjie1，FENG Cong1
1． College of Environmental Science and Engineering，South China University of Technology，The Key Lab of Pollution Control and Ecosystem Restoration
in Industry Clusters，Ministry of Education，Guangzhou 510006
2． State Key Laboratory of Pulp and Paper Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510640
Received 13 March 2011; received in revised form 11 April 2011; accepted 26 April 2011
Abstract:Mono-rhamnolipid (RL-F1)and di-rhamnolipid (RL-F2)were separated and purified through column chromatography of rhamnolipid crude
extracts (RL-CE)produced by Pseudomonas aeruginosa mutant MIG-N146． The surface and micellization properties of three rhamnolipidic fractions were
tested and their solubilizations of polar hydrophobic triclosan were investigated by solution equilibrium experiments． Results showed that the critical micelle
concentration (CMC)of RL-CE，RL-F1 and RL-F2 were 60． 31 mg·L －1，43． 82 mg·L －1 and 115． 00 mg·L －1，while the surface tension (γCMC)were
29． 1 mN·m －1，31． 6 mN·m －1 and 28． 8 mN·m －1，respectively． RL-F2，with the structure of two hydrophilic groups，had the lowest saturated surface
excess and the largest mean surface area per molecule． The solution of RL-F2 included several complexes of molecular polymers，micelles，vesicles and
multi － vesicles，with larger aggregates showing higher abundance． Among the three rhamnolipidic fractions，RL-F1 had the smallest average micelle
grainsize and lower abundance． Grainsize of the complexes in RL-CE displayed a bi-peak dispersion trend，which mainly contributed to large micelles．
When the concentration of rhamnolipid was above the CMC，aqueous apparent solubility of triclosan was significantly enhanced by micelle solubilization．
