第六章萃取-反膠團萃取.

1、萃取以液體內萃取驢含有目標產物原液液萃取尹物心含目曹沁玉取佃臨帶 J番護或浸取J松體萃取 根據萃取劑的種類和形式靜同分為：料為液體流劑產可固 界取標料體是 臨萃目原液以 超為有的是可。 以體含物以也體疼淺£孝院主要內容三、生理活性物質的分離濃縮五、思考題3淺/多院_一、概述:反膠團(Reversed Micelles):是兩性表面活性劑在有機溶劑中親水性基團自發(fā)地向內聚集 而成的，內含微小水滴的，空間尺寸僅為納米 級的集合型膠體。:反膠團的微小界面和微小水相具有兩個特異性 的功能：(1) 具有分子識別并允許選擇性透過的半透 膜的功能；(2) 在疏水性環(huán)境中具有使親水性大分子如 蛋白質

2、等保持活性的功能。髦淺2多院 勺反膠團萃取優(yōu)點:（1）（2）（3）有很高的萃取率和反萃取率并具有選擇性； 分離、濃縮可同時進行，過程簡便； 能解決蛋白質（如胞內酶）在非細胞環(huán)境中迅速失活的問題；（4）由于構成反膠團的表面活性劑往往具有細胞 壁功效，因而可直接從完整細胞中提取具有活 性的蛋白質和酶；（5）反膠團萃取技術的成本低，溶劑可反復使用等。慝淺Z好蘭、反膠團的形成卜（一）反膠團的構造»水溶液+表面活性劑（濃度某一數值）膠體或微 膠團（表面活性劑的聚集體）;»非極性溶劑中+表面活性劑（濃度某一數值）表 面活性劑的聚集體（反膠團）。»微觀構造：（見圖）極性核心（表

3、面活性劑極性端組成的內表面、平衡 離子和水，被稱為水池（waterpool）。»水池可溶解具有極性的分子和親水性的生物大分 子，故極性分子和親水性的生物大分子可“溶解” 在非極性的有機溶劑中。棒狀膠W1iL膠團o/wfltttaW/（J微膠團圖&1 表面活性劑的不同聚集體心醬茂£多院二表缽獨齊i的存在是構成反膠團的必要條件 表面活性劑？是由親水憎油的極性基團和親油憎水的 非極性基團兩部分組成的兩性分子。:三類：陰離子型、陽離子型和非離子型表面活性劑。 :最常用的是陰離子表面活性劑：AOT（丁二 酸2 乙基已 基酯磺 酸鈉）CH3!CH2'(Ch2 COOCH

4、2CHCH2CH2CFfeCH3 CHCOOCH2CHCHzCH2CHfeOH3II 心溢越APT的分子結構|SCNa嚴ch310為什么AOT最常使用？具有雙鏈結構，極性基團較小，所形成的反 膠團空間較大，半徑可達170nm,有利于生 物分予的進入，形成膠束時不需加助劑，且有 較好的強度。反膠團萃取系統(tǒng)的非極性有機溶劑有：環(huán)己烷，辛烷、庚烷、異辛烷、己烷等。會茂Z歹融團的物理化學特性及制備1、反膠團的物理化學性質（1）反膠團的臨界膠團濃度將表面活性劑在非極性有機溶劑相中能形成反 膠團的最小濃度稱為臨界膠團濃度（Critical Micelle Concentration, CMC）, 一般為0

5、/l 1.0mmol/L,與表面活性劑的種類有關。（2）反膠團的形成與大小比水相中微膠團的空間尺寸小得多，多為球形, 也可能為橢球形或棒形。大小與溶劑和表面活性 劑的種類、濃度、溫度、離子強度有關。(3)反膠團含水率W：有機相中水與表面 活性劑的摩爾比。W越大，反膠團的半徑越大。W=C水/C表注意：反膠團“水池”中的水與普通的水在性質 上是有差異的。當含水率Wo較低時，反膠團水池 內的理化性質與正常水相差懸殊。111010:-例如，用AOT為表面活性劑時，當Wo<6-8時，反膠團內 微水相的水分子受表面活性劑親水基團的強烈束縛，表觀 粘度上升50倍，水合化一分子AOT需6-8個水分子，其

