生物分离工程-第7章萃取2.ppt
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生物分离工程萃取双水相萃取双水相萃取(Aqueoustwo-phaseextraction)是利用是利用物质在互不相溶的两个水相之间分配系数的差异实现物质在互不相溶的两个水相之间分配系数的差异实现分离的方法。
分离的方法。
1955年由Albertson首先提出了双水相萃取的概念,此后这项技术在动力学研究、双水相亲和分离、多级逆流层析、反应分离耦合等方面都取得了一定的进展。
到目前为止,双水相技术几乎在所有的生物物质如氨基酸、多肽、核酸、细胞器、细胞膜、各类细胞、病毒等的分离纯化中得到应用,特别是成功地应用在蛋白质的大规模分离中。
第三节双水相萃取技术第三节双水相萃取技术溶液的分相不一定完全依赖于有机溶剂,在一定溶液的分相不一定完全依赖于有机溶剂,在一定条件下,水相也可以形成两相条件下,水相也可以形成两相(即双水相系统即双水相系统)甚至多相。
甚至多相。
于是有可能将水溶性的酶、蛋白质等生物活性物质从一个水于是有可能将水溶性的酶、蛋白质等生物活性物质从一个水相转移到另一水相中,从而完成分离任务。
相转移到另一水相中,从而完成分离任务。
有机溶剂萃取的不足:
有机溶剂萃取的不足:
许多蛋白质许多蛋白质都有都有极强的亲水性,不溶于有机溶剂;极强的亲水性,不溶于有机溶剂;蛋白质在有机溶剂相中易变性失活。
蛋白质在有机溶剂相中易变性失活。
聚合物的不相溶性:
聚合物的不相溶性:
主要是由于聚合物分子的空间阻碍作用,相互间无法渗主要是由于聚合物分子的空间阻碍作用,相互间无法渗透,当聚合物的浓度达到一定值时,就不能形成单一透,当聚合物的浓度达到一定值时,就不能形成单一的的水相,所以具有强烈的相分离倾向。
水相,所以具有强烈的相分离倾向。
某些聚合物的溶液与某些无机盐的溶液相混合时,只要某些聚合物的溶液与某些无机盐的溶液相混合时,只要浓浓度达到一定值,也会形成两相,即聚合物度达到一定值,也会形成两相,即聚合物盐双水相体盐双水相体系系系统含水量多达75%90%,两相界面张力极低,有助于保持生物活性和强化相际间的质量传递分相时间短(特别是聚合物/盐系统),自然分相时间一般只有515min。
双水相萃取技术易于连续化操作。
目标产物的分配系数一般大于3,大多数情况下,目标产物有较高的收率。
大量杂质能够与所有固体物质一起去掉,与其它常用固液分离方法相比,双水相萃取技术可省去12个分离步骤,使整个分离过程更经济。
设备投资费用少,操作简单,不存在有机溶剂残留问题。
双水相萃取技术的优点双水相萃取技术的优点一、双水相分离理论一、双水相分离理论1、双水相的形成双水相的形成熵增熵增混合自发混合自发分子间作用力分子间作用力-随着随着Mr的增加的增加,而增大而增大.聚合物的不相容性聚合物的不相容性-含有聚合物分子的溶液发含有聚合物分子的溶液发生分相的现象生分相的现象.常用聚合物:
常用聚合物:
聚乙二醇葡聚糖聚乙二醇葡聚糖聚乙二醇无机盐系统聚乙二醇无机盐系统无毒原则无毒原则2、相图、相图临界点临界点(criticalpoint):
当系线长度趋于零时,两相差别消失,任何溶质在两相中的分配系数均为1。
如C点。
均相区两相区双节线系线聚合物的分子量越高聚合物的分子量越高,相分离所需的浓度越,相分离所需的浓度越低低两种聚合物的分子量两种聚合物的分子量相差越大,双节线的形相差越大,双节线的形状越不对称状越不对称。