The molar solubilization ratio (MSR)of RL-CE，RL-F1 and RL-F2 to triclosan could be determined as 0． 2858，0． 2548 and 0． 3505，respectively，
indicating that the solubility of triclosan was effectively enhanced． The larger interior volume of micelles，the stronger solubilization of triclosan by
rhamnolipid displayed． The order of solubilization of triclosan was RL-F2 ＞ RL-CE ＞ RL-F1．
Keywords:rhamnolipid;surface activity;micellization;solubilization;triclosan
DOI:10.13671/j.hjkxxb.2011.12.012
环 境 科 学 学 报 31 卷
1 引言(Introduction)
表面活性剂具有两亲性基团，可以显著提高疏
水性有机物在水相中的表观溶解度，促进疏水性有
机物固液相迁移，提高其生物有效性，因此，表面活性
剂强化修复技术(Surfactant-Enhanced Remediation，
SER)成为水体修复及土壤修复的一种有效方式
(Zhu et al．，2008)．生物表面活性剂是一类生物代
谢产生的表面活性物质，具有细胞毒性低、生物降
解性高及良好的环境兼容性等优点，近年来更为研
究者所关注(Banat et al．，2000;Mohan et al．，
2006;Clifford et al．，2007)．
糖脂类生物表面活性剂鼠李糖脂对疏水物质
的增溶效果与化学表面活性剂相当甚至更佳(Urum
et al．，2006;Clifford et al．，2007;Mulligan，2009)．
研究发现，鼠李糖脂由 1 ～ 2 分子亲水的鼠李糖基团
(Rhamnose)和 1 ～ 2 分子碳链长度不同(主要是 C8
～ C14)的饱和或不饱和脂肪酸构成，其同系物多达
28 种(Nitschke et al．，2005)．按亲水基团数可将鼠
李糖脂同系物分为极性较低、含 1 分子鼠李糖基团
的单糖脂，以及极性较高、含 2 分子鼠李糖基团的双
糖脂．不同分子结构的单 /双糖脂的表面性能、胶束
性质及环境行为均不相同． Zhang 等(1997)研究指
出，单糖脂对菲的增溶性能比双糖脂好，但增溶菲
的双糖脂胶束却表现出更好的生物有效性． 已有研
究大多只关注于鼠李糖脂混合物的性能(Sánchez
et al．，2007;郭利果等，2009;Costa et al．，2010) ，
而针对单 /双糖脂不同性能的研究还相对较少． 确
定鼠李糖脂组分与表面性能的构效关系，将使其在
不同应用领域中的选择性调控成为可能，从而更有
利于鼠李糖脂的推广应用．
有关鼠李糖脂对石油烃、PAHs、PCBs 等强疏水
性有机物的强化修复作用研究目前已较多(Urum
et al．，2006;郭利果等，2009;Mulligan，2009) ，但
针对极性疏水性物质的研究却鲜有报道． 药品及个
人 护 理 品 (Pharmaceuticals and Personal Care
Products，PPCPs)的大量使用及其潜在的环境效应
越来越受到人们的关注． PPCPs 大多为极性疏水性
有机物，易沉积于固相介质，生物有效性差． 广谱抗
菌消毒剂三氯生(Triclosan，TCS)是一种应用广泛
的 PPCPs物质，在世界各地的河流、底泥，甚至地下
水体中被频繁检测出来(Singer et al．，2002)． 如
Zhao等(2010)报道了我国珠三角流域的地表水及
底泥中几乎都有三氯生残留;而且三氯生对某些藻
类及水生生物有毒害作用，更严重的是其可能导致
抗药性微生物的产生，危害周围的生态环境(Orvos
et al．，2002;Ying et al．，2007)．
基于此，本文通过对铜绿假单胞杆菌诱变株
MIG-N146 (Pseudomonas aeruginosa MIG-N146)的发
