結(jié)果和討論

泡沫穩(wěn)定性與氣泡尺寸演變

我們已按照上一節(jié)所述的程序制備了泡沫，并對(duì)所有材料進(jìn)行了研究。 值得一提的是，HFBII、Quillaja皂甙和b-酪蛋白的發(fā)泡溶液含有0.1 wt%的發(fā)泡劑，而b-lg的發(fā)泡溶液含有0.5 wt%的材料，以達(dá)到所需的空氣體積分?jǐn)?shù)。 通過這種方式，我們確保氣泡完全由所選發(fā)泡劑以最佳方式穩(wěn)定。 隨后將這些泡沫轉(zhuǎn)移到0.5 wt%的黃原膠溶液中，提供足夠高的屈服應(yīng)力，以防止直徑小于200 mm的氣泡在大約2周內(nèi)形成泡沫乳狀物（即液體排出）。31最終泡沫樣品含有大約50 vol%的空氣，低于球體的緊密堆積密度， 確保氣泡之間最小的薄膜形成和聚結(jié)。 所有這些使我們能夠排除聚結(jié)和排水的影響，并將注意力集中在泡沫中氣泡的歧化上。 使用濁度掃描測(cè)量設(shè)備，我們觀察到所研究系統(tǒng)中隨時(shí)間變化的平均氣泡尺寸演變，d（t）/d（0），如圖1所示。 從數(shù)據(jù)可以清楚地看出，在實(shí)驗(yàn)的時(shí)間范圍內(nèi)（即2周），由HFBII穩(wěn)定的泡沫沒有顯示出明顯的粗化。 由b-酪蛋白穩(wěn)定的泡沫粗化速度快得多，約為40分鐘，而b-lg和Quillaja皂甙粗化時(shí)間約為70分鐘。 在顯著粗化后，泡沫中的氣泡變得過大，其浮力無法被生物聚合物基質(zhì)的屈服應(yīng)力抑制，導(dǎo)致在幾天內(nèi)形成奶油狀、隨后的聚結(jié)和泡沫崩塌。

圖1面板A顯示了黃原膠溶液中50 vol%氣泡的相對(duì)平方氣泡直徑d2（t）/d2（0）。 泡沫由含有0.1 wt%HFBII（A）、0.5 wt%b-lg（-）、0.1 wt%b-酪蛋白（：）和0.1 wt%Quillaja皂甙（*）的水溶液生成。 將所得泡沫轉(zhuǎn)移到0.5 wt%黃原膠溶液中。 面板B以對(duì)數(shù)時(shí)間刻度顯示整個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)的數(shù)據(jù)。

該結(jié)果與先前報(bào)道的穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果一致，26表明HFBII穩(wěn)定的泡沫粗化時(shí)間與牛奶蛋白質(zhì)或皂甙的粗化時(shí)間之間存在幾個(gè)數(shù)量級(jí)的差異。 由于泡沫的體積分?jǐn)?shù)低于氣泡的緊密堆積，并且最初抑制了奶油化的影響，因此泡沫穩(wěn)定性的這些巨大差異歸因于歧化率的差異。 在所有情況下，我們?cè)谙嗤瑮l件下使用相同的氣體成分（空氣）（即氣體溶解度相同），歧化率的差異與空氣/水界面處吸附乳化劑層的表面流變特性有關(guān)。 在此背景下，值得一提的是，盡管b-lg和奎拉葉皂甙的泡沫粗化行為非常相似，但奎拉葉皂甙泡沫的整體穩(wěn)定性（和總壽命）更好。 然而，這應(yīng)歸因于干燥泡沫中皂甙穩(wěn)定的薄液膜的更高穩(wěn)定性，該液膜在后期由于液體排出和大氣泡奶油化而形成。