3、物质在两相中的分配、物质在两相中的分配和溶剂萃取法一样,物质在两水相中的分配用分配系数和溶剂萃取法一样,物质在两水相中的分配用分配系数K表示表示。
CTK=CBCt、CB分别代表分别代表上相、下相中溶质的浓度上相、下相中溶质的浓度K与温度、压力以及溶质和溶剂的性质有关,与溶质的浓度无关。
与温度、压力以及溶质和溶剂的性质有关,与溶质的浓度无关。
1)表面自由能的影响)表面自由能的影响(大分子物质表面性质对大分子物质表面性质对K影响很大影响很大)2)表面电荷的影响)表面电荷的影响(盐效应:
盐效应:
两相系统中如存在盐两相系统中如存在盐,对对K影响较大影响较大)3)综合考虑)综合考虑(影响因素很多,单因素定量很困难,最佳操作条件靠实验影响因素很多,单因素定量很困难,最佳操作条件靠实验)4)影响分配平衡的参数)影响分配平衡的参数
(1)聚合物的影响;聚合物的影响;
(2)体系中无机盐离子的影响;体系中无机盐离子的影响;(3)体系体系PH的影响;的影响;(4)体系温度的影响;体系温度的影响;(5)体系中微生物的影响。
体系中微生物的影响。
1)表面自由能的影响)表面自由能的影响2)表面电荷的影响)表面电荷的影响道南电位道南电位(,Donnanpotential):
实际双水相系统中有电解质实际双水相系统中有电解质,当这些离子在两相中当这些离子在两相中K1,则两相间产生电位差则两相间产生电位差U2,U1相相11和相和相22的电位的电位Z+,Z分别表示一种盐的正负离子的离子价分别表示一种盐的正负离子的离子价FF法拉第常数法拉第常数T温度温度进一步可证明:
进一步可证明:
InKi*=InKi+ZiF(U2-U1)RTKi*i组分带电时在体系中的分配系数组分带电时在体系中的分配系数Kii组分不带电时在体系中的分配系数组分不带电时在体系中的分配系数Zii组分的离子价组分的离子价意义:
意义:
A荷电溶质的分配系数的对数荷电溶质的分配系数的对数与溶质的净电荷数成正比与溶质的净电荷数成正比.B由于同一双水相系统中添加由于同一双水相系统中添加不同的盐产生的不同的盐产生的不同不同,故故k与与Zi的关系因盐而异。
的关系因盐而异。
3)综合考虑)综合考虑4)影响分配平衡的参数)影响分配平衡的参数
(1)聚合物的影响聚合物的影响A聚和物的分子量的影响当聚合物的分子量降低时,蛋白质易分配于富含该聚合当聚合物的分子量降低时,蛋白质易分配于富含该聚合物的相。
物的相。
例如在例如在PEGDeX系统中,系统中,PEG的分子量减小,的分子量减小,会使分配系数增大,而葡聚糖的分子量减小,会使分配系数会使分配系数增大,而葡聚糖的分子量减小,会使分配系数降低。
降低。
这是一条普遍的规律,不论何种成相聚合物系统都适这是一条普遍的规律,不论何种成相聚合物系统都适用用。
B成相聚和物浓度的影响当接近临界点时,蛋白质均匀地分配于两相,分配系数当接近临界点时,蛋白质均匀地分配于两相,分配系数接近于接近于1。
如如成相聚合物的总浓度或聚合物盐混合物的总浓度增加成相聚合物的总浓度或聚合物盐混合物的总浓度增加时,系统远离临界点时,系统远离临界点,系线的长度也增加,此时两相性质的系线的长度也增加,此时两相性质的差别也增大差别也增大,蛋白质趋向于向一侧分配蛋白质趋向于向一侧分配,即,即分配系数或增大分配系数或增大超过超过1,或减小低于,或减小低于1。