酵液粗提物进行分离纯化，得到单糖脂和双糖脂，
分别测试粗提物、单糖脂和双糖脂的表面性能及其
胶束性质，并通过溶解平衡实验考察这 3 种鼠李糖
脂组分对极性疏水性有机物三氯生的增溶作用，以
期为鼠李糖脂的分类研究及鼠李糖脂对三氯生的
增溶可行性提供理论依据．
2 材料与方法(Materials and methods)
2． 1 材料
三氯生购自美国 Alfa Aesar公司，纯度 99%，其
分子结构及基本理化性质见表 1． 鼠李糖脂由铜绿
假单胞杆菌诱变株 MIG-N146 发酵获得，菌株的诱
变、筛选及发酵培养条件见参考文献(Guo et al．，
2009)．
表 1 三氯生的分子结构及理化性质
Table 1 Chemical structure and physicochemical properties of triclosan
分子结构
摩尔质量
/(g·mol － 1)
熔点
/℃
溶解度 Sw
/(mg·L －1)
logKow pKa
289． 5 54 ～ 57 4． 621 4． 76 7． 9
注:溶解度为 25℃、水中的溶解度，表中数据源于文献(Wu et al．，2009;Al-Rajab et al．，2009)．
2． 2 鼠李糖脂的提纯与分离方法
粗提:菌种发酵液由 3K30 型高速冷冻离心机
(德国 SIGMA)去除菌体(4 ℃，10000 × g，30 min) ，
上清液用 6 mol·L －1 HCl 调节 pH 至 2． 0 后置于冰
0162
12 期 林晖等:不同组分鼠李糖脂的胶束性质及其对三氯生的增溶作用
箱．第 2 d 取出，在溶液中加入等体积氯仿 /甲醇
(2∶1，V /V)溶剂萃取 2 次，合并有机相． 40 ℃下旋转
蒸发，浓缩得到黄色粘稠状产物，为鼠李糖脂粗提
物(crude extracts，RL-CE)．
精提:将 RL-CE 溶于氯仿溶液，采用柱层析法
分离纯化．用氯仿 /甲醇洗脱液进行梯度淋洗，淋洗
液用自动部分收集器收集，并采用薄层层析色谱法
跟踪检测．将极性相近的淋洗液合并，过滤并旋转
蒸发，浓缩得到两种不同极性的组分 RL-F1 和
RL-F2．
经 HPLC － MS检测，RL-CE、RL-F1、RL-F2 的平
均摩尔质量分别为 541． 1、478． 0、653． 0 g·mol － 1 ．
RL-F1 为单糖脂的同系物，其极性较小;RL-F2 为双
糖脂同系物，其极性较大;RL-CE 为单糖脂和双糖
脂的混合物．
2． 3 背景溶液的配置方法
将 0． 584 g NaCl、0． 100 g NaN3溶于去离子水并
定容至 1 L，用 20 g·L －1 NaHCO3缓冲液将溶液 pH
调节至 6． 8 后即为背景溶液． 其中，NaCl 使溶液保
持一定的离子强度，NaN3用于抑制微生物生长． 所
有鼠李糖脂溶液均使用背景溶液配制．
2． 4 临界胶束浓度的测定方法
将 RL-CE、RL-F1 和 RL-F2 分别配成不同浓度
的溶液，测定其表面张力值，每个样品平行测定 3 次
取平均值．以表面张力值 γ (mN·m －1)对浓度的对
数 lg［CRL /(mmol·L
－1) ］作图，表面张力值变化的拐
点即为对应的鼠李糖脂临界胶束浓度(Critical
micelle concentration，CMC)值．
2． 5 动力学光散射(DLS)测试方法
采用动力学光散射仪(Nano-ZS 3600 ZEN，
Malvern Instruments Ltd．，UK)分析鼠李糖脂的胶束
粒径及分布趋势．各浓度溶液用涡旋振荡器振荡 30
min后充分混合，于 25 ℃下避光平衡 12 h，然后移
至 8 mL的硼硅酸盐样品池中测试．所有玻璃容器及
样品池均用 0． 22 μm 微滤膜滤后的背景溶液预先
超声清洗． 测试激光源为 633 nm 的 5 mW 氦-氖激
光灯，温度 25 ℃，散射光角度为 90°．样品粒径通过
扫描散射光强度波动和起伏的自相关性来确定，数
据由仪器自带的 DTS V4． 2 软件在 SOP模式下分析
获得．
2． 7 三氯生的溶解平衡实验方法