此外，從這些數(shù)據(jù)可以清楚地看出，除HFBII外，所有系統(tǒng)的視氣泡半徑都發(fā)生了顯著變化，這對(duì)應(yīng)于單個(gè)氣泡的空氣/水面處的極大表面變形。 考慮到蛋白質(zhì)吸附可能是不可逆的，這意味著在歧化發(fā)生的大部分時(shí)間內(nèi)，表層處于大變形階段，并且與相的大部分不平衡。 這不同于通常提取表面模量并隨后假設(shè)常數(shù)的小變形區(qū)域。 3,9根據(jù)上述觀察和推理，我們繼續(xù)研究空氣/水界面擴(kuò)展層的大變形行為。 考慮到蛋白質(zhì)吸附可能是不可逆的，這意味著在歧化發(fā)生的大部分時(shí)間內(nèi)，表層處于大變形階段，并且與相的大部分不平衡。這不同于通常提取表面模量并隨后假設(shè)常數(shù)的小變形區(qū)域。3,9根據(jù)上述觀察和推理，我們繼續(xù)研究空氣/水界面擴(kuò)展層的大變形行為。

大變形膨脹表面流變學(xué)

狂犬病HFBII。 圖2a顯示了HFBII的3個(gè)壓縮等溫線的典型序列。 曲線中的每個(gè)壓縮可分為三個(gè)部分。 在低表面壓力下，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)分子處于非常稀釋的“氣體”狀態(tài)時(shí)，表面壓力的增加可以忽略不計(jì)。 當(dāng)壓力開始增加，分子失去空間自由度（液相）時(shí)，彈性也逐漸增加。 如果層被完全壓縮，則會(huì)觀察到曲線中的彎曲點(diǎn)。 考慮到圖中表示表面單層的第一個(gè)彎曲點(diǎn)，在約20 mN m-1的表面壓力下，該點(diǎn)處每個(gè)HFBII分子的表面積約為400 a?2。 假設(shè)球形六邊形緊密堆積，每個(gè)分子的面積相當(dāng)于蛋白質(zhì)直徑約2.25 nm，這與根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)確定的分子大小（約2.5 nm）相當(dāng)好。3

圖2（a）15 mg HFBII在中性pH水上擴(kuò)散的P–a和（b）E–P曲線，根據(jù)相同數(shù)據(jù)在20℃下測(cè)量。 下面板中繪制的線表示不同的狀態(tài)。

Paananen等人37測(cè)量了HFBII的類似壓力-面積曲線，他們研究了兩種II類疏水蛋白HFBI和HFBII分子膜的結(jié)構(gòu)層次。 報(bào)告的工作不同于我們的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樗麄兪褂胮H值為5.0的醋酸鹽緩沖液作為亞相。 與本文給出的結(jié)果相比，接近HFBII pI的pH條件可以解釋每個(gè)分子的面積略小。

當(dāng)表面層膨脹時(shí)，觀察到明顯的滯后效應(yīng)，即壓力下降比壓縮時(shí)快得多，最后下降到幾mN m-1，與壓縮前類似。 在第二次壓縮時(shí)，在與第一次壓縮相似的壓力下，每個(gè)分子的面積通常稍小，這表明在第一次壓縮期間分子在表面發(fā)生了一些重排。 如果該層被完全壓縮，則可在20 mN m-1的表面壓力周圍看到薄膜屈服。 該屈服點(diǎn)在圖3后面的部分中更為明顯。

圖3 HFBII的代表性壓縮等溫線，壓縮量遠(yuǎn)低于每個(gè)分子的面積。 （A） P（-）和E（---）與每個(gè)分子的面積的關(guān)系。 （B） 攤鋪量和壓縮（Gcomp，-）預(yù)期的表面載荷，并通過橢偏儀（Gell，A）測(cè)量。

