第五章反胶团萃取与双水相萃取1

1、反胶团溶液形成的条件和特性反胶团溶液形成的条件和特性反胶团萃取蛋白质的基本原理反胶团萃取蛋白质的基本原理影响反胶团萃取蛋白质的主要因素影响反胶团萃取蛋白质的主要因素反胶团萃取设备反胶团萃取设备反胶团萃取的应用反胶团萃取的应用第五章第五章 反胶团萃取与双水相萃取反胶团萃取与双水相萃取 反胶团反胶团是指当油相中是指当油相中表面活性剂的浓度超表面活性剂的浓度超过临界胶束浓度后过临界胶束浓度后, 其其分子在非极性溶剂中分子在非极性溶剂中自发形成的自发形成的亲水基向亲水基向内内、疏水基向外疏水基向外的具的具有有极性内核极性内核(polarcore)的多分子聚集体。的多分子聚集体。 反胶团反胶团(reve

2、rsed micelle)(reversed micelle)是是表面活性剂分散于连续表面活性剂分散于连续有机相中一种自发形成的纳米尺度的聚集体有机相中一种自发形成的纳米尺度的聚集体，所以表面活，所以表面活性剂是反胶团溶液形成的关键。性剂是反胶团溶液形成的关键。 表面活性剂是由亲水憎油的极性基团和亲油憎水的非极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，可分为性基团两部分组成的两性分子，可分为阴离子表面活性阴离子表面活性剂剂、阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂和和非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂。反胶团溶液形成的条件和特性反胶团溶液形成的条件和特性反胶团溶液形

3、成的条件和特性反胶团溶液形成的条件和特性阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂在反胶束萃取蛋白质的研究中，用得最多的是阴离子表在反胶束萃取蛋白质的研究中，用得最多的是阴离子表面活性剂面活性剂AOT(AerosolOT)，其化学名为丁二酸，其化学名为丁二酸2乙乙基己基磺酸钠基己基磺酸钠该表面活性剂容易获得，其特点是具有双链，极性基该表面活性剂容易获得，其特点是具有双链，极性基团较小、形成反胶束时不需加助表面活性剂，并且所团较小、形成反胶束时不需加助表面活性剂，并且所形成的反胶束较大，半径为形成的反胶束较大，半径为170 nm，有利于大分子蛋，有利于大分子蛋白质进入。白质进入。反胶团溶液形成的条件和特性

4、反胶团溶液形成的条件和特性阳离子表面活性剂常使用的阳离子表面活性剂名称和结构如下：常使用的阳离子表面活性剂名称和结构如下：(1)CTAB(溴化十六烷基三甲胺溴化十六烷基三甲胺/十六烷基三甲基胺溴十六烷基三甲基胺溴)(2)DDAB(溴化十二烷基二甲铵溴化十二烷基二甲铵)反胶团溶液形成的条件和特性反胶团溶液形成的条件和特性阳离子表面活性剂常使用的阳离子表面活性剂名称和结构如下：常使用的阳离子表面活性剂名称和结构如下：(3) TOMAC(氯化三辛基甲铵氯化三辛基甲铵)反胶团溶液形成的条件和特性反胶团溶液形成的条件和特性2. 临界胶团浓度临界胶团浓度 要形成胶团或要形成胶团或反胶团溶液，表面活性剂需达

5、反胶团溶液，表面活性剂需达到一定浓度。到一定浓度。临界胶束浓度临界胶束浓度是形成胶团或反是形成胶团或反胶团的表面活性剂的最低浓度，用胶团的表面活性剂的最低浓度，用CMCCMC表示表示。反胶团溶液形成的条件和特性反胶团溶液形成的条件和特性3. 胶团、反胶团的形成胶团、反胶团的形成将表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶束浓将表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶束浓度度(CMC)(CMC)时，表面活性剂就会在水溶液中聚集在一起时，表面活性剂就会在水溶液中聚集在一起而形成聚集体，在通常情况下，这种聚集体是水溶而形成聚集体，在通常情况下，这种聚集体是水溶液中的胶束，称为胶团。液中的胶束，称为胶团。

6、若将表面活性剂溶于若将表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中，非极性的有机溶剂中，并使其浓度超过临界胶并使其浓度超过临界胶束浓度束浓度(CMC)(CMC)，便会在，便会在有机溶剂内形成聚集体，有机溶剂内形成聚集体，这种聚集体称为反胶团。这种聚集体称为反胶团。反胶团溶液形成的条件和特性反胶团溶液形成的条件和特性4. 反胶团的制备反胶团的制备注入法注入法:将含有蛋白质的水溶液直接注入到含有表面将含有蛋白质的水溶液直接注入到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。透明的溶液为止。 相转移法：相转移法：将酶或蛋白质从主体水相转移

7、到含表面活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性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，即把含有表面活性剂的有机相和含有蛋白质的水相接触，把含有表面活性剂的有机相和含有蛋白质的水相接触，在缓慢的搅拌下，一部分蛋白质缓慢转入（萃入）有机在缓慢的搅拌下，一部分蛋白质缓慢转入（萃入）有机相。相。 溶解法：溶解法：将含有反胶团（将含有反胶团（W330）的有机溶液与蛋）的有机溶液与蛋白质固体粉末一齐搅拌，使蛋白质进入反胶团中白质固体粉末一齐搅拌，使蛋白质进入反胶团中 。 用用于于非水溶性蛋白质非水溶性蛋白质。反胶团溶液形成的条件和特性反胶团溶液形成的条件