通过测试三氯生在不同浓度鼠李糖脂中的溶
解平衡浓度，得出鼠李糖脂对三氯生的增溶效能．
在 15 mL旋盖玻璃离心管中，加入稍过量的三氯生
固体及 10 mL鼠李糖脂溶液，每组 2 个平行样．离心
管密封后于(22． 0 ± 0． 1)℃，225 r·min －1条件下避
光混合 48 h． 平衡后，将离心管在 22 ℃、2000
r·min －1下离心 30 min以除去未溶解的固态物质．上
清液移至干净玻璃离心管中，于 4℃冰箱中静置过
夜，再用高效液相色谱(HPLC)测定三氯生浓度．
HPLC检测条件:岛津 LC-20A 型(Shimadzu，
Japan)HPLC 系统，配 C18 反相分析柱(Agilent
Eclipse Plus，USA) ，进样量 10 μL，柱温 35 ℃，流动
相为 乙 腈 /水 (体 积 比 75∶25) ，总 流 速 1. 0
mL·min －1，二极管阵列检测器(SPD-M20A) ，检测波
长为 230 nm．
3 结果(Results)
3． 1 鼠李糖脂的表面性能
不同组分鼠李糖脂溶液的表面张力值测试结
果如图 1 所示． 从图 1 可见，当鼠李糖脂浓度低于
CMC 值时，所有拟合曲线均呈略微的内凹趋势． 这
是由于鼠李糖脂为阴离子，其水溶液行为受溶液离
子强度的影响较大． 本实验的背景溶液中加了 10
mmol·L －1 NaCl，Na +与溶液中游离的羟基离子相抗
衡，导致溶液的表面张力值不成线性减小，形成内
凹现象(Helvaci et al．，2004)．
图 1 不同鼠李糖脂组分的表面张力变化曲线图(误差线表示
平行样品间的标准偏差)
Fig． 1 Surface tension change curve of different rhamnolipidic
fractions (Error bars represent standard deviation from
duplicates)
当表面活性剂浓度低于 CMC值时，表面活性剂
分子在溶液表面形成定相排列，以降低水的表面张
力，使体系趋于稳定． 此时，鼠李糖脂浓度与溶液表
面张力的关系可以用 Gibbs 等温吸附方程(1)来
1162
环 境 科 学 学 报 31 卷
描述．
ΓRL = －
CRL
nRT
γst
C( )RL T (1)
式中，ΓRL是鼠李糖脂浓度为 CRL(mol·L
－1)时单位
表面过剩物质的量(mol·nm －2) ;γst为溶液的表面张
力(N·m －1) ;T 为绝对温度(K) ;R 为气体常数，取
值为 8． 314 J·mol － 1·K －1;n 为解离常数，加入 10
mmol·L －1 NaCl 维持体系离子强度后，n 取 1． 恒温
下，根据溶液表面张力随鼠李糖脂浓度的变化曲
线，用微分法得到特定浓度下的增量(γst /CRL)T，
最后求得溶液表面吸附饱和时的单分子膜表面饱
和过剩量 Γm，以评价鼠李糖脂分子在气 /液界面的
吸附性能．
饱和吸附膜表面的单分子平均横截面积 S
(nm2)可以根据下式计算:
S = 1
Γm × N
(2)
式中，N 为 Avogadro 常数，取值为 6． 022 × 1023
mol － 1 ．
表 2 列出了不同组分鼠李糖脂对应的 CMC、
γCMC值，以及其单分子膜表面饱和吸附过剩量 Γm和
单分子平均横截面积 S．
表 2 不同组分鼠李糖脂的 CMC、γCMC、Γm及 S值
Table 2 CMC，γCMC，Γm and S of different rhamnolipidic fractions
组分
CMC
/ (mg·L －1)
CMC
/(mmol·L －1)
γCMC
/(mN·m －1)
Γm
/(10 －24mol·nm －2)
S
/nm2
RL-CE 60． 31 0． 11 29． 1 2． 04 0． 8140
RL-F1 43． 82 0． 09 31． 6 2． 66 0． 6243
RL-F2 115． 0 0． 18 28． 8 1． 72 0． 9654
菌株及其培养条件不同，得到的鼠李糖脂同系
物组成也不同，其表面活性也有差异． 鼠李糖脂的
疏水性越强、疏水碳链越长或者不饱和度越高，都
