双水相萃取技术资料整理

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1、双水相萃取技术Aqueoustwophaseextraction（ATPE）化学系应用化学徐**10101570***【摘要】介绍了双水体系的概念、双水相萃取的种类、原理，影响分配的因素。分析了双水相萃取的优势，双水相萃取的应用范围。列举了食品、化学、化工三个领域的应用实例。介绍了双水相技术与其他技术的结合。最后针对双水相萃取技术的特点及局限性对其应用前景进行了展望。1、基本概念1.1双水体系双水体系指某些高聚物之间或高聚物与无机盐之间，在水中以适当的浓度溶解后形成的互不相溶两项或者多项水相体系。成

2、中大部分为水，可用于亲水性生物活性物质的萃取分离。1.2双水相萃取的种类1.2.1双高聚物双水相体系两相都由溶解于水的高聚物组成，都具有高度的不互溶性，其成相机理是由于高聚物分子的空间阻碍作用，相互无法渗透，不能形成均一相，从而具有分离倾向。两相常常可能具有相近的密度，表面张力也较小，正因为如此，双水相体系分层比传统的溶剂萃取要困难，可通过离心分离等办法分为二相。一般认为只要两聚合物水溶液的憎水程度有所差异，混合时就可发生相分离，且憎水程度相差越大，相分离的倾向也就越大。可形成双水相体系的聚合物有很

3、多，典型的聚合物双水相体系有：聚乙二醇（polyethyleneglycol，略作PEG)/葡聚糖（dextran），聚丙二醇（polypropyleneglycol)/聚乙二醇和甲基纤维素（methylcellulose)/葡聚糖等。1.2.2聚合物-盐双水相体系：双水相体系也可以由高浓度的盐溶液和高聚物溶液组成。其成相机理是盐析的结果，如PEG与碱性磷酸盐或硫酸盐形成的两相。一般，上相富含高聚物，下相富含无机盐。该双水相体系容易分离，且价格便宜。但是当盐浓度过高时，蛋白质会变性或从溶液中沉淀出来

4、，所以此体系不太适用于蛋白质纯化。此类双水相体系一般采用聚乙二醇（PEG）作为其中一相成相物质，而盐相则多采用硫酸盐或者磷酸盐。2、基本原理2.1萃取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。当萃取体系的性质不同时，物质进入双水相体系后，由于表面性质、电荷作用和各种力（如憎水键、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。2.2分配定律分配情况服从分配定律，即，“在一定温度一定压强下，如果一个物质溶解在两个同时存在的互不相溶的液体里，达到平衡

5、后，该物质在两相中浓度比等于常数”，分离效果由分配系数来表征。物质在双水相体系中的分配系数K等于两相中生物物质的浓度比，由于蛋白质的K值不相同（大致在11~10之间），因而双水相体系对各类蛋白质的分配具有较好的选择性。分配系数K可用下式表示：　　K=C上/C下其中C上和C下分别为被分离物质在上、下相的浓度。2.3影响分配的主要参数影响分配的主要参数有聚合物的分子量和浓度、pH、盐的种类和浓度、温度等。适当选择各参数即在最适条件下，可达到较高的分配系数和选择性。2.3.1成相聚合物的相对分子质量高聚物

6、的相对分子质量对分配的影响符合下列一般原则:对于给定的相系统，如果一种高聚物被低相对分子质量的同种高聚物所代替，被萃取的大分子物质，如蛋白质、核酸、细胞粒子等，将有利于在低相对分子质量高聚物一侧分配。如PEG-Dextran系统中，PEG相对分子质量降低或Dextran相对分子质量增大，蛋白质分配系数将增大。相反，如果PEG相对分子质量增大或Dextran相对分子质量降低，蛋白质分配系数则减小。这一原则适用于不同类型的高聚物相系统，也适用于不同类型的被萃取物质。2.3.2成相系统的总浓度当接近临界点

7、时，生物大分子均匀地分配于两相，分配系数接近于1。如成相聚合物的总浓度或聚合物/盐混合物的总浓度增加时，系统远离临界点，系线的长度也增加，此时两相性质的差别也增大，蛋白质趋向于向一侧分配，即分配系数或增大超过1,或减小低于1。增大时,系统远离临界点,系线长度增加,成相物质的总浓度越高,系线越长,蛋白质越容易分配于其中的某一相。2.3.3盐类的影响由于各相应保持电中性，因而在两相间形成电位差，这对带电生物大分子，如蛋白质和核酸等的分配，产生很大影响。加入适当的盐类，会大大促进带相反电荷的两种蛋白质的分

8、离。当盐类浓度很大时(1-~5mol/LNaCl)，则由于盐析作用，蛋白质易分配于上相。由于HPO42-离子在PEG-葡聚糖系统中的分配系数很小，因而加入pH大于7的磷酸盐缓冲液能很方便地改变相间电位差，而使带负电荷的蛋白质移向富聚乙二醇的相。2.3.4pH值pH会影响蛋白质中可以解离基团的离解度，因而改变蛋白质所带电荷和分配系数。pH也影响磷酸盐的离解程度，若改变H2PO4-和HPO42-之间的比例，也会使相间电位发生变化，而影响分配系数。2.3.5温度温度的影响是