第四章 讲 萃取反胶团萃取.pptVIP

第四章 萃取第二节 反胶团萃取 主要内容 一、概述 二、反胶团的形成 三、生理活性物质的分离浓缩 四、反胶团萃取的应用 五、思考题 一、概述 反胶团（Reversed Micelles）:是两性表面活性剂在有机溶剂中亲水性基团自发地向内聚集而成的，内含微小水滴的，空间尺寸仅为纳米级的集合型胶体。 反胶团的微小界面和微小水相具有两个特异性的功能：（1）具有分子识别并允许选择性透过的半透膜的功能；（2）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的功能。 反胶团萃取优点： （1）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； （3）能解决蛋白质（如胞内酶）在非细胞环境中迅速失活的问题； （4）由于构成反胶团的表面活性剂往往具有细胞壁功效，因而可直接从完整细胞中提取具有活性的蛋白质和酶； （5）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 （一）反胶团的构造 水溶液+表面活性剂（浓度某一数值）胶体或微胶团（表面活性剂的聚集体）； 非极性溶剂中+表面活性剂（浓度某一数值）表面活性剂的聚集体（反胶团）。 微观构造：（见图）极性核心（表面活性剂极性端组成的内表面、平衡离子和水，被称为水池（water pool））。 水池可溶解具有极性的分子和亲水性的生物大分子，故极性分子和亲水性的生物大分子可“溶解”在非极性的有机溶剂中。 表面活性剂的存在是构成反胶团的必要条件 表面活性剂？是由亲水憎油的极性基团和亲油憎水的非极性基团两部分组成的两性分子。 三类：阴离子型、阳离子型和非离子型表面活性剂。 最常用的是阴离子表面活性剂： （二）反胶团的物理化学特性及制备 1、反胶团的物理化学性质 （1）反胶团的临界胶团浓度 将表面活性剂在非极性有机溶剂相中能形成反胶团的最小浓度称为临界胶团浓度（Critical Micelle Concentration,CMC），一般为0.1-1.0mmol/L，与表面活性剂的种类有关。 （2）反胶团的形成与大小 比水相中微胶团的空间尺寸小得多，多为球形，也可能为椭球形或棒形。大小与溶剂和表面活性剂的种类、浓度、温度、离子强度有关。 例如，用AOT为表面活性剂时，当W06-8时，反胶团内微水相的水分子受表面活性剂亲水基团的强烈束缚，表观粘度上升50倍，水合化一分子AOT需6-8个水分子，其它水分子不受束缚； 当W016时，微水相的水与正常的水接近，反胶团内形成双电层。 2、反胶团的制备 （1）注入法 将含蛋白质的水溶液直接注入含有表面活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溶液为止。 （2）相转移法 将酶或蛋白质从主体水相转移到含表面活性剂的非极性有机溶剂中形成反胶团-蛋白质溶液。可得较高蛋白质浓度。 （3）溶解法 对非水溶性蛋白质可用该法。将含有反胶团（W=3-30）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，所需时间长。 三、生理活性物质的分离浓缩 （一）反胶团萃取原理 （二）蛋白质的溶解 (三)影响反胶团萃取蛋白质的主要因素 蛋白质的萃取与蛋白质的表面电荷、反胶团内表面电荷之间静电作用及反胶束的大小有关。 （4）对不同相对分子量的蛋白质，pH值对萃取率的影响有差异： 当Pr相对分子量增加时，只有增大pH值的绝对值，相转移才能顺利完成。例如，α糜蛋白酶（25000）的萃取率在pH低于pI2-4时达到最高，而牛血清蛋白（68000）在相同的系统中根本不发生相转移。 2、离子强度对萃取率的影响 离子强度增大后，反胶团内表面的双电层变薄，减弱了蛋白质与反胶团内表面之间的静电吸引，从而减少蛋白质的溶解度； 反胶团内表面的双电层变薄后，也减弱了表面活性剂极性基团之间的斥力，使反胶团变小，从而使蛋白质不能进入其中； 离子强度增加时，增大了离子向反胶团“水池”的迁移并有取代其中蛋白质的倾向(盐析)。 盐与蛋白或表面活性剂的相互作用，可以改变溶解性能，盐的浓度越高，其影响就越大。 3、空间的相互作用对萃取率的影响 盐浓度增大同时还有空间排阻作用。会使反胶团相产生脱水效应，使反胶团直径减小，空间的排阻作用增大，蛋白质的溶解率下降。 四、反胶团萃取蛋白质的应用 1、分离蛋白质混合物 如利用反胶团分离核糖核酸酶、细胞色素C和溶菌酶三种蛋白。如下图。此工艺过程称为多步混合/澄清萃取。 3、中空纤维膜萃取 中空纤维膜材料为聚丙烯，孔径0.2um，保证酶和含有酶的反胶团能够自由通过。优点： 水相和有机相分别通过膜组件的内外两侧，保证两相有很高的接触比表面积； 膜起固定两相界面的作用，从而在连续操作的条件下可防止混液等现象的发生，流速可自动调整。 4.反胶团液膜萃取 利用含有反胶团的有机相作为液膜，从一