6、它 水分子不受束縛；當Wo>16時，微水相的水與正常的水接近，反膠團內形成 雙電層。101010冬豈坐気活性物質的分離濃縮（一）反膠團萃取原理是蛋白質從主體水相向溶解于有機溶劑相中納 米級的、均一且穩(wěn)定的.分散的反膠團微水相中的 分配萃取。B-SBS年洛名孕it特點：I萃取進入有機相的生物大分子被表面活性分子所 屏蔽，從而避免了與有機溶劑相直接接觸而引起的 變性、失活。步可通過調整pH、離子強度、表面活性劑濃度等來 控制分離場（反膠團）“待分離物質（生物大分子） 的相互作用，實現對目的物質高選擇性的萃取。反膠團萃取也是一個濃縮過程，因微水相體積僅 占有機相的幾個百分點。添加鹽類就可從已和

7、主體水相分開的有機相中分 離出含有目的物的濃水溶液，操作簡單。纟嚼咅質的溶解(1)水殼模型，蛋白 質位于水池的中心，周 圍存在的水層將其與反 膠團壁(表面活性劑) 隔開；(2)蛋白質中的親脂 部分直接與非極性溶 劑的碳氫化合物相接 觸；17(3)蛋白質被吸 附在微膠團的“內壁”上；(4)蛋白質被幾個微膠團所溶解,微膠團的非極性尾端與蛋白質的親脂 部分直接作用。大多數學者接受的 是水殼模型。9(三)影響反膠團萃取蛋白質的主要因素蛋白質的萃取與蛋白質的表面電荷、反膠 團內表面電荷之間靜電作用及反膠束的大 小有關。*10.3耕反膠束鞠蛋白質的主要因素與水相有關的因素與日粘白質有關的酣與環(huán)境有關的因累

8、pHK蛋白朋等電點系統(tǒng)的淚度好的種類蛋白質的大小系統(tǒng)的壓力廢BMW軼燈的強度蛋白質表硼電奇分布1、水相pH值對萃取的影響/ (1)水相的pH值決定了蛋白質表面電荷的 狀態(tài)，從而對萃取過程造成影響。/ (2)只有當反膠團的內表面電荷與蛋白質表 面電荷相反時，兩者產生靜電引力，蛋白質才 能進入反膠束。/ (3)對于陰離子表面活性劑，當pH>pl (蛋 口質等電點)時，萃取率幾乎為0；當pHvpl時， 萃取率急劇提高；如pH值很低，在界面上會產 生白色絮凝物，并且萃取率也降低，這可能是 蛋白質變性的緣故。#S淺/寧院 (4)對不同相對分子量的蛋白質，pH值 對萃取率的影響有差異：:當Pr相對分

9、子量增加時，只有增大pH值 的絕對值，相轉移才能順利完成。 例如，a糜蛋白酶(25000)的萃取率在 pH低于pl2-4時達到最高，而牛血清蛋白 (68000)在相同的系統(tǒng)中根本不發(fā)生相 轉移。2、離子強度增大后，反膠團內表面的雙電層變薄， 減弱了蛋白質與反膠團內表面之間的靜電吸引， 從而減少蛋白質的溶解度；反膠團內表面的雙電層變薄后，也減弱了表面 活性劑極性基團之間的斥力，使反膠團變小， 從而使蛋白質不能進入其中；離子強度增加時，增大了離子向反膠團“水池” 的遷移并有取代其中蛋白質的傾向(鹽析)。鹽與蛋白或表面活性劑的相互作用，可以改變 溶解性能，鹽的濃度越高，其影響就越大。S淺名多院(3、