在圖2b中，根據(jù)表面壓力P繪制了模量E。可以觀察到三種不同的狀態(tài)，與上面討論的類似。 壓縮后，在低P時(shí)，觀察到約14的坡度，在Ⅱ=4 mN m-1處，有一個(gè)拐點(diǎn)朝向較低的坡度。 該拐點(diǎn)反映了E隨P增加的機(jī)制變化。這可能是由HFBII分子形成的松散的自組裝2D網(wǎng)絡(luò)引起的，對(duì)于弱吸引力粒子也是如此。 第二種狀態(tài)持續(xù)到20 mN m-1的表面壓力。 在左面板的拐點(diǎn)之外，可以觀察到模量再次開始上升，并具有非常高的斜率。 在這里，2D蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)可能已經(jīng)被壓縮成一個(gè)幾乎緊密堆積的單層，其中單個(gè)HFBII分子的硬度再次被反映出來。

在屏障方向迅速恢復(fù)的點(diǎn)處，觀察到E跳變，這很可能是由于界面適應(yīng)變形方向變化的時(shí)間有限而產(chǎn)生的流體動(dòng)力效應(yīng)。 一般來說，經(jīng)歷短時(shí)（高頻）變形的材料沒有時(shí)間自然重建/修復(fù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這可能導(dǎo)致薄膜破裂。38

隨后，在松弛過程中，模量重新連接到壓縮曲線，表明彈性蒙皮的松弛和重組。 在低于15 mN m-1的壓力下，該網(wǎng)絡(luò)可能再次開始可逆地重新排列，以便分解為低于Ⅱ=5 mN m-1的單個(gè)實(shí)體。

圖3顯示了遠(yuǎn)高于單層過渡的代表性壓縮等溫線。 在每分子面積以下進(jìn)一步壓縮時(shí)，表觀表面壓力降至約60 mN m-1，這是非常高的。 該層的強(qiáng)度也反映在143 mN m-1的表觀表面膨脹模量（Eapp）峰值中。 我們必須記住，在這些高表面壓力下，由于表面形成凝膠蛋白質(zhì)層，表面壓力的測(cè)定可能變得不準(zhǔn)確。 因此，除了表面流變參數(shù)外，圖3B中還提供了橢偏儀數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是通過使用實(shí)驗(yàn)部分所述的Multiskop橢偏儀裝置在朗繆爾槽的空氣/水界面進(jìn)行同步橢偏儀測(cè)量獲得的。

橢偏儀數(shù)據(jù)中，我們可以使用de Feijter的方法在壓縮過程中的每個(gè)點(diǎn)獲得蛋白質(zhì)吸附凝膠（t）量的估計(jì)，因?yàn)樵撨^程足夠慢，允許我們進(jìn)行橢偏儀測(cè)量。如果蛋白質(zhì)在整個(gè)壓縮過程中仍不可逆地吸附在界面上，則凝膠（t）應(yīng)根據(jù)Gcomp（t）=M0/A（t））遵循表面積的變化，其中M0是界面處蛋白質(zhì)的初始量，A（t）是槽屏障之間的面積。

如圖3B所示，兩條曲線實(shí)際上與表面壓力值一致，約為Ⅱ=5 mN m-1。在這一點(diǎn)之后，Gell突然增加，其值比假設(shè)所有蛋白質(zhì)在界面上均勻分布的估計(jì)值高出兩倍。這種行為表明蛋白質(zhì)層是不均勻的，或者空氣/水界面不是平坦的，這是由于界面上形成了微觀褶皺。事實(shí)上，在壓力超過30 mN m-1時(shí)，肉眼可以看到界面皺紋的外觀，并且可以在不放大的情況下看到。這些結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)開始于移動(dòng)屏障附近，并隨著壓縮的進(jìn)行而傳播。為了獲得更好的圖像，我們?cè)诒砻鎵嚎s和膨脹期間直接進(jìn)行了光學(xué)顯微鏡觀察（圖4），使用底部帶有藍(lán)寶石窗口的朗繆爾槽，將其置于透射光學(xué)顯微鏡的頂部。如圖5所示的垂直線（在不同放大率下）平行于屏障對(duì)齊。

