摘要

兩親性物質(zhì)可以與水中的油類相互作用形成乳液和聚集體； 分散劑是 旨在形成乳液以防止油滴聚結(jié)并使它們穩(wěn)定在懸浮液中。 兩親性胞外聚合物 (EPS) 集中在空氣 - 水界面，其中表面 測(cè)量張力以確定它們形成乳液和/或聚集體的傾向。 在這里，我們 通過測(cè)量表面張力、化學(xué)成分和共聚焦顯微鏡，研究了控制蛋白質(zhì)-多糖-油-分散劑相互作用的自組裝和相分離的機(jī)制。 檢查了來自 WAF（油的水容納部分）、CEWAF（使用分散劑 Corexit 的化學(xué)增強(qiáng) WAF）和對(duì)照中間體處理的 EPS 膠體部分。 在分析尺寸 部分水柱樣品，發(fā)現(xiàn)用油和/或 Corexit 處理顯示 EPS 增強(qiáng)的蛋白質(zhì)：多糖碳基比率和較低的表面張力 (SFT)，表明有效 蛋白質(zhì)的生物乳化作用。 此外，蛋白質(zhì)的 EPS 模型成分在低水平時(shí)略微增加了 SFT 低于幾毫克/升的濃度，但在 8 毫克/升或更高的濃度下會(huì)降低。 這些模型 分子似乎比 Corexit 更有效地誘導(dǎo)海水中膠束的自組裝，即使 當(dāng)這些成分的濃度非常低時(shí)。 我們的結(jié)果表明 EPS 比 在形成膠束方面比 Corexit 更有效。 這項(xiàng)研究的結(jié)果提供了對(duì)命運(yùn)和 海洋表層石油的分布。

一、簡介

海面微層是兩個(gè)重要的海洋界面之一，作為移動(dòng)物質(zhì)的門戶 進(jìn)出水的蒸氣壓。 它是十到幾個(gè)的子層 由擴(kuò)散調(diào)節(jié)的百微米厚度 (Bopp et al. 1981) 并且取決于海面上方和下方的湍流。 在 此外，它還可以作為向大氣中噴射海浪的源頭， 與含硫氣體一起作為云凝結(jié)核調(diào)節(jié)氣候（Chester 1990）。

海面微層也是親水性水溶性分子和疏水性分子之間的界面 自己朝向空氣分子。 因此，任何兩親性（如人造表面活性劑或微生物衍生的外聚物質(zhì)， EPS）和疏水性分子（如油）會(huì)在此積聚 空氣-水界面，并影響水的表面張力 (SFT)。 作為 因此，氧氣等氣體的傳質(zhì)系數(shù) 在其他條件相同（例如，Emerson 和 對(duì)沖 2008）。

SFT 是衡量保持水分子的粘附力的指標(biāo) 一起。 換句話說，液體表面膜的張力為 趨向于將表面積最小化到 表層分子或離子對(duì)表層分子或離子的吸引力 大部分液體。

關(guān)于 EPS 降低水 SFT 的能力知之甚少，當(dāng) EPS 化合物出現(xiàn)在海洋中時(shí)，人們就知之甚少，已知海洋中的微生物群落在存在或不存在石油或其他污染物的情況下會(huì)形成生物乳化劑（見圖 1 和圖 2）?？竦?1 和 6 等。 2016）。 目前的證據(jù)是相互矛盾的，從 下面的例子。 達(dá)克魯茲等。 (2010) 報(bào)道集中 來自石油降解微生物聚生體的生物表面活性劑的溶液是 能夠?qū)?Zinder 介質(zhì)中水的 SFT 從 72.4 和 55.7 降低到 28.6 mN/m。 此外，他們研究的生物表面活性劑乳化 不同的水中油，其性能類似于或優(yōu)于 類似濃度的常規(guī)表面活性劑吐溫 80。 古鐵雷斯 等。 (2008) 報(bào)道說，觀察到洗滌過的細(xì)胞懸浮液 在高達(dá) 8 mg/L 的濃度下表現(xiàn)出良好的乳化活性 吐溫 80，一種非離子表面活性劑和乳化劑，常用于食品和 化妝品。 然而，培養(yǎng)基的 SFT 沒有降低 在它們的生長實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)到。