有可能导致更高的 CMC值(Nitschek et al．，2005)．
据文献报道，不同组分鼠李糖脂的 CMC 值在 10 ～
400 mg·L －1之间(Lang et al，1999)．铜绿假单胞杆
菌诱变株 MIG-N146 产鼠李糖脂的 CMC 值在43. 82 ～
115． 00 mg·L －1之间，可在较低浓度下形成胶束．
γCMC是溶液浓度为 CMC时的表面张力，用于评
价鼠李糖脂降低溶液表面张力的能力． 表面活性剂
能降低液体的表面张力是因为液体分子与表面活
性剂之间的强亲和力．双糖脂组分 RL-F2 比单糖脂
组分 RL-F1 多一个亲水的鼠李糖基团，与水分子之
间的亲和力比 RL-F1 更强，因此，RL-F2 的 γCMC值小
于 RL-F1． RL-CE 为单糖脂和双糖脂的混合物，其
γCMC值介于 RL-F1 和 RL-F2 之间，表面性能介于单
糖脂和双糖脂之间，但更接近于表面活性高的组分．
鼠李糖脂属阴离子型表面活性剂，其离子基团
的直径取决于鼠李糖基团上羧基的质子化程度． 研
究表明，鼠李糖脂混合物的 pKa值约在 4． 28 ～ 5． 60
之间(Ariel et al．，2006)． 本实验在中性条件下，相
邻离子基团之间的相互排斥作用会有效地增加鼠
李糖脂基团的直径． 与单糖脂相比，双鼠李糖脂的
离子基团更大，故表面单分子层排列时所聚集的分
子数量也相对较少．因而 RL-F2 与 RL-F1 相比，其估
算的表面饱和吸附量(Γm =1． 72 ×10
－24mol·nm －2)较
低，单分子平均横截面积(S = 0． 9654 nm2)较大(表
2)．在表面活性剂的混合体系中，较大的表面活性
剂分子易于围绕小分子有效地穿插排列，从而形成
紧密的单分子吸附层(Wydro，2007)． 因此，与 RL-
F1 和 RL-F2 相比，RL-CE的 Γm值和 S值居中．
3． 2 鼠李糖脂聚集胶束的粒径分布
当表面活性剂浓度大于 CMC时，其分子在溶液
内部自发缔合排列成胶束或双层结构． 随着浓度的
增加，这些聚集体之间可能进一步缔合成囊泡状物
质．采用动力学光散射 DLS 测试，考察了不同组分
鼠李糖脂溶液的聚集体随浓度变化的形成和增长
过程，聚集胶束粒径的分布情况如图 2 所示．
从图 2 可 见，当 鼠 李 糖 脂 浓 度 为 0． 06
mmol·L －1 (低于 3 种组分鼠李糖脂的 CMC值)时，3
种组分溶液中均出现了较小的分子聚集体(预胶
束) ，动力学粒径范围约小于 20 nm． 当鼠李糖脂浓
度提高(分别为 0． 5、2． 5、5． 0 mmol·L －1，高于 CMC
值) ，溶液中的预胶束趋于聚集形成更大的缔合结
构，这些缔合体的粒径主要分布在 50 ～ 1000 nm 区
间;但在 RL-F1 中粒径较小，约 50 ～ 400 nm．
Pornsunthorntawee等(2009)测得一种含 73%单糖脂
的鼠李糖脂胶束的粒径分布约为 50 ～ 250 nm，表明
单鼠李糖脂的胶束粒径相对较小．在 5． 0 mmol·L －1
的溶液中，不同组分的鼠李糖脂中均出现了少量粒
2162
12 期 林晖等:不同组分鼠李糖脂的胶束性质及其对三氯生的增溶作用
图 2 不同组分鼠李糖脂溶液的聚集体随浓度变化的粒径分布
Fig． 2 Aggregate size distribution collected at increased
concentrations for different rhamnolipidic solutions
径大于 1500 nm的颗粒． Sánchez 等(2007)认为，随
着鼠李糖脂浓度的增加，溶液中小粒径的缔合体会
慢慢消失，取而代之的是大的缔合颗粒，溶液中的
鼠李糖脂胶束开始向囊泡转变．
通过对比 3 种鼠李糖脂组分的 DLS 曲线可发
现，RL-F1 的平均颗粒粒径最小，呈单宽峰分散趋
势;而 RL-F2 的平均颗粒粒径表现出多峰分散趋
势，且大粒径聚集体的丰度较高． 说明 RL-F1 中的
鼠李糖脂聚集体主要为较小粒径的胶束;在 RL-F2
中，小粒径的分子聚集体、胶束、囊泡，以及较大粒
