生物基表面活性劑因其來源廣泛、可再生、環(huán)境友好等優(yōu)點，已成為替代石油基表面活性劑的最優(yōu)選擇，受到越來越多研究者的關(guān)注。這些源于自然的綠色表面活性劑的結(jié)構(gòu)多樣性決定了其功能多樣性，獨特的兩親性結(jié)構(gòu)使其表現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)小分子表面活性劑的表面/界面性質(zhì)及自組裝行為，具有良好的分散、乳化、增稠、絮凝以及獨特的生理等性能，在石油工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、日化產(chǎn)品等諸多領域有較大的應用價值。

皂苷是一類主要存在于植物體內(nèi)的非離子生物基表面活性劑，由疏水性苷元和親水性糖鏈兩部分組成，具有兩親性。在界面（油-水界面和氣-水界面）上，皂苷疏水部分以并排方式連接與空氣（或油相）接觸，親水的糖鏈之間并排連接與水相接觸，所形成的獨特吸附層與界面膜使其常用作泡沫穩(wěn)定劑或乳化劑，表現(xiàn)出與傳統(tǒng)小分子表面活性劑完全不同的效果.Tcholakova等發(fā)現(xiàn)茶皂苷在氣-水界面吸附時，分子垂直于界面取向排列，通過糖基間的強氫鍵作用形成密集吸附層，具有復雜的黏彈性行為和極高的彈性模量.Yang利用茶皂苷可以在油-水界面誘導下發(fā)生纖維化自組裝形成界面網(wǎng)絡膜的特性，構(gòu)建了乳液、油粉和油膠體系。

最近，本課題組以三萜皂苷甘草酸為乳化劑構(gòu)建了高農(nóng)用油含量的乳液凝膠，并利用其組裝形成的納米纖維抑制了液滴在疏水表面的彈跳，拓展了皂苷表面活性劑在農(nóng)業(yè)領域的應用.七葉皂素（Escin，Scheme 1），又稱七葉皂苷，是一種典型的三萜皂苷，結(jié)構(gòu)不同于茶皂苷與甘草酸.目前關(guān)于七葉皂素的研究僅局限于生物活性的探究及在醫(yī)藥領域的應用，而系統(tǒng)探索其界面性質(zhì)和開發(fā)其作為生物基表面活性劑應用潛力的研究卻鮮有報道.因此，研究七葉皂素在氣-液、液-液、固-液界面的組裝行為有利于拓展其在醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)等諸多領域的應用.

本文以天然三萜皂苷七葉皂素為研究對象，通過吊片法、懸滴法、高速攝像機動態(tài)拍攝法，分別研究了七葉皂素分子在氣-液、液-液（油-水）、固-液界面上的界面行為（Scheme 1）.考察了以七葉皂素為乳化劑制備乳液的穩(wěn)定性，以及七葉皂素對液滴在疏水固體表面潤濕鋪展行為的調(diào)控規(guī)律，從分子層次角度分析了作用機理.本研究對于深入理解生物基表面活性劑的界面行為及拓展其應用具有重要的借鑒意義.

1實驗部分

1.1試劑與儀器

七葉皂素（純度95%，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）；溶劑油150#（鵬辰新材料科技股份有限公司）；聚四氟乙烯（PTFE）疏水膜（海寧科諾過濾設備有限公司）；超純水（Milli-Q超純水系統(tǒng)，德國默克密理博公司）.

Delta-8全自動高通量表面張力儀（芬蘭Kibron公司）；OCA 20型視頻光學接觸角測量儀（德國德菲公司）；HITACHI HT7700型透射電子顯微鏡（TEM，日本日立高新技術(shù)公司）；SM-1000C型超聲波材料分散器（南京舜瑪儀器設備有限公司）；MS20型乳液穩(wěn)定性分析儀（德國德菲公司）；Leica-DM1000型光學顯微鏡（德國徠卡公司）；Nano ZS90型激光粒度儀（英國馬爾文儀器有限公司）；i-SPEED 220型高速攝像機（英國ix cameras公司）；DY2T型黏度儀（美國博勒飛公司）.

1.2實驗過程

1.2.1七葉皂素溶液的配制

將0.1131 g七葉皂素溶解于100 mL超純水中，超聲5 min后在80℃水浴中加熱1 h，冷卻至室溫得到1×10-3mol/L七葉皂素母液.取一定量的母液用超純水稀釋，得到一系列所需濃度（5×10-4，1×10-4，5×10-5，1×10-5，5×10-6，1×10-6，5×10-7和1×10-7mol/L）的七葉皂素溶液，用于測試.

1.2.2溶液表面張力的測定

使用表界面張力儀，利用吊片法在25℃恒溫水浴下測定七葉皂素溶液的靜態(tài)表面張力.鉑片的長度、寬度和厚度分別為10.0，19.9和0.2 mm.分別測定超純水以及不同濃度七葉皂素溶液（可溶解濃度范圍內(nèi)）的靜態(tài)表面張力值，每個樣品重復測3次.