(2)体系中无机盐离子的影响体系中无机盐离子的影响盐离子在两相中有不同的分配,因而盐离子在两相中有不同的分配,因而在两相间形成电位差在两相间形成电位差,由于各相要保持电中性由于各相要保持电中性,因此对于带电荷的蛋白质等物质的,因此对于带电荷的蛋白质等物质的萃取来说萃取来说,盐的存在就会使系统的电荷状态改变盐的存在就会使系统的电荷状态改变,从而对从而对分配产生显著影响。
分配产生显著影响。
盐的种类对双水相萃取也有一定的影响盐的种类对双水相萃取也有一定的影响,因此变换盐的种因此变换盐的种类和添加其他种类的盐有助于提高选择性。
类和添加其他种类的盐有助于提高选择性。
在不同的双水相体系中盐的作用也不相同。
在不同的双水相体系中盐的作用也不相同。
在在PEG/磷酸磷酸盐盐/水中加入氯化钠可以使万古霉素的分配系数由水中加入氯化钠可以使万古霉素的分配系数由4提高提高到到120,而在而在PEG/DeX/水体系中只从水体系中只从1.55提高到提高到5。
(3)体系体系PH的影响的影响pH会影响蛋白质中可以离解基团的离解度,因而改变蛋白会影响蛋白质中可以离解基团的离解度,因而改变蛋白质所带电荷和分配系数。
质所带电荷和分配系数。
pH也影响磷酸盐的离解程度,若改变也影响磷酸盐的离解程度,若改变H2PO4-和和HPO42-之之间的比例,也会使相间电位发生变化而影响分配系数。
间的比例,也会使相间电位发生变化而影响分配系数。
pH的微小变化有时会使蛋白质的分配系数改变的微小变化有时会使蛋白质的分配系数改变23个数量级个数量级。
交错分配法交错分配法(crosspartitioning):
当加入不同种类的盐时,由于相间电位不同,lnkpH关系曲线也不一样。
但在pI处,k应相同,即两条关系曲线交于一点。
所以,通过测定不同盐类存在下lnkpH曲线的交点,可测定蛋白质/细胞器以及微粒的pI。
血清蛋白血清蛋白(4)体系温度的影响体系温度的影响温度影响小温度影响小,一般温度改变不影响产物的萃一般温度改变不影响产物的萃取取。
大规模操作。
大规模操作一般在室温下进行一般在室温下进行,不需冷却不需冷却。
这是基于:
这是基于:
(1)
(1)成相聚合物成相聚合物PEGPEG对蛋白质有稳定作用对蛋白质有稳定作用,常温常温下蛋白质不会发生变性下蛋白质不会发生变性;
(2)
(2)常温下溶液粘度较低常温下溶液粘度较低,容易相分离容易相分离;(3)(3)常温操作节省冷却费用常温操作节省冷却费用.二、双水相萃取技术的应用二、双水相萃取技术的应用1.双水相萃取法常用于胞内酶提取和精制。
双水相萃取法常用于胞内酶提取和精制。
目前已知的胞内酶约目前已知的胞内酶约2500种,种,但投入生产的很少但投入生产的很少。
原因之一是提取困难原因之一是提取困难。
胞内酶提取的第一步系将细胞。
胞内酶提取的第一步系将细胞破碎得到匀浆液,但匀浆液黏度很大,有微小的细胞破碎得到匀浆液,但匀浆液黏度很大,有微小的细胞碎片存在,欲将细胞碎片除去,过去是依靠离心分离碎片存在,欲将细胞碎片除去,过去是依靠离心分离的方法,但非常困难。
的方法,但非常困难。
双水相系统可用于细胞碎片以双水相系统可用于细胞碎片以及酶的进一步精制。
及酶的进一步精制。
要成功地运用两水相萃取的方法,应满足下列条件:
要成功地运用两水相萃取的方法,应满足下列条件:
要成功地运用两水相萃取的方法,应满足下列条件:
要成功地运用两水相萃取的方法,应满足下列条件:
欲提取的酶和细胞应分配在不同的相中;欲提取的酶和细胞应分配在不同的相中;酶的分配系数应足够大,使在一定的相体积比时酶的分配系数应足够大,使在一定的相体积比时,经过一次萃取,就能得到高的收率;,经过一次萃取,就能得到高的收率;两相用离心机很容易分离。
两相用离心机很容易分离。
工程方面的问题工程方面的问题在进行工业应用时,需考虑达到萃取平衡所需的在进行工业应用时,需考虑达到萃取平衡所需的时间和两相分离的设备。
时间和两相分离的设备。
在两水相系统中,虽黏度高,但表面张力很低。
因而在两水相系统中,虽黏度高,但表面张力很低。
因而进行搅拌时很易分散成微滴,故几秒钟即能达到平衡,进行搅拌时很易分散成微滴,故几秒钟即能达到平衡,且能耗也很少。
且能耗也很少。
两相分离则比较困难,这是由于两相密度差低和当处两相分离则比较困难,这是由于两相密度差低和当处理匀浆液时,粘度较大。
由于粘度较高会引起阻塞,可理匀浆液时,粘度较大。
由于粘度较高会引起阻塞,可采用自动排渣的喷嘴分离机。
采用自动排渣的喷嘴分离机。
PEG/盐更适合用重力沉降;盐更适合用重力沉降;PEG/DeX多用离心机多用离心机。
在两水相系统中进行生物转化,如酶促反应,可以把产在两水相系统中进行生物转化,如酶促反应,可以把产物移入另一相中,消除产物抑制,因而提高了产率。
这物移入另一相中,消除产物抑制,因而提高了产率。
这实际上是一种反应和分离耦合的过程,有时也称为实际上是一种反应和分离耦合的过程,有时也称为萃取萃取生物转化生物转化;如果发生的是一种发酵过程,则也称为萃取;如果发生的是一种发酵过程,则也称为萃取发酵,因而此时也可以把两水相系统称为发酵,因而此时也可以把两水相系统称为两水相反应器两水相反应器。
2.两水相反应器两水相反应器enzymeenzymeenzymeenzymeenzymeEnzymeticreactionEnzymeticreactionsubstratesubstrateproductproductenzymeenzymeenzymeEnzymeticreactionwithATPSEnzymeticreactionwithATPS要进行要进行两水相生物转化两水相生物转化反应应满足下列条件:
反应应满足下列条件:
催化剂应单侧分配;催化剂应单侧分配;底物应分配于催化剂所处的相中;产物应分配在另底物应分配于催化剂所处的相中;产物应分配在另一相中;要有合适的相比。
如产物分配在上相中,一相中;要有合适的相比。
如产物分配在上相中,则相比要大,反之则相比要小。
则相比要大,反之则相比要小。
这些条件不可能同时满足,分配理论也不完善,因此这些条件不可能同时满足,分配理论也不完善,因此常需要根据试验选择最优系统和操作条件。
常需要根据试验选择最优系统和操作条件。
采用两水相系统进行生物转化反应有下列优点采用两水相系统进行生物转化反应有下列优点:
与固定床反应器相比,与固定床反应器相比,不需载体不需载体,不存在多孔载体,不存在多孔载体中的扩散阻力,故中的扩散阻力,故反应速度较快,生产能力较高反应速度较快,生产能力较高;生物催化剂在两水相系统中生物催化剂在两水相系统中较稳定较稳定;两相间表面张;两相间表面张力低,轻微搅拌即能形成高度分散系统,分散相液力低,轻微搅拌即能形成高度分散系统,分散相液滴在滴在10mm以下,有很大的表面积,以下,有很大的表面积,有利于底物和有利于底物和产物的传递。
产物的传递。
初期的双水相萃取过程仍以间歇操作为初期的双水相萃取过程仍以间歇操作为主主。