径的多层囊泡可稳定共存． 双糖脂因为具有较强亲
水性，且容易从分子聚集体中脱离，故当溶液中的
鼠李糖脂分子聚集体开始形成时，颗粒能稳定维持
在一个较小的动力学尺寸． 另一方面，随着溶液浓
度增加，胶束聚集体在动力学平衡中形成并逐渐增
长． RL-F2 含 2 分子的鼠李糖基团，其中一个鼠李糖
基上的羧氧基与另一鼠李糖基团相互吸引，可促进
双糖脂分子间排列成紧密的胶束聚集体，并以分子
间聚集的形式继续增大． 此外，双糖脂两个极性基
团之间的相互排斥力及较大的分子平均横截面积
S，也促使其分子聚集体的尺寸增大．因此，在 RL-F2
内有多种粒径的聚集体稳定共存．
对于 RL-CE，在 CMC值以上颗粒粒径呈双峰分
散趋势，且平均粒径略大于 RL-F2，这可以从 DLS曲
线中 RL-CE出峰的右移反映出来，该实验现象与表
面性质测定结果一致． RL-CE 是单鼠李糖脂与双鼠
李糖脂的混合物，因此，聚集体中碳链疏水内核的
增长及单、双鼠李糖脂分子之间形成交错排列，同
时促进了较大粒径的胶束或囊泡的形成． DLS 结果
表明，鼠李糖脂的分子结构及组成是影响其颗粒粒
径分布及变化的主要因素．
3． 3 不同组分鼠李糖脂对三氯生的增溶作用
图 3 为 RL-CE、RL-F1 及 RL-F2 作用下，水相中
三氯生的表观溶解度随鼠李糖脂浓度的变化曲线．
从图 3 可以看出，当鼠李糖脂浓度低于其 CMC 值
时，3 种组分鼠李糖脂对三氯生在水相中的溶解几
乎没有促进作用，甚至略有抑制(见插图，竖线标示
鼠李糖脂的 CMC值)．当鼠李糖脂浓度接近或大于
其 CMC时，三氯生的表观溶解度随鼠李糖脂浓度的
增大而显著提高．
图 3 三氯生表观溶解度随不同组分鼠李糖脂浓度的变化曲线
(误差线表示平行样品间的标准偏差)
Fig． 3 Apparent solubility of triclosan by different rhamnolipidic
fractions (Error bars represent standard deviation from
duplicates)
当鼠李糖脂溶液浓度小于其 CMC值时，鼠李糖
脂主要以单体或预胶束形式存在． 此时，三氯生的
非极性部分可与鼠李糖脂单体的疏水碳链发生非
特异性相互作用，从而促进客体化合物溶于水相．
但这种非特异性相互作用力非常小，且部分三氯生
随鼠李糖脂吸附于气 /液界面．因此，浓度小于 CMC
的鼠李糖脂溶液对三氯生在水相中的溶解几乎没
有促进作用．
3162
环 境 科 学 学 报 31 卷
当鼠李糖脂溶液浓度大于其 CMC时，鼠李糖脂
大量形成胶束缔合体，溶质溶解于胶束提供的疏水
微环境，从而显著提高其在水相中的表观溶解度
(强婧等，2009)．因此，鼠李糖脂对三氯生的增溶作
用主要是胶束增溶的结果． 为了定量描述其增溶能
力和胶束分配特征，分别引入摩尔增溶比(Molar
Solubilization Ratio，MSR)和胶束 /水分配系数(Km)
来进行讨论(Li et al．，2002)． MSR 定义为单位物
质的量表面活性剂(浓度大于 CMC 值时)增溶的目
标化合物的物质的量，计算公式如下:
MSR =
S － SCMC
Csurf － CMC
(3)
式中，Csurf为任一高于 CMC 值的鼠李糖脂浓度
(mol·L －1) ;S和 SCMC分别表示鼠李糖脂浓度为 Csurf
和 CMC 时，三氯生在水相中的表观溶解度
(mol·L －1)．
Km定义为目标化合物的胶束相摩尔分数与其
水相摩尔分数之比，公式表达如下:
Km =
Xm
Xa
(4)
式中，Xm表示胶束相中所含溶质的摩尔分数，Xa表
示水相中所含溶质的摩尔分数． 在稀溶液中，Xa≈
SCMC × Vw，其中，Vw为水的摩尔体积(Vw = 18． 05 ×
10 －3 L·mol － 1)． 而 Xm = (S － SCMC)/(Csurf － CMC
+ S － SCMC)= MSR /(1 + MSR)．因此，公式(4)可
改写为:
Km =
MSR
(1 + MSR)SCMCVW
= 55． 4MSRSCMC(1 + MSR)
(5)
由图 3 及公式(3)和(5)可计算出三氯生在不
