2结果与讨论

2.1三七根提取物的理化性质

2.1.1三七根提取物水溶液的pH和电导率

将三七根提取物配制为5 g/L的水溶液并稀释至各待测浓度，测定其pH值和电导率，结果如表1所示。由表1可知，三七根提取物水溶液呈弱酸性，电导率较低。Russell提出可以使用电导率仪来计算溶液的离子浓度，以此来量化物质的离子性强弱。因此，三七根提取物在水溶液中的离子性较弱，属于一种非离子表面活性剂。

表1三七根提取物水溶液的pH及电导率

2.1.2三七根提取物的表面张力、临界胶束浓度、pc20及HLB值

测量不同质量浓度的三七根提取物水溶液的表面张力，并绘制表面张力（γ）对质量浓度（ρ）的对数曲线如图1所示。由图1可知，随着三七根提取物的含量增加，溶液的表面张力从65.89 mN/m开始急剧下降，之后逐渐变缓，表明三七根提取物具有较强的表面活性。将转折点两侧的拟合线外延，相交点的质量浓度为0.06 g/L，为了方便计算与称量，下文初步确定三七根提取物的cmc为0.1 g/L，对应的γcmc为43.67 mN/m。

图1不同质量浓度三七根提取物的表面张力曲线

由三七根提取物的表面张力数据可得，三七根提取物的c20约为0.05 g/L，因此三七根提取物的pc20为1.30，cmc/pc20为0.08，表明三七根提取物降低表面张力的效率较高，形成胶束的倾向较强。根据cmc值计算表面活性剂的HLB值，三七根提取物的理论HLB值为11.02。

因三七不同部位所含皂苷的种类与总量不尽相同，本文也测量了三七叶茎提取物的表面活性。由实验数据可知，三七叶茎提取物在25℃的cmc为0.25 g/L，对应的γcmc为47.2 mN/m，其c20约为0.05 g/L，和三七根提取物接近。而三七叶茎提取物的pc20为1.30，cmc/pc20为0.19，表明三七叶茎提取物比三七根提取物更易吸附在表面，形成胶束的倾向弱于三七根提取物。

2.1.3三七根提取物表面张力的影响因素

1）酸碱度

将0.05，0.1和0.2 g/L的三七根提取物水溶液分别调节至pH为4.0~8.0，并测量其表面张力，结果如图2所示。同一质量浓度下三七根提取物的表面张力随pH的降低而降低，这可能是因为三七根提取物中的皂苷含有羧基等弱酸性官能团，因此在酸性条件下皂苷的表面活性不会被破坏。

图2 pH对三七根提取物水溶液表面张力的影响

2）盐度

分别配制含NaCl质量分数为0%，0.1%和1.0%，三七根提取物质量浓度为0.05，0.1，0.2和1.0 g/L的水溶液，测量其表面张力，结果如图3所示。相同质量浓度下的三七根提取物水溶液，表面张力随NaCl含量的增加而降低，cmc也有所下降。这表明随NaCl的增加，三七根提取物降低表面活性的能力及效率都有所增加，可能是由于NaCl的水化作用较强，竞争三七根提取物极性基团附近的水化水，使其疏水作用增强，在界面易于排列形成更紧密的界面膜，有利于胶束形成，从而降低表面张力和cmc。

图3盐度对三七根提取物水溶液表面张力的影响

2.2 Tween 20水溶液的表面张力和临界胶束浓度

测量不同质量浓度的Tween 20水溶液的表面张力，并绘制表面张力（γ）对质量浓度（ρ）的对数曲线如图4所示。将转折点两侧的拟合直线外延，相交点的质量浓度为0.026 g/L，因此下文将Tween 20的cmc计为0.025 g/L，对应的γcmc为40.1 mN/m。Tween 20的c20为0.005 g/L，因此pc20为2.301，cmc/pc20为0.011，在水溶液中更易形成胶团。

图4不同质量浓度Tween 20的表面张力曲线

2.3三七根提取物与Tween 20二元复配体系对表面张力的影响

2.3.1二元复配比例的确定

根据Rosen相分离模型，当二元混合表面活性剂复配体系在吸附达到平衡时，溶液相与表面相的化学势能相等（μ溶=μ表），从吸附达到饱和时溶液相与表面相、胶束相的化学势能相等（μ溶=μ表=μ胶）出发，推导出复配增效的最佳质量比值约等于各单一组分临界胶束浓度的比值，即m1∶m2≈cmc1∶cmc2。根据之前的实验结果，近似地将三七根提取物与Tween 20的复配质量比定为4∶1。

2.3.2二元复配体系的表面活性增效

综合利用Rosen理论及王正武等人对复配增效效果的理论，分别取单组分的临界胶束浓度（cmc1，cmc2）及相应组分表面张力（γ1，γ2）的加权平均值作为理想值。

cmc理=x1cmc1+x2cmc2

γ理=x1γ1+x2γ2

式中，x1和x2表示各组分的质量分数。

从两方面来判定二元体系复配增效的程度，用理论临界胶束浓度（cmc理）降低的百分数（A）评价复配体系形成胶束能力增效，用理论表面张力（γcmc理）降低值的百分数（B）来表示降低溶液表面张力的能力增效。在25℃下，复配体系理论值和表观值如表2所示。

表2复配体系的表面活性（25℃）

由表2可知，三七根提取物与Tween 20按不同质量比复配后，均表现出一定程度的降低溶液表面张力能力增效。复配体系降低溶液表面张力的能力增效比较：体系Ⅲ>体系Ⅰ>体系Ⅱ；复配体系形成胶束的能力增效比较：体系Ⅱ>体系Ⅰ>体系Ⅲ。其中，体系Ⅱ形成胶束的能力增效41.18%，表明其形成胶束的能力较强。体系Ⅱ降低溶液表面张力的能力可以增效1.18%。在理论最佳复配质量比下，复配体系cmc为0.05 g/L，γcmc为42.45 mN/m，复配增效作用比较明显，因此选择m（三七根提取物）∶m（Tween 20）=4∶1进行复配。