近年来。
近年来,在天冬酶、乳酸脱氢酶、富马酸酶在天冬酶、乳酸脱氢酶、富马酸酶与青霉素酰化酶等多种产品的双水相萃取过程中与青霉素酰化酶等多种产品的双水相萃取过程中均采用了均采用了连续操作连续操作,有的还实现了有的还实现了计算机过程控计算机过程控制制。
这不仅对提高生产能力这不仅对提高生产能力,实现全过程连实现全过程连续操作和自动控制续操作和自动控制,保证得到高活性和质量均一保证得到高活性和质量均一的产品具有重要意义的产品具有重要意义,而且也标志着双水相萃取而且也标志着双水相萃取技术在工业生产的应用正日趋成熟和完善。
技术在工业生产的应用正日趋成熟和完善。
三、双水相萃取技术的发展三、双水相萃取技术的发展双水相分配技术作为一个很有发展前途的分离双水相分配技术作为一个很有发展前途的分离单元单元,除了具有上述独特的优点外除了具有上述独特的优点外,也有一些也有一些不足之处不足之处,如如易乳化、相分离时间长、成相聚合物的成本较高、分离易乳化、相分离时间长、成相聚合物的成本较高、分离效率不高等效率不高等,一定程度上限制了双水相分配技术的工业化一定程度上限制了双水相分配技术的工业化推广和应用。
推广和应用。
如何克服这些困难如何克服这些困难,已成为国内外学者关注的焦已成为国内外学者关注的焦点点,其中“其中“集成化集成化”概念的引人给双水相分配技术注入了”概念的引人给双水相分配技术注入了新的生命力新的生命力,双水相分配技术与其他相关的生化分离技术双水相分配技术与其他相关的生化分离技术进行有效组合进行有效组合,实现了不同技术间的相互渗透实现了不同技术间的相互渗透,相互融相互融合合,充分体现了集成化的优势充分体现了集成化的优势。
例如:
。
例如:
(1)与温度诱导相分离、磁场作用、超声波作用、气与温度诱导相分离、磁场作用、超声波作用、气溶胶技术等实现集成化溶胶技术等实现集成化,改善了双水相分配技术中诸如成改善了双水相分配技术中诸如成相聚合物回收困难、相分离时间较长、易乳化等问题相聚合物回收困难、相分离时间较长、易乳化等问题,为为双水相分配技术的进一步成熟、完善并走向工业化奠定双水相分配技术的进一步成熟、完善并走向工业化奠定了基础。
了基础。
(2)与亲和沉淀、高效层析等新型生化分离技术实现与亲和沉淀、高效层析等新型生化分离技术实现过程集成过程集成,充分融合了双方的优势充分融合了双方的优势,既提高了分离效率既提高了分离效率,又简化了分离流程。
又简化了分离流程。
(3)在生物转化、化学渗透释放和电泳等中引入双水在生物转化、化学渗透释放和电泳等中引入双水相分配相分配,给已有的技术赋予了新的内涵给已有的技术赋予了新的内涵,为新分离过程的为新分离过程的诞生提供了新的思路。
诞生提供了新的思路。
1.PEG衍生物:
在衍生物:
在PEG上引入亲和基团或上引入亲和基团或离子基团;离子基团;2.采用多级萃取。
采用多级萃取。
第四节反胶团萃取第四节反胶团萃取一、一、概述概述反胶团反胶团(ReversedMicelles)是是两性表两性表面活性剂面活性剂在在非极性有机溶剂非极性有机溶剂中中亲水性基团自发地向亲水性基团自发地向内聚集内聚集而成的,而成的,内含微小水滴内含微小水滴的,空间尺度仅为纳的,空间尺度仅为纳米级的米级的集合型胶体集合型胶体。
是一种自我组织和排列而成的。
是一种自我组织和排列而成的,并具热力学稳定的有序构造。
,并具热力学稳定的有序构造。
微胶团:
水溶液中表面活性剂的极性头朝外,疏水的尾部朝内,中间形成非极性的“核”水非极性的“核”极性“头”非极性“尾”反胶团:
非极性有机溶剂中,表面活性剂的极性头朝内,疏水的尾部向外,中间形成极性的“核”非极性有机溶剂极性“头”极性的“核”非极性“尾”反微团内溶解的水称为微水相或水池反微团内溶解的水称为微水相或水池反胶团的微小界面和微小水相具有两个特异性反胶团的微小界面和微小水相具有两个特异性功能:
功能:
(1)具有分子识别并允许选择性透过的具有分子识别并允许选择性透过的半透膜半透膜的功的功能;能;
(2)在疏水性环境中具有使亲水性大分子如蛋白质在疏水性环境中具有使亲水性大分子如蛋白质等保持活性。
等保持活性。
反胶团萃取的优点反胶团萃取的优点
(1)有很高的萃取率和反萃取率,并具有选择性;有很高的萃取率和反萃取率,并具有选择性;
(2)分离、浓缩可同时进行,过程简便;分离、浓缩可同时进行,过程简便;(3)能解决蛋白质能解决蛋白质(如胞内酶如胞内酶)在非细胞环境中迅速失在非细胞环境中迅速失活的问题;活的问题;(4)由于构成反胶团的表面活性剂往往具有细胞破壁由于构成反胶团的表面活性剂往往具有细胞破壁功效,因而可直接从完整细胞中提取具有活性的蛋功效,因而可直接从完整细胞中提取具有活性的蛋白质和酶;白质和酶;(5)反胶团萃取技术的成本低,溶剂可反复使用等。
反胶团萃取技术的成本低,溶剂可反复使用等。
二、反胶团的形成二、反胶团的形成1、反胶团的构造反胶团的构造:
在胶体化学中,向在胶体化学中,向水溶液水溶液中加入表面活性剂,中加入表面活性剂,并并使其浓度超过一定数值时,使其浓度超过一定数值时,表面活性剂就会在水相中形成表面活性剂就会在水相中形成胶胶体或微胶团体或微胶团,它是表面活性剂的聚集体。
其亲水性的极性端,它是表面活性剂的聚集体。
其亲水性的极性端向外指向水溶液,疏水性的非极性“尾”向内相互聚集在一向外指向水溶液,疏水性的非极性“尾”向内相互聚集在一起。
起。
当向当向非极性有机溶剂非极性有机溶剂中加入表面活性剂,中加入表面活性剂,并使其并使其浓度超过一定数值时,浓度超过一定数值时,也会在非极性溶剂内形成表面活性剂也会在非极性溶剂内形成表面活性剂的聚集体。
与在水相中不同的是,其疏水性的非极性尾部向的聚集体。
与在水相中不同的是,其疏水性的非极性尾部向外,指向非极性溶剂,而极性头向内,与在水相中形成的微外,指向非极性溶剂,而极性头向内,与在水相中形成的微胶团方向相反,因而称之为胶团方向相反,因而称之为反胶团或反向胶团反胶团或反向胶团。
构成反胶团的表面活性剂种类:
构成反胶团的表面活性剂种类:
阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂AOT阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂季铵盐季铵盐非极性有机溶剂:
环己烷,庚烷,辛烷等非极性有机溶剂:
环己烷,庚烷,辛烷等分离蛋白质时,使用最多的是阴离子型表面活性剂分离蛋白质时,使用最多的是阴离子型表面活性剂AOT。
2、反胶团的物理化学特性及制备、反胶团的物理化学特性及制备
(1)反胶团的物理化学特性反胶团的物理化学特性反胶团的反胶团的临界胶团浓度临界胶团浓度表面活性剂在非极性有机溶剂中能形成反胶团的最小浓度反胶团反胶团含水率含水率WW=C水/C表W越大,反胶团的半径越大