圖4在4倍放大的透射光顯微鏡下，擴(kuò)展HFBII層的壓縮和松弛。

圖5在透射光顯微鏡下，疏水蛋白在40 mN m-1下的壓縮。左側(cè)放大4倍，右側(cè)放大10倍。

壓縮時(shí)結(jié)構(gòu)的形成和表面積松弛時(shí)結(jié)構(gòu)的消失是可逆的，類似于表面性質(zhì)P、E和凝膠。當(dāng)在較高放大率下觀察顯微圖像時(shí)，觀察到皺紋的均勻空間分布約為4mm。當(dāng)將橢偏儀數(shù)據(jù)與顯微圖像進(jìn)行比較時(shí)，我們觀察到橢偏儀信號(hào)在比觀察到皺紋的地方低得多的表面壓力下增加。這可能意味著起皺發(fā)生在比顯微鏡下觀察到的小得多的長度尺度上。然而，皺紋的初始分布是相當(dāng)不均勻的，沒有皺紋的區(qū)域和皺紋出現(xiàn)的區(qū)域具有恒定的空間分布。這種行為與最近發(fā)表的Kralchevsky等人的彈性朗繆爾層理論39的預(yù)測(cè)一致，也可能解釋橢偏測(cè)量中的噪聲。

藜蘆皂甙。奎拉葉皂苷的壓縮曲線如圖6所示。該皂甙在拐點(diǎn)處顯示出非常高的表面壓力，最大表面壓力為45 mN m-1。此外，皂甙表現(xiàn)出很寬的遲滯回線。從E–P曲線推斷出斜率為4.3，觀察到E中出現(xiàn)2個(gè)平滑的峰，這可能表明界面中存在相變，從皂甙的相對(duì)拉長的疏水區(qū)域判斷。27當(dāng)屏障方向逆轉(zhuǎn)時(shí)，觀察到E中存在較大的超調(diào)，表明膜破裂，類似于HFBII。

圖6在20℃下測(cè)得的30 mg奎拉葉皂苷在中性pH水上的P–A和（插圖）E–P曲線。插圖中繪制的虛線表示E–P曲線的初始坡度。

b-乳球蛋白。圖7顯示了b-乳球蛋白的壓縮等溫線。這條曲線遠(yuǎn)沒有HFBII曲線陡峭，拐點(diǎn)更為明顯。盡管在屏障運(yùn)動(dòng)逆轉(zhuǎn)時(shí)觀察到滯后現(xiàn)象。E–P曲線的初始斜率為4.3，遠(yuǎn)小于低P區(qū)的HFBII，表明b-lg分子在界面中相對(duì)較軟。觀察到E的平滑最大值為43 mN m-1，之后在進(jìn)一步壓縮至28 mN m-1時(shí)，不再檢測(cè)到E的恢復(fù)。結(jié)果與早期的研究結(jié)果一致。40,41在屏障逆轉(zhuǎn)時(shí)，觀察到E的超調(diào)，再次表明結(jié)構(gòu)無法適應(yīng)突然膨脹和斷裂。

圖7在20℃下測(cè)量的15 mg b-乳球蛋白在中性pH水上的P–A和（插圖）E–P曲線。 插圖中繪制的虛線表示E–P曲線的初始坡度。

圖8顯示了被吸附的b-乳球蛋白層的壓縮曲線，在這里，同時(shí)進(jìn)行了橢偏測(cè)量。 與HFBII類似，Gell最初遵循Gcomp。 壓縮一段時(shí)間后，Gell開始變得比Gcomp小，這表明存在不均勻?qū)踊蚰承┎牧蠌谋砻娼馕?進(jìn)一步壓縮和膨脹后，凝膠仍小于Gcomp，這表明解吸或表面聚集。 這與其他地方對(duì)吸附b-lg層的類似發(fā)現(xiàn)一致。42

圖8代表性壓縮-吸附b-乳球蛋白（c=0.01 wt%）的膨脹實(shí)驗(yàn)，壓縮低于每個(gè)分子的面積。 通過擴(kuò)散量和壓縮量（Gcomp）和橢偏儀（Gell）測(cè)量的預(yù)期吸附量。