EPS 是微生物為應(yīng)對(duì)環(huán)境壓力而釋放的分泌物（Han et al. 2017; Santschi 2017; Quigg et al. 2016; 德科 2000 年。）。 EPS 是兩親性大分子，主要由 蛋白質(zhì)和多糖組成的主要部分海洋 溶解有機(jī)碳 (DOC) (Verdugo and Santschi 2010; Chin 等。 1998）。 兩親物如 EPS 具有降低 SFT 的能力 以及誘導(dǎo)聚集和/或膠束形成。 蛋白質(zhì)是 表面活性，可以起到穩(wěn)定乳液的作用， 特別是在多糖的存在下，通過相互作用 靜電和疏水-疏水相互作用（Ghosh 和 Banyiopadhyay，2012 年）。 海面也富含蛋白質(zhì) 層（Z?ncker 等人，2017 年）。 多糖，親水性 性質(zhì)，通常保留在水相中，并且可以貢獻(xiàn) 凝膠網(wǎng)絡(luò)形成（Tako 2015；Pletikapic 等人，2014 年；Chin 等人。 1998）。 雖然蛋白質(zhì)可以通過與多糖相互作用 共價(jià)相互作用，非共價(jià)蛋白質(zhì)/多糖相互作用 對(duì)膠體穩(wěn)定性至關(guān)重要，不僅取決于等電勢(shì) 蛋白質(zhì)的點(diǎn) (pI) 和酸性多糖的酸度常數(shù) (pKa)，但也與溶液化學(xué)有關(guān)，例如 pH 值和離子條件。

膠體組合（例如，聚集體、膠束、凝膠）提供豐富的 海洋微生物的底物和棲息地（Verdugo et al. 2004 年，Verdugo 和 Santschi，2010 年； Passow 和 Hetland 2016，Quigg 等。 2016)，捕獲營養(yǎng)物質(zhì)，為生物體提供防御機(jī)制 （Santschi 2017），并最終促進(jìn)粒子動(dòng)力學(xué)（Prairie 等。 2015年； 伯德和杰克遜 2009 年； 欽等人。 1998）。 近日，徐 et al., (2018a, b) 表明 EPS 乳化了水中的碳?xì)浠衔?柱子。 徐等人。 (2018a, 2018b) 報(bào)道了中宇宙實(shí)驗(yàn) 使用 WAF（油的水容納部分）和 CEWAF（Corexit 增強(qiáng)型 WAF）在 4 天后的油聚集體沉降效率比相應(yīng)的對(duì)照低約 2 個(gè)數(shù)量級(jí)。 此外，Hatcher 等人。 (2018) 表明，在中宇宙模擬中，Macondo 替代油優(yōu)先與海洋相關(guān) 雪，EPS、微生物和顆粒的復(fù)雜基質(zhì)。 定量的 固態(tài) 13C NMR 很容易將油與天然形成的油區(qū)分開來 海洋雪揭示添加分散劑 Corexit 增強(qiáng)了 與海洋雪有關(guān)的油量，形成海洋油雪 (MOS)。

在這些自然系統(tǒng)中與 EPS 一樣重要的可能是隔離 從水柱到沉積物的有機(jī)碳和油，以及 提供支持微生物循環(huán)的底層營養(yǎng)，有關(guān)蛋白質(zhì)和多糖在 EPS 中作用的信息， 有助于乳化或聚集和降低 SFT 仍然是 朦朧。 液相分子聚集、界面張力和 吸附過程都密切相關(guān)。 兩親分子 對(duì)不同極性介質(zhì)之間的界面具有高親和力，例如 空氣/水界面，也有很強(qiáng)的自組織傾向 液相。

在這里，我們報(bào)告了純化的、預(yù)濃縮的 SFT 測(cè)量 來自中宇宙實(shí)驗(yàn)的天然 EPS，來自 治療 WAF 和 CEWAF。 進(jìn)一步研究 SFT 是如何 受 EPS 存在的影響，EPS 的模型化合物被用于 探索 SFT 作為其濃度、組成、相互作用和臨界膠束濃度存在的函數(shù)的變化 （CMC，即表面活性劑的濃度，高于該濃度，膠束形成）。 在這里，我們還首次表明 EPS 組件更多 在誘導(dǎo)海水中膠束自組裝方面比 Corexit 更有效。

蛋白質(zhì)外聚物中多糖的比例——摘要、簡介

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