一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
本實(shí)驗(yàn)利用芬蘭Kibron?Epsilon動(dòng)態(tài)界面張力儀測(cè)定不同濃度抑菌型生物表面活性劑的時(shí)間?動(dòng)態(tài)表面張力曲線，依靠吸附誘導(dǎo)時(shí)間、表面張力下降速率、平衡表面張力等界面參數(shù)，預(yù)判泡沫生成能力、泡沫耐久穩(wěn)定性，建立動(dòng)態(tài)張力特征和泡沫性能之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，省去大批量泡沫震蕩測(cè)試，快速篩選發(fā)泡性能優(yōu)異的生物表面活性劑。
泡沫的本質(zhì)為氣?液界面薄膜，表面活性分子向氣液界面的吸附速度、界面膜致密程度直接決定起泡能力和排液破裂速度，動(dòng)態(tài)張力曲線可以直觀反映活性劑分子在界面的吸附動(dòng)力學(xué)，以此預(yù)判泡沫穩(wěn)定性。
二、實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備
1.儀器與耗材準(zhǔn)備
核心儀器選用Kibron?Epsilon動(dòng)態(tài)界面張力儀，用來(lái)采集完整時(shí)間維度的動(dòng)態(tài)表面張力曲線；Delta?8高通量張力分析儀用于大批量不同梯度濃度樣品篩查；配備Wilhelmy合金探針、帕爾貼恒溫樣品基座、石英微量樣品杯、低吸附96孔微孔板、探針火焰灼燒清潔組件、配套張力采集軟件。
輔助設(shè)備包含恒溫水箱、泡沫測(cè)定量筒、高速離心機(jī)、0.22 μm低吸附水系濾膜、超聲清洗儀、無(wú)菌離心管。
實(shí)驗(yàn)耗材為純化后的生物表面活性劑、磷酸鹽緩沖液、酸堿調(diào)節(jié)劑、18.2 MΩ超純水、無(wú)水乙醇、異丙醇。
儀器預(yù)處理規(guī)范
整機(jī)通電預(yù)熱30 min，檢測(cè)溫度設(shè)置25 ℃，全程溫控恒定。
Wilhelmy合金探針每一次樣品檢測(cè)前丁烷火焰灼燒，清除附著的表活膠束殘留物，恒溫基座冷卻之后零點(diǎn)校準(zhǔn)；純水平衡表面張力穩(wěn)定處于71.8~72.2 mN/m，基線連續(xù)30 min波動(dòng)小于0.2 mN/m之后方可測(cè)試。
樣品杯、微孔板依次異丙醇擦拭、無(wú)水乙醇沖洗、超純水多次潤(rùn)洗、氮?dú)獯蹈桑徊僮髌陂g手部不可觸碰容器內(nèi)壁，油脂雜質(zhì)會(huì)破壞氣?液界面膜。儀器放置減震臺(tái)面，閉合防風(fēng)防護(hù)罩，隔絕氣流擾動(dòng)造成液面晃動(dòng)以及泡沫消散。
2.試劑配制、實(shí)驗(yàn)組搭建以及待測(cè)液預(yù)處理
生物表面活性劑濃度梯度配制
使用磷酸鹽緩沖溶劑配制表活高濃度母液，低速超聲脫氣15 min，設(shè)置12?16個(gè)連續(xù)稀釋梯度，濃度覆蓋低于CMC、等于CMC、高于CMC的區(qū)間；空白對(duì)照組為純磷酸鹽緩沖溶液。
泡沫性能平行實(shí)驗(yàn)組
每一個(gè)濃度梯度準(zhǔn)備兩份樣品，一份用于Kibron動(dòng)態(tài)張力檢測(cè)，另一份用作實(shí)際泡沫穩(wěn)定性驗(yàn)證試驗(yàn)；所有組別設(shè)置三組技術(shù)平行。
待測(cè)樣品預(yù)處理
各個(gè)梯度溶液輕柔顛倒混勻，低速超聲脫氣8 min，清除溶液內(nèi)部微小氣泡；氣泡殘留會(huì)提前消耗活性劑分子，干擾氣?液界面吸附過(guò)程。樣品現(xiàn)配現(xiàn)用，膠束長(zhǎng)時(shí)間靜置發(fā)生團(tuán)聚會(huì)改變吸附動(dòng)力學(xué)。
3.預(yù)實(shí)驗(yàn)基線驗(yàn)證
空白緩沖液上機(jī)開(kāi)展90 min動(dòng)態(tài)張力測(cè)試，確認(rèn)空白體系表面張力不會(huì)隨時(shí)間下降。選取高于CMC濃度的表活溶液預(yù)測(cè)試，探針潤(rùn)濕狀態(tài)正常，儀器可以捕捉活性劑分子吸附帶來(lái)的張力變化。
三、標(biāo)準(zhǔn)化上機(jī)檢測(cè)完整操作流程
1.單通道Kibron?Epsilon動(dòng)態(tài)張力檢測(cè)流程
吸取150 μL脫氣完成的表活溶液，沿著石英樣品杯杯壁緩慢加注，液面不能夾帶氣泡，存在氣泡則重新配制樣品。
樣品杯放置帕爾貼恒溫基座，關(guān)閉防風(fēng)罩靜置10 min，液相溫度和氣?液界面環(huán)境達(dá)到穩(wěn)定。
開(kāi)啟動(dòng)態(tài)表面張力采集程序，設(shè)置采集時(shí)長(zhǎng)120 min，采集頻率可調(diào)，記錄從初始表面張力直至達(dá)到平衡張力的完整吸附曲線，記錄吸附誘導(dǎo)時(shí)長(zhǎng)、張力下降速率、最終平衡表面張力。