酪蛋白。 對(duì)于純b-酪蛋白，再次觀察到不同的行為（見圖9）。 等溫線的形狀更平滑，沒有觀察到滯后現(xiàn)象。 觀察到的斜率E/P為6.5，與之前報(bào)告的吸附層結(jié)果一致。43 E–P曲線表明，E的最大值約為25 mN m-1，之后觀察到下降。 該結(jié)果與Rodriguez-Patino等人44和Hotrum等人41的早期測(cè)量結(jié)果一致。此外，E中并未明顯反映出勢(shì)壘方向的反轉(zhuǎn)，這表明結(jié)構(gòu)的松弛速度與勢(shì)壘反轉(zhuǎn)速度一樣快，即約1秒。

圖9 8 mg b-酪蛋白在水中的P–A和（插圖）E–P曲線，神經(jīng)pH值，在20℃下測(cè)量。 插圖中繪制的虛線表示E–P曲線的初始坡度。

頻率依賴性。 為了評(píng)估其中一些系統(tǒng)中粘性損失的重要性，我們對(duì)b-lg和HFBII進(jìn)行了頻率相關(guān)的表面膨脹流變。 對(duì)于表面膨脹流變學(xué)，我們顯示了在18<P<22 mN m-1之間測(cè)量的小變形模量（見圖10）。 注意，變形率d（lna）/dt為0.0012 s 1對(duì)應(yīng)于5 mm min 1的勢(shì)壘速度，用于大變形實(shí)驗(yàn)。 相比之下，歧化時(shí)間約為0.5小時(shí)，接近泡沫實(shí)驗(yàn)觀察到的粗化時(shí)間。 HFBII的數(shù)據(jù)表明，在所研究的變形速率范圍內(nèi)，變形速率對(duì)E的影響適中。 對(duì)于b-乳球蛋白，頻率的影響更為明顯，因此，在變形速率低于0.001 s 1時(shí)，可觀察到E的強(qiáng)烈下降。 這表明b-lg的粘性損失比HFBII更為明顯。 這一比較再次表明，b-lg的外觀更柔軟，壓縮/膨脹時(shí)解吸/吸附能力更強(qiáng)。

圖10 HFBII（A）和b-lg（-）的表面膨脹模量E，通過18和22 mN m-1之間的線性壓縮-膨脹環(huán)測(cè)量。 畫線來引導(dǎo)眼睛。

表面剪切流變學(xué)。 所有四個(gè)系統(tǒng)的表面剪切流變測(cè)量如圖11所示。 我們觀察到HFBII具有模量，比b-乳球蛋白和皂甙高一個(gè)數(shù)量級(jí)，這與早期結(jié)果一致。25值得一提的是，對(duì)于像奎拉葉皂甙這樣的表面活性劑，測(cè)得的表面剪切彈性非常高。 b-酪蛋白的表面剪切模量要低一個(gè)數(shù)量級(jí)。 關(guān)于頻率，我們發(fā)現(xiàn)與HFBII相比，皂甙和b-乳球蛋白對(duì)頻率的依賴性更強(qiáng)，尤其是在低頻率下。 此外，對(duì)于HFBII而言，Gs 00/Gs0的比率是最低的，即表面彈性對(duì)模量的貢獻(xiàn)比表面粘度大得多。 當(dāng)我們向交叉點(diǎn)外推時(shí)，我們預(yù)計(jì)HFBII和b-乳球蛋白或皂甙之間的弛豫時(shí)間會(huì)有一個(gè)數(shù)量級(jí)的差異。 對(duì)于b-酪蛋白，從0.01 Hz左右的數(shù)據(jù)可以很容易地觀察到交叉點(diǎn)。

圖11 HFBII（a）、b-乳球蛋白（-）、b-酪蛋白（：）和奎拉葉皂苷（C）的表面剪切儲(chǔ)存（填充符號(hào)）和損失模量（開放符號(hào)）作為振蕩頻率的函數(shù)。