8、和特性一般为一般为10-100 nm3oWsW VRAoCWC水表面活性剂5. 反胶团的含水率、大小反胶团的含水率、大小反胶团萃取蛋白质的基本原理反胶团萃取蛋白质的基本原理反胶团的溶解作用反胶团的溶解作用由于反胶团内存在由于反胶团内存在微水池微水池，故可溶解氨基酸、肽和蛋白，故可溶解氨基酸、肽和蛋白质等生物分子，为生物分子提供易于生存的亲水微环境。质等生物分子，为生物分子提供易于生存的亲水微环境。因此反胶团萃取特别蛋适合白质类生物大分子。因此反胶团萃取特别蛋适合白质类生物大分子。bcda反胶团的溶解作用反胶团的溶解作用反胶团萃取蛋白质的基本原理反胶团萃取蛋白质的基本原理蛋白质溶入反胶团的过程蛋

9、白质溶入反胶团的过程反胶团萃取蛋白质的基本原理反胶团萃取蛋白质的基本原理反胶团萃取蛋白质的过程反胶团萃取蛋白质的过程蛋白质进入反胶团溶液是一协同过程。在有机溶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剂相和水相两宏观相界面间的表面活性剂层 ，同，同邻近的蛋白质分子发生静电吸引而变形，接着两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界面形成含有蛋白质的反胶团 ，然后扩散到有机，然后扩散到有机相中相中 ,从而实现了蛋白质的萃取。从而实现了蛋白质的萃取。改变水相条件改变水相条件 (如如pH值、离子种类或离子强度值、离子种类或离子强度 )

10、 ,又可使蛋白质从又可使蛋白质从有机相中返回到水相中有机相中返回到水相中 ,实现反萃取过程。实现反萃取过程。蛋白质溶入反胶束溶液主要受到表面活性剂与蛋白质蛋白质溶入反胶束溶液主要受到表面活性剂与蛋白质的的静电作用、空间排阻作用静电作用、空间排阻作用的影响。的影响。反胶团萃取蛋白质的基本原理反胶团萃取蛋白质的基本原理影响蛋白质分子向反胶团中转移的因素影响蛋白质分子向反胶团中转移的因素静电作用力在反胶团萃取体系中，表面活性剂与蛋白质都是带电的在反胶团萃取体系中，表面活性剂与蛋白质都是带电的分子，因此静电相互作用肯定是萃取过程中的一种推动分子，因此静电相互作用肯定是萃取过程中的一种推动力。力。由于蛋

11、白质所带电荷与溶液由于蛋白质所带电荷与溶液pH值有直接关系，所以溶值有直接关系，所以溶液液pH值能决定蛋白质能否进入反胶团。值能决定蛋白质能否进入反胶团。反胶团萃取蛋白质的基本原理反胶团萃取蛋白质的基本原理影响蛋白质分子向反胶团中转移的因素影响蛋白质分子向反胶团中转移的因素位阻效应蛋白质等生物大分子的分子较大，当反胶团直径较小时，蛋白质等生物大分子的分子较大，当反胶团直径较小时，会对蛋白质产生空间排阻作用，从而使蛋白质在反胶团会对蛋白质产生空间排阻作用，从而使蛋白质在反胶团中的溶解度降低，这种现象称为位阻效应。中的溶解度降低，这种现象称为位阻效应。反胶团的反胶团的“水池水池”直径受含水率直径受

12、含水率W0的调节，当水溶液的调节，当水溶液中盐浓度较高时，无机盐对反胶团产生脱水作用，使中盐浓度较高时，无机盐对反胶团产生脱水作用，使W0下降，反胶团尺度减小，位阻效应加强，蛋白质的下降，反胶团尺度减小，位阻效应加强，蛋白质的萃取率明显降低。萃取率明显降低。影响反胶团萃取的主要因素影响反胶团萃取的主要因素蛋白质的萃取，与蛋白质的表面电荷和反胶束内表面电蛋白质的萃取，与蛋白质的表面电荷和反胶束内表面电荷间的静电作用，以及反胶束的大小有关，所以，荷间的静电作用，以及反胶束的大小有关，所以，任何任何可以增强这种静电作用或导致形成较大的反胶束的因素，可以增强这种静电作用或导致形成较大的反胶束的因素，都

13、有助于蛋白质的萃取。都有助于蛋白质的萃取。影响反胶团萃取的主要因素影响反胶团萃取的主要因素水相水相pHpH值对萃取的影响值对萃取的影响影响反胶团萃取的主要因素影响反胶团萃取的主要因素离子强度对萃取率的影响离子强度对萃取率的影响离子强度对萃取率离子强度对萃取率的影响主要从一下的影响主要从一下几个方面：几个方面：影响蛋白质与表影响蛋白质与表面活性剂极性基团面活性剂极性基团的静电作用；的静电作用；影响反胶团的含影响反胶团的含水率；水率；离子进入离子进入“微水微水池池”影响其他溶质影响其他溶质的进入。的进入。影响反胶团萃取的主要因素影响反胶团萃取的主要因素表面活性剂类型及浓度的影响表面活性剂类型及浓度的影响增大表面活性剂的浓度可增加反胶束的数量，从而增大对蛋白质的溶解能力。但表面活性剂浓度过高时，有可能在溶液中形成比较复杂的聚集体，同时会增加反萃取过程的难度。因此，应选择蛋白质萃取率最大时的表面活性剂浓度为最佳浓度。影响反胶团萃取的主要因素影响反胶团萃取的主要因素助表面活性剂助表面活性剂 助表面活性剂是一类能提高表面活性，助表面活性剂是一类能提高表面活性，增强界面膜的流动性，使界面膜的弯曲增强界面膜的流动性，使界面膜的弯曲更加