10、空間的相互作用對萃取率的影響0008-10O 50nniiol/L AOT o I00nnnol/I, AOT鹽濃度對w的影響鹽濃度增大 同時還有空 間排阻作用 會使反膠團 相產生脫水 效應，使反 膠團直徑減 排飽作用增 的胡解率下#我們可根據蛋白質間分子量的差別選擇性地進 行蛋白質的反膠團萃取分離。反膠團萃取在等電點處進行時，排除了靜電相 互作用，隨蛋白質的相對分子質量增大，空間排阻 作用增大，蛋白質的溶解率降低。“穴'嵐、展膠團萃取蛋白質的應用1、分離蛋白質混合物三科邏白質浪合物分離的生驗療程如利用反膠團分離核糖核酸酶、細胞色素c和溶菌 酶三種蛋白。如下圖。此工藝過程稱為多步混合/

11、淺2劣院2、濃縮a -淀粉酶用TOMAC/異辛烷反膠團溶液對a -淀粉酶水溶解進行 兩級（混合-澄清槽）連續(xù)萃取和反萃取操作?？Ｒ?4淺2寧院結果:a淀粉酶濃縮8倍，酶活力約為45%,如果在反膠團相中添加非離子型表面活性 劑以提高分配系數，并增大攪拌轉速提高 其傳質速率，則反萃取水相中的a淀粉酶 活力得率達到85%,濃縮17倍，且反膠團 每次循環(huán)的表面活性劑損失可減少到2.5% o#3、中空纖維膜萃取中空纖維膜材料為聚丙烯，孔徑0.2um, 保證酶和含有酶的反膠團能夠自由通過。 優(yōu)點： K1¥1 水相和有機相分別通過膜組件的內外兩側, 保證兩相有很高的接觸比表面積；膜起固定兩相界面的

12、作用，從而在連續(xù)操 作的條件下可防止混液等現象的發(fā)生，流 速可自動調整。#計#4. 反膠團液膜萃取:利用含有反膠團的有機相作為液膜，從一水相 向另一水相中選擇性地輸送生理活性物質的液 膜分離方法，見下圖，*正萃取和反萃取能同吋在一個裝置內進行，表 面活性劑的用量和損失少。疥酶合成液。結果如下圖0U 100200300400500時間/min圖5.70反膠團液膜萃取實驗結果 <°>肌凝乳蛋白IW, (o)溶歯關 wiKC1 = O. 25mol/L> pH = 5.0» W2KC1 = O 7mol/L pH = 1L 3i 反膠團相(RM兒50mmol/L

13、 AOT/異辛烷萃取平衡后，胰凝乳蛋白酶基本保留在W1相,而80%以上的溶菌酶被反萃取到W2相中。¥常4蠹鎰團？反膠團的微小界面和微小水 相具有哪兩個特異性的功能？反膠團(Reversed Micelles):是兩性表面 活性劑在有機溶劑中親水性基團自發(fā)地向內 聚集而成的，內含微小水滴的，空間尺寸僅 為納米級的集合型膠體。反膠團的微小界面和微小水相具有兩個特異 性的功能：r=(1) 具有分子識別并允許選擇性透過的半透膜的功能；(2) 在疏水性環(huán)境中具有使親水性大分子如蛋白質等保持活性的功能。35反膠團的制備方法？(1) 注入法 將含蛋白質的水溶液直接注入含有表面 活性劑的非極性有機溶劑中去，然后進行攪拌直到形 成透明的溶液為止。(2) 相轉移法 將酶或蛋白質從主體水相轉移到含表 面活性劑的非極性有機溶劑中形成反膠團蛋白質溶 液?？傻幂^高蛋白質濃度。(3)溶解法 對非水溶性蛋白質可用該法。將含有反 膠團(W=3-30)的有機溶液與蛋白質固體粉末一起攪拌，使蛋白質進入反膠團中，所需時間長。#S淺名多院影響反膠團萃取蛋白質的主要因素?細3馱橢麹眛pH®費白躺默imm 0骷躺劉'刪力Ml刪mmIHii就聯(lián)難H