一般性討論

表1列出了從E–P曲線、表面剪切流變模量和泡沫粗化時(shí)間獲得的參數(shù)匯總。 我們還用冪律擬合了E/P等溫線的初始部分。43這使得我們可以在分子間相互作用可以忽略的（半）稀釋條件下對(duì)2D均聚物的行為進(jìn)行類比，并且使用標(biāo)度參數(shù)可以得出（界面處2D聚合物的）回轉(zhuǎn)半徑Rg 將線圈中的分段數(shù)縮放為Rg f Nn。 結(jié)合模量和表面載荷的定義，得出表面壓力和表面膨脹模量E=yP之間的直接關(guān)系，其中y與n的關(guān)系為n=?y/（y 1）。 對(duì)于2D中的自回避線圈，即膨脹聚合物鏈，n等于0.75，而對(duì)于Q條件，n等于0.57。 對(duì)于折疊線圈，對(duì)于折疊分子或硬盤，n進(jìn)一步降低至0.5。45我們將使用此框架將所考慮的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的表面行為映射到具有類似膨脹模量與表面壓力依賴關(guān)系的等效2D聚合物上。 這將使我們更容易進(jìn)行比較，并得出一些非瑣碎的結(jié)論。

表1在20℃和中性pH條件下進(jìn)行的膨脹實(shí)驗(yàn)中研究的材料的典型參數(shù)。Pmax和Emax表示最大表面壓力和表面膨脹模量。 冪律指數(shù)y等于E與P的斜率，n是2D線圈半徑與其分段數(shù)的結(jié)果縮放指數(shù)

首先，在表觀分子“硬度”方面，可以看出明顯的差異。 HFBII具有更高的斜率y，因此v值明顯較低。 這表明在稀釋狀態(tài)下，HFBII表現(xiàn)為等效的緊密折疊聚合物鏈，而牛奶蛋白在中等質(zhì)量溶劑中表現(xiàn)為等效的2D聚合物鏈。 這與蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異是一致的。 一方面，HFBII具有相對(duì)較小的分子質(zhì)量和四個(gè)二硫鍵，形成一個(gè)剛性致密球體，據(jù)信在吸附時(shí)不會(huì)明顯展開。23另一方面，b-lg的分子質(zhì)量較大，二硫鍵較少。46此外， 經(jīng)常有人認(rèn)為，b-lg在吸附時(shí)展開。47,48這些特征結(jié)合在一起，使分子在空氣-水表面擴(kuò)散時(shí)具有更大的靈活性。

同樣值得一提的是，在這個(gè)溫度下，b-lg和b-酪蛋白之間的斜率有一個(gè)小但顯著的差異。 雖然這兩個(gè)值都表明了q狀態(tài)和自回避行走之間的情況，但b-lg聚合物的等效物似乎比b-酪蛋白的自回避程度略高。 在環(huán)境溫度下，Hambardzumyan等人認(rèn)為，b-酪蛋白分子之間的范德華力或氫鍵等吸引性相互作用很重要。 43這可能解釋了與b-lg相比，b-酪蛋白的結(jié)構(gòu)更緊湊，表明b-酪蛋白分子間的相互作用更強(qiáng)， 38因此，由于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的這些差異，不同的蛋白質(zhì)在壓縮時(shí)在表面流變性方面可能表現(xiàn)出很大的差異。 雖然這兩個(gè)值都表明了q狀態(tài)和自回避行走之間的情況，但b-lg聚合物的等效物似乎比b-酪蛋白的自回避程度略高。在環(huán)境溫度下，Hambardzumyan等人認(rèn)為，b-酪蛋白分子之間的范德華力或氫鍵等吸引性相互作用很重要。43這可能解釋了與b-lg相比，b-酪蛋白的結(jié)構(gòu)更緊湊，表明b-酪蛋白分子間的相互作用更強(qiáng)，這也與其類似于二嵌段共聚物的分子結(jié)構(gòu)相一致。38因此，由于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的這些差異，不同的蛋白質(zhì)在壓縮時(shí)在表面流變性方面可能表現(xiàn)出很大的差異。

