第三章-萃取分离.ppt

a. 反胶束体系的形成方法 　　相转移法－－将含有蛋白质的水溶液与含表面活性剂的有机相接触，在缓慢搅拌下，部分蛋白质移入有机相中，直到萃取平衡状态。 b. 溶解法 对于水不溶性蛋白质,将含水的反相微胶束有机溶剂与蛋白质固体粉未一齐搅拌,形成含蛋白质的反胶束; c. 注入法 向含有表面活性剂的有机相中注入含蛋白质的水溶液 　突出优点 ① 有很高的萃取率和反萃取率并具有选择性; ② 分离、浓缩可以同时进行,过程简单; ③ 条件温和不会引起酶蛋白的变性,并能解决酶蛋白(如细胞 　　内酶) 在非细胞环境中迅速失活的问题; ④ 由于构成反胶束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有活性的酶蛋白; ⑤ 反胶束萃取技术的成本低,溶剂和表面活性剂可反复使用。 蛋白质的萃取分离 酶的固定化 反胶束酶系统的特点 (1) 固定化: 酶通过一定方法固定在反胶束中，酶系统可以反复使用，而且反胶束对酶形成保护作用，使其与有机溶剂分隔而保持活性; (2) 原位分离: 反胶束酶系统对催化反应的抑制物或中间产物进行原位分离，减少或克服产物抑制; (3) 区域化: 反胶束酶系统中，借助分子集约化手段，提供促进酶功能发挥的微环境，使酶获得最适作用条件和稳定性。 反胶束固液萃取技术恢复酶蛋白的活性 (２)连续循环萃取—反萃取过程  (３)中空纤维膜萃取 3.5.4 反胶束技术的应用 (1) 纯化和分离蛋白质 　(2) 从植物中同时提取油和蛋白质 　(3) 从发酵液提取胞外酶 　(4) 直接提取胞内酶 　(5) 反胶束萃取用于蛋白质的复性 反胶束固液萃取技术用来恢复酶蛋白核糖核酸酶的活性 　在溶液中加入有机化合物如丙酮，使失活的酶蛋白沉淀下来，与溶液中的变性剂相分离，再干燥沉淀，使失活酶蛋白以固态增溶于反胶团中，提高了失活酶蛋白的溶解性，从而大大提高了复活酶蛋白的萃取率。 变性剂 1．双水相萃取体系是如何形成的？其特点如何？ 2. 比较溶剂萃取法和双水相萃取法的异同点。 4．双水相萃取在生物工程领域的应用前景，举例说明。 5．反胶团有哪些有用的特性可用于生物物质的分离? 6．请比较超滤技术和反胶团萃取技术在蛋白质分离上各自的优势和缺点。 思 考 题 * * * * * 表面性质不同的蛋白质可能以不同的形式溶解于反微团相，但对于亲水性蛋白质，目前普遍接受的是水壳模型，因为许多实验数据均间接地证明了水壳模型的正确性。 * 3.4 双水相萃取 1896 年，Beijerinck 发现, 当明胶与琼脂或明胶与可溶性淀粉溶液相混时, 得到一个混浊不透明的溶液, 随之分为两相, 上相含有大部分水,下相含有大部分琼脂(或淀粉) , 两相的主要成分都是水这种现象被称为聚合物的不相溶性, 由此而产生了双水相萃取。 解决有机溶剂萃取目标产物溶解度偏低, 可能造成产物失活, 需要相分离等的不足。 3.4.1 双水相系统 当两种聚合物水溶液互相混合时， 两种被混合分子间如存在空间排斥力，表现出不相溶性(incompatibillty)；当聚合物浓度达到一定值时，在达到平衡后就不能形成单一水相，而形成分别富含不同聚合物的两相。 可形成双水相的双聚合物体系很多，如聚乙二醇（PEG）/葡聚糖（略作Dx）,聚丙二醇/聚乙二醇和甲基纤维素/葡聚糖等。双水相萃取中常采用的双聚合物系统为PEG/Dx，该双水相的上相富含PEG，下相富含Dx。 除双聚合物系统外，聚合物与无机盐的混合溶液也可形成双水相，例如，PEG/磷酸钾、PEG/磷酸铵、PEG/硫酸钠等常用于生物产物的双水相萃取，PEG/无机盐系统的上相富含PEG，下相富含无机盐。 几类双水相体系 3.4.2 双水相萃取的原理及特点 1)双水相萃取的原理 双水相萃取与水-有机相萃取的原理相似,都是依据物质在两相间的选择性分配； 但萃取体系的性质不同。 当物质进入双水相体系后,由于表面性质、电荷作用和各种力(如疏水键、氢键和离子键等) 的存在和环境因素的影响，使其在上、下相中的浓度不同。 分配系数K 等于物质在两相的浓度比,由于各种物质的K 值不同,可利用双水相萃取体系对物质进行分离。 2)双水相萃取的特点 (1) 含水量高(70 %～90 %) ,是在接近生理环境的温度和体系中 进行萃取，不会引起生物活性物质失活或变性; (2) 分相时间短，自然分相时间一般为5～15min ; (3) 界面张力小(10 - 7～10 - 4mN/ m) ，有助于强化相际间的质量 传递; (4) 不存在有机溶剂残留问题; (5) 大量杂质能与所有固