(生化工程课件）两水相萃取.ppt

知识点： l????两水相的形成 l????相图 l????分配理论 l????影响分配的参数 l 两水相生物转化反应 重点： ? 两水相的形成机理 ? 影响因素 难点： √ 分配理论 双水相分离理论 1、双水相的形成 当两种聚合物互相混合时，究竟是否分层或混合成一相，取决于两种因素：一为体系熵的增加，二为分子间作用力。 熵的增加涉及到分子数量，与分子大小无关。当分子的物质的量相同时，大分子与小分子间的混合，熵的增加是相同的。 分子间的作用力可看作分子中各基团间相互作用力之和。分子量越大，分子间的作用力也越大。大分子间混合，分子间作用力决定混合效果。混合分子间如存在空间排斥力，它们的线团结构无法互相渗透，则在达到平衡后就有可能分成两相，形成双水相。 两水相体系形成 两水相的形成分子之间作用力 （1）A-A A-B 相分离（2）A-AA-B 混合（3）A-BA-A 凝聚复合 混溶性疏水梯度 两水相体系类型 (1) 高聚物-高聚物（PEG-Dextran）易于 与后续处理连接 (2) 高聚物-盐 (PEG-(NH4)2SO4 ) 盐浓度 高，蛋白质易盐析， 废水处理困难 杠杆定律 19.3 双水相萃取过程的理论基础 表面自由能的影响 表面电荷的影响 表面积 电荷 3、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 K表示。 CT K= —— CB Ct、CB——分别代表上相、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。 1）表面自由能的影响(大分子物质表面性质对K影响很大) 2）表面电荷的影响(盐效应：两相系统中如存在盐,对K影响较大) 3）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） 4）影响分配平衡的参数 (1)聚合物的影响； (2)体系中无机盐离子的影响； (3)体系PH的影响； (4)体系温度的影响； (5)体系中微生物的影响。 19.4 影响分配的因素 (1) 聚合物组成的影响 Dextran 分子量（粘度高，价格）。 PEG分子量 (2) 聚合物浓度影响 密度，密度差，粘度，粘度差，表面张力。 上述参数随聚合物浓度变化。 （3）盐与缓冲液 A 盐离子的不均匀分配改变两相间电位差 B 高盐浓度引起盐析效应 （4） pH lgKi*=lgKi+γZi , 等电点测定 （5） 温度的影响(离开临界点远，不太敏感，粘度) （6） 荷电成相聚合物 低盐浓度对蛋白质分影配的 高盐浓度对蛋白质分配的影响 等电点测定 19.6 双水相系统的应用 (1) 蛋白质纯化 (2) 酶相转移催化 (3) 小分子分离 A 氨基酸 B 有机酸 B 抗生素 C 天然植物成分 双水相萃取技术目前较多地应用于胞内酶的提取和精制上。 要成功地运用双水相萃取法，应满足下列条件： (1)欲提取的酶和细胞碎片应分配在不同的相中； (2)酶的分配系数应足够大，使在一定的相体积比时，经过—次萃取，就能得到较高的收率； (3)两相用离心机很容易分离。 双水相提取胞内酶的具体操作 基本流程：（图、表） 1 .萃取和平衡（虽黏度高，但表面张力低，故时间短、能耗小） 2.上下相的分离 (1)重力沉降 (2)离心分离（图） 3.多聚物的分离（加盐，形成新的双水相，蛋白质入盐相，PEG得 回收，再将盐相超滤或透析除去少量PEG） 工艺方面的问题 两水相分离条件 （1） 目的分子与细胞应分配在不同的相 （2） 分配系数应足够大 （3） 离心机容易分离 19.7 成相聚合物的回收 (1) 压力敏感型两水相 (2) 热促相分离高聚物EO-PO (3) pH敏感型高聚物（聚两 性离子高聚物，多聚 电解质) 相体系回收示意图 19.8 两水相萃取过程的放大与设备 特征： A 相粘度 （与传