最后，等效“聚合物”具有與稀釋奎拉葉皂苷層相同的E/P等溫線，在表面表現(xiàn)為相當(dāng)軟的實(shí)體，這可能是由于其相對(duì)較大的每分子面積與分子質(zhì)量比。27

除了為稀釋表面提供的參數(shù)外，還可以從較大壓縮下的數(shù)據(jù)中獲得更多定性信息。 對(duì)于HFBII而言，壓縮后模量持續(xù)增加，這可視為一種膨脹硬化。 雖然在單層轉(zhuǎn)變之后，表觀模量降低，但我們必須意識(shí)到，E的下降可能不是真實(shí)的。 由于起皺，每個(gè)分子的面積不再發(fā)生真正的變化，盡管障礙物仍在移動(dòng)。 此外，由于褶皺，靠近探針的彎月面可能變得不規(guī)則，導(dǎo)致P測(cè)量中出現(xiàn)偽影。 對(duì)于所有其他分子，可以觀察到膨脹軟化，表明軟分子被壓縮或部分分子從表面排出。 因此，各層在壓縮后逐漸變?nèi)酢?因此，在歧化過程中的某一點(diǎn)之后，隨著系統(tǒng)阻力的降低，氣泡收縮率將顯著增加。 這與在工藝早期觀察到的情況完全相反，在該過程中，氣泡收縮引起的表面積小幅度減少會(huì)導(dǎo)致表面膨脹模量增加，從而加強(qiáng)該層并增加其抗歧化能力。 此外，在大多數(shù)理論考慮中，未考慮此類行為，表面模量根據(jù)小變形實(shí)驗(yàn)獲得的斜率或使用給定平衡吸附值的吉布斯彈性值作為常數(shù)。 對(duì)于HFBII而言，壓縮后模量持續(xù)增加，這可視為一種膨脹硬化。雖然在單層轉(zhuǎn)變之后，表觀模量降低，但我們必須意識(shí)到，E的下降可能不是真實(shí)的。由于起皺，每個(gè)分子的面積不再發(fā)生真正的變化，盡管障礙物仍在移動(dòng)。此外，由于褶皺，靠近探針的彎月面可能變得不規(guī)則，導(dǎo)致P測(cè)量中出現(xiàn)偽影。對(duì)于所有其他分子，可以觀察到膨脹軟化，表明軟分子被壓縮或部分分子從表面排出。因此，各層在壓縮后逐漸變?nèi)酢Ｒ虼耍谄缁^程中的某一點(diǎn)之后，隨著系統(tǒng)阻力的降低，氣泡收縮率將顯著增加。這與在工藝早期觀察到的情況完全相反，在該過程中，氣泡收縮引起的表面積小幅度減少會(huì)導(dǎo)致表面膨脹模量增加，從而加強(qiáng)該層并增加其抗歧化能力。此外，在大多數(shù)理論考慮中，未考慮此類行為，表面模量根據(jù)小變形實(shí)驗(yàn)獲得的斜率或使用給定平衡吸附值的吉布斯彈性值作為常數(shù)。

從b-乳球蛋白的橢偏儀數(shù)據(jù)來看，后者確實(shí)如此（見圖8）。 從膨脹和剪切作用下的頻率行為可以看出，分子柔軟度和吸附能都很重要。

我們現(xiàn)在想將表面流變參數(shù)轉(zhuǎn)化為對(duì)泡沫中歧化穩(wěn)定性的理解，并給出2Emax/gmax作為這一點(diǎn)的度量。 我們進(jìn)一步注意到，根據(jù)Kloek等人的計(jì)算機(jī)模擬，在預(yù)測(cè)氣泡收縮時(shí)，2Emax/gmax應(yīng)大于5而不是1.2，我們假設(shè)表面變形為純彈性。 然而，對(duì)于幾乎所有的材料，變形都是彈性和粘性作用的復(fù)雜量。