同组分鼠李糖脂作用下的 MSR及 Km值，结果如表 3
所示．
表 3 不同组分鼠李糖脂中三氯生的摩尔增溶比(MSR)、胶束 /水
分配系数(Km)及其 log Km值
Table 3 The MSR， Km and log Km of triclosan in different
rhamnolipid solutions
组分 MSR Km log Km
RL-CE 0． 2858 515． 0 2． 712
RL-F1 0． 2548 391． 3 2． 592
RL-F2 0． 3505 645． 0 2． 810
MSR值越大，鼠李糖脂对三氯生的增溶能力越
强．郭利果等(2009)考察了一种鼠李糖脂混合物对
多环芳烃的增溶作用，其对菲、芘的 MSR 值分别为
0． 115、0． 033． Bai 等(1998)研究不同离子强度等条
件对鼠李糖脂表面性能的影响，在 NaCl 浓度为 30
mmol·L －1和 50 mmol·L －1时，鼠李糖脂对正十六烷
的 MSR值分别为 0． 118 和 0． 136;Na +浓度越高，鼠
李糖脂对正十六烷的增溶能力越强． 三氯生在 3 种
组分鼠李糖脂溶液中的 MSR 值在 0． 2858 ～ 0． 3505
之间，表明鼠李糖脂对极性疏水物质三氯生有更好
的增溶能力．
胶束可以为疏水物质提供 3 种有区别的占据位
点:疏水碳链排列成的内核、亲水基团组成的外壳
及核-壳界面处(Bhat et al．，2009)．对于多环芳烃、
烷烃等强疏水性有机物，其占据胶束内核提供的高
度非极性疏水环境． 对于三氯生这类极性疏水物
质，除分子与内核键合并定位于此外，其极性基团
还可在核-壳界面处与外部水相溶液、或者是胶束的
亲水基团发生作用，从而占据胶束的界面位置． 故
鼠李糖脂胶束对极性疏水物质三氯生有更多的结
合位点，增溶能力更强．
胶束的内部空间越大，表面活性剂的增溶能力
越强，而胶束的内部空间与表面活性剂聚集体的结
构及丰度有关． 从表 3 中的 Km值可见，三氯生在
RL-F2 中具有更大的胶束相分配比例． 由胶束聚集
体的粒径分布(图 2)可知，RL-F1 中的分子聚集体
主要为较小粒径的胶束，因此胶束内部可增溶三氯
生分子的空间也较小． 而 RL-F2 中胶束、囊泡以及
较大粒径的多层囊泡共存，且大粒径聚集体的丰度
高，是故其胶束内部空间更大，对三氯生的胶束增
溶能力最强． RL-CE 的表面性能及胶束性质介于两
者之间，其增溶能力也在两者之间．
4 结论(Conclusions)
1)铜绿假单胞杆菌诱变株 MIG-N146 产鼠李糖
脂粗提物 RL-CE 及分离纯化所得单糖脂 RL-F1 和
双糖脂 RL-F2 的 CMC 值分别为 60． 31、43． 82 和
115． 0 mg·L －1，对应的表面张力 γCMC分别为 29． 1、
31． 6 和 28． 8 mN·m －1 ． RL-F2 具有双亲水基团结构，
表面饱和吸附量最低，为 1． 72 × 10 －24mol·nm －2，而单
分子平均横截面积最大，为 0. 9654 nm2．
2)鼠李糖脂浓度低于其 CMC 值时，溶液中只
有较小的分子聚集体，随着浓度增加，聚集体增长
为胶束等缔合结构． 当浓度高于 CMC 值时，RL-F1
中主要为较小粒径的胶束;RL-F2 中有分子聚集体、
胶束、囊泡、多层囊泡等，且大粒径聚集体的丰度
4162
12 期 林晖等:不同组分鼠李糖脂的胶束性质及其对三氯生的增溶作用
高;RL-CE 中缔合体粒径呈双峰分散趋势，主要为
较大粒径的胶束．
3)鼠李糖脂浓度低于 CMC 值时对三氯生的溶
解几乎没有促进作用，当浓度高于 CMC 值时，鼠李
糖脂胶束能显著提高三氯生的水相表观溶解度． 胶
束内部空间越大，其对三氯生的增溶能力越强，对
三氯生的增溶能力排序为 RL-F2 ＞ RL-CE ＞
RL-F1．
责任作者简介:胡勇有(1964—)，男，教授，博士生导师，主
要从事水污染控制与市政工程的研究． E-mail:ppyyhu@
scut． edu． cn．
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