(2)反胶团的制备反胶团的制备注入法注入法相转移法相转移法溶解法溶解法
(1)注入法注入法将含有将含有蛋白质的水溶液蛋白质的水溶液直接直接注入到含有表面注入到含有表面性剂的非极性有机溶剂中去性剂的非极性有机溶剂中去,然后进行搅拌直到形成透明的,然后进行搅拌直到形成透明的溶为止。
这种方法的过程较快并可较好地控制反胶团的平均溶为止。
这种方法的过程较快并可较好地控制反胶团的平均直径含水量。
直径含水量。
(2)相转移法相转移法将酶或蛋白质从主体水相转移到含表面活将酶或蛋白质从主体水相转移到含表面活剂的非极性有机溶剂中形成反胶团剂的非极性有机溶剂中形成反胶团-蛋白质溶液。
即蛋白质溶液。
即将含蛋将含蛋白质的水相与含表面活性剂的有机相白质的水相与含表面活性剂的有机相接触,在缓慢的搅拌下接触,在缓慢的搅拌下,一部分蛋白质转入(萃入)有机相。
此过程较慢,但最终,一部分蛋白质转入(萃入)有机相。
此过程较慢,但最终的体系处于稳定的热力学平衡状态,这种方法可在有机溶剂的体系处于稳定的热力学平衡状态,这种方法可在有机溶剂相中获得较高的蛋白质浓度。
相中获得较高的蛋白质浓度。
(3)溶解法溶解法对非水溶性蛋白质可用该法。
将含有反胶对非水溶性蛋白质可用该法。
将含有反胶团(团(W3-30)的有机溶液与蛋白质固体粉末一起搅拌,)的有机溶液与蛋白质固体粉末一起搅拌,使蛋白质进入反胶团中,该法所需时间较长。
含蛋白质的反使蛋白质进入反胶团中,该法所需时间较长。
含蛋白质的反胶团也是稳定的,这也说明反胶团“水池”中的水与普通水胶团也是稳定的,这也说明反胶团“水池”中的水与普通水的性质是有区别的。
的性质是有区别的。
1、反胶团萃取原理反胶团萃取原理蛋白质进入反胶团溶液是一协同过程。
在有机溶剂相和水相两宏观相界面间的表面活性剂层,同邻近的蛋白质分子发生静电吸引而变形,接着两界面形成含有蛋白质的反胶团,然后扩散到有机相中,从而实现了蛋白质的萃取。
(可能机理)改变水相条件(如pH值、离子种类或离子强度),又可使蛋白质从有机相中返回到水相中,实现反萃取过程。
三、反胶团萃取的理论基础三、反胶团萃取的理论基础2、蛋白质的溶解模型、蛋白质的溶解模型a、水壳模型:
、水壳模型:
蛋白质位于水蛋白质位于水池的中心,周围存在的水层将池的中心,周围存在的水层将其与反胶团壁隔开;其与反胶团壁隔开;b、半岛模型:
、半岛模型:
pro表面存在表面存在强烈疏水区,该区直接与有机强烈疏水区,该区直接与有机相接触;相接触;c、pro吸附于反胶团内壁;吸附于反胶团内壁;d、pro疏水区与几个反胶团疏水区与几个反胶团的疏水尾发生相互作用,被几的疏水尾发生相互作用,被几个小反胶团所“溶解”。
个小反胶团所“溶解”。
3、影响反胶团萃取的作用力、影响反胶团萃取的作用力1)决定分配系数的分离场)决定分配系数的分离场-分离物质间的相互作用分离物质间的相互作用溶解推动力溶解推动力静电作用:
静电作用:
理论上理论上,当溶质所带电荷当溶质所带电荷与表面活性剂相反时与表面活性剂相反时,由由于静电引力的作用于静电引力的作用,溶质溶质易溶于反胶团易溶于反胶团,溶解率或溶解率或分配系数较大分配系数较大,反之反之,则则不能溶解到反胶团相中不能溶解到反胶团相中左图为左图为pH值对不同蛋白值对不同蛋白质的溶解率急剧变化质的溶解率急剧变化
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- 生物 分离 工程 萃取