單個(gè)濃度測(cè)試結(jié)束之后升起探針，火焰灼燒清理粘附的表面活性劑膠束，倒掉廢液、清洗晾干樣品杯，依照由低濃度至高濃度順序檢測(cè)全部梯度樣品。
2.Delta?8高通量梯度樣品篩查流程
不同濃度待測(cè)液添加進(jìn)96孔低吸附微孔板，單孔添加50 μL溶液；微孔板加蓋恒溫靜置平衡30 min。
啟動(dòng)儀器自動(dòng)檢測(cè)程序，每個(gè)微孔重復(fù)三次檢測(cè)取平均值。每隔8個(gè)樣品安放空白對(duì)照孔，用來(lái)監(jiān)控基線漂移。
3.泡沫穩(wěn)定性實(shí)測(cè)（對(duì)照驗(yàn)證）
取相同待測(cè)溶液加入密封量筒，統(tǒng)一力度、時(shí)長(zhǎng)手動(dòng)震蕩生成泡沫，即刻記錄泡沫初始高度；定時(shí)記錄泡沫高度衰減數(shù)據(jù)，計(jì)算泡沫半衰期，作為泡沫穩(wěn)定性真實(shí)指標(biāo)。
4.平行樣品質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)
同一濃度三份平行樣品的平衡表面張力差值大于0.5 mN/m，樣品重新脫氣復(fù)測(cè)；全部樣品檢測(cè)溫度、靜置時(shí)長(zhǎng)、探針參數(shù)保持統(tǒng)一。
5.實(shí)驗(yàn)收尾和儀器養(yǎng)護(hù)
檢測(cè)結(jié)束之后反復(fù)灼燒探針去除表活殘留物；容器純水浸泡、乙醇沖洗晾干。導(dǎo)出全部濃度對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)張力曲線各項(xiàng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，同步錄入泡沫實(shí)測(cè)半衰期數(shù)據(jù)，探針干燥防塵存放。
四、數(shù)據(jù)處理以及依靠張力曲線預(yù)判泡沫穩(wěn)定性
1.關(guān)鍵界面參數(shù)提取
吸附誘導(dǎo)時(shí)間：活性劑分子抵達(dá)氣?液界面、表面張力開(kāi)始明顯下降所需時(shí)長(zhǎng)；
張力下降速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間之內(nèi)表面張力下降數(shù)值；
平衡表面張力：界面吸附飽和之后穩(wěn)定的最低表面張力；
到達(dá)平衡張力所需總時(shí)長(zhǎng)。
2.動(dòng)態(tài)張力?泡沫性能對(duì)應(yīng)規(guī)律
1.吸附誘導(dǎo)時(shí)間越短、張力下降速率越快，代表表活分子遷移至氣?液界面速度快，可以快速形成界面膜，起泡能力更強(qiáng)；
2.平衡表面張力越低，氣?液界面膜越致密，液膜排液速度變慢，泡沫穩(wěn)定性越好；
3.若到達(dá)CMC之后平衡張力不再變化，但高濃度下張力下降速率變慢，過(guò)量膠束會(huì)阻礙單體分子擴(kuò)散，泡沫穩(wěn)定性反而下降。
3.建立預(yù)判標(biāo)準(zhǔn)
整理動(dòng)力學(xué)參數(shù)和泡沫半衰期的相關(guān)性，后續(xù)新菌株產(chǎn)出的生物表面活性劑可以直接讀取Kibron動(dòng)態(tài)張力曲線參數(shù)，快速預(yù)判起泡能力、泡沫持久度，只挑選優(yōu)勢(shì)樣品開(kāi)展泡沫實(shí)測(cè)，減少試驗(yàn)負(fù)擔(dān)。
同時(shí)可以測(cè)試不同pH、溫度、鹽度條件下動(dòng)態(tài)張力曲線，預(yù)判環(huán)境因子如何改變泡沫性能。
五、關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)控制要點(diǎn)
1.生物表面活性劑膠束極易粘附金屬探針，每一次檢測(cè)結(jié)束灼燒清潔探針；檢測(cè)順序由低濃度到高濃度，規(guī)避高濃度膠束殘留污染低濃度樣品。
2.全程溫度恒定，溫度能夠改變單體分子擴(kuò)散速率、膠束尺寸，直接影響動(dòng)態(tài)吸附曲線。
3.待測(cè)液內(nèi)部必須脫除微小氣泡，殘留氣泡相當(dāng)于預(yù)先消耗活性單體，使吸附動(dòng)力學(xué)結(jié)果出現(xiàn)偏差。
4.禁止劇烈搖晃待測(cè)溶液，提前生成微小泡沫會(huì)破壞待測(cè)體系。
5.對(duì)比試驗(yàn)當(dāng)中泡沫震蕩方式、容器、溫度必須統(tǒng)一，保證實(shí)測(cè)泡沫數(shù)據(jù)和張力曲線能夠?qū)?yīng)。
6.防風(fēng)罩全程關(guān)閉，空氣流動(dòng)會(huì)吹動(dòng)氣?液表層、加速液膜揮發(fā)，干擾動(dòng)態(tài)表面張力檢測(cè)結(jié)果。