從頻率相關(guān)的表面膨脹和剪切流變學(xué)可以得出結(jié)論，HFBIIlayer的變形比Quillaja皂甙、b-乳球蛋白或b-酪蛋白層的變形更具彈性。 關(guān)于大變形、氣泡收縮和歧化，這表明HFBII的非平衡模量比其他材料的非平衡模量更受彈性貢獻(xiàn)的支配。

當(dāng)我們現(xiàn)在再次考慮表1中的2Emax/gmax比率時(shí)，很明顯HFBII超過了5的值，這表明這將穩(wěn)定泡沫，防止收縮。 根據(jù)Kloek等人的說法，對(duì)于b-乳球蛋白和皂甙，我們報(bào)告的值介于1和2之間，表明氣泡收縮延遲，但沒有完全停止。2食品蛋白質(zhì)通常屬于這種狀態(tài)，對(duì)歧化過程的抵抗力相對(duì)較小。10最后， 根據(jù)這個(gè)比率，b-酪蛋白根本無法抵消氣泡收縮，因?yàn)?Emax/gmax<1，這是主要的吉布斯標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)在，我們將把表面流變學(xué)數(shù)據(jù)與泡沫的粗化時(shí)間以及早期報(bào)告9、25、26進(jìn)行比較，其中探討了單個(gè)泡沫和泡沫的壽命。 我們發(fā)現(xiàn)HFBII穩(wěn)定的泡沫或氣泡比其他所有泡沫或氣泡的壽命更長。 考慮到所研究表面層的全壓縮等溫線、2Emax/gmax比、松弛行為和表面剪切數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)表面膨脹實(shí)驗(yàn)對(duì)氣泡抗收縮穩(wěn)定性具有良好的預(yù)測(cè)能力。 更準(zhǔn)確地說，可以看出，與其他系統(tǒng)相比，HFBII在所有膨脹量方面都非常突出，因此提供了一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)，可以在更廣泛的泡沫壽命范圍內(nèi)進(jìn)行比較。 我們發(fā)現(xiàn)b-酪蛋白的最小粗化時(shí)間與它不符合吉布斯標(biāo)準(zhǔn)這一事實(shí)密切相關(guān)。 最后，b-lg和Quillaja皂甙的粗化時(shí)間相似，但它們比b-酪蛋白的粗化時(shí)間大。 同樣的趨勢(shì)也適用于表面膨脹參數(shù)，它們確實(shí)超過了吉布斯準(zhǔn)則，但并不遠(yuǎn)。 因此，這些物質(zhì)可以減慢，但不能阻止歧化。

與表面膨脹流變學(xué)一樣，表面剪切模量似乎也給出了與tcoarse相同的趨勢(shì)。 然而，從理論上看，膨脹而非剪切是與氣泡收縮相關(guān)的主要變形。 因此，可以預(yù)期歧化率與膨脹模量之間存在直接聯(lián)系，而與剪切力之間存在間接聯(lián)系，因?yàn)橥ǔＫ斜砻鎱?shù)都是表面吸附的相互依賴和單調(diào)函數(shù)。

最后，我們假設(shè)，如果一個(gè)吸附的蛋白質(zhì)層既滿足2Emax/gmax>5的標(biāo)準(zhǔn)，又表現(xiàn)出有限的粘性損失，那么它可以在數(shù)月的時(shí)間尺度上有效地阻止歧化。

探索泡沫粗化與表面流變學(xué)之間的關(guān)聯(lián)性疏水性蛋白——摘要、介紹

探索泡沫粗化與表面流變學(xué)之間的關(guān)聯(lián)性疏水性蛋白——材料和方法

探索泡沫粗化與表面流變學(xué)之間的關(guān)聯(lián)性疏水性蛋白——結(jié)果和討論

探索泡沫粗化與表面流變學(xué)之間的關(guān)聯(lián)性疏水性蛋白——結(jié)論、致謝！