反相微胶团萃取与双水相萃取技术

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1、第四章反相微胶团萃取与双水相萃取技术传统溶剂萃取技术的缺点：1）一些被分离对象（如蛋白质）在40-50℃便不稳定，开始变性，而且绝大多数蛋白质都不溶于有机溶剂，若使蛋白质与有机溶剂接触，也会引起蛋白质变性。2）萃取剂问题：蛋白质分子表面带有许多电荷，普通的离子缔合型萃取剂很难奏效。在水溶液中形成的胶体或微胶团，是由于表面活性剂中极性基团定向排列的结果。在这种由于在水溶液中加入表面活性剂而形成的胶体结构中，表面活性剂的极性基团（即亲水性部分）朝外，即靠向水溶液；而非极性基团（即疏水性部分）则靠内而互相聚集成一种微胶团结构。4.1反相微胶团萃取技术的概念

2、及分离原理如果溶剂为非极性溶液，当加入表面活性剂至一定浓度时，由于表面活性剂的极性和非极性基团的定向排列，也会形成微胶团结构。但是这种微胶团结构与上述的微胶团结构相反，表面活性剂的非极性基团部分朝外，即朝向非极性溶剂部分；而极性基团部分则朝内，因而形成一种与水相微胶团结构反向的聚集体，这种聚集体就称为反相微胶团。反相微胶团萃取技术的概念及分离原理在反相微胶团中表面活性剂的极性基团部分围成一个极性核心，称为水池。这个水池包括表面活性剂的极性基团内表面和其中的水分，以及溶解于水中的离子等。具有亲水性的生物大分子就可以溶解于水池中的水分而被以微胶团的形式萃

3、取出来。将待分离组分以微胶团形式进行萃取的过程，称之为微胶团萃取或胶团萃取；如果待分离组分是以反相微胶团的形式被萃取，就称之为反向微胶团萃取或反相微胶团萃取。关于蛋白质及酶等生物大分子萃取机理的三种不同见解在反相胶团中，由表面活性剂的极性部分围成一个中心，中心为水等极性溶剂占有，生物大分子就溶解于其中，并且在生物大分子周围包膜着一层水壳，对生物大分子起保护作用。此种见解即是所谓的水壳模型；生物大分子虽然溶解于由表面活性剂极性部分围成的中心部分,但在中心部分生物大分子是以被吸附的状态附着于胶团的极性壁上；生物大分子的非极性部分与多个微胶团的非极性部分连

4、接，由此形成生物大分子溶解于多个微胶团之间的一种状态。上述几种见解中，以所谓的“水壳模型”解释具有较多的说服力。表面活性剂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，可分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子型表面活性剂。常用的表面活性剂及相应的有机溶剂见下表。在反相微胶团萃取蛋白质的研究中，用得最多的是阴离子表面活性剂AOT(AerosolOT，丁二酸-2-乙基己基磺酸钠)。这种表面活性剂容易获得，其特点是具有双链，极性基团较小、形成反微胶团时不需加助表面活性剂，并且所形成的反胶束较大，半径为170nm，有利于

5、大分子蛋白质进入。(1)CTAB(cetyl-methyl-ammoniumbromide)溴化十六烷基三甲胺/十六烷基三甲基胺溴(2)DDAB(didodecyldimethylammoniumbromide)溴化十二烷基二甲铵常使用的阳离子表面活性剂(3)TOMAC(triomethyl-ammoniumchloride)氯化三辛基甲铵将阳离子表面活性剂如CTAB溶于有机溶剂形成反胶束时，与AOT不同，还需加入一定量的助溶剂(助表面活性剂)。bac微胶团与反相微胶团的形成微胶团：表面活性剂的极性头朝外，疏水的尾部朝内，中间形成非极性的“核”。水非

6、极性的“核”极性“头”非极性“尾”反相微胶团：表面活性剂的极性头朝内，疏水的尾部向外，中间形成极性的“核”。有机溶剂极性“头”极性的“核”非极性“尾”4.2影响反相微胶团形成的因素反向微胶团的形成、大小及形状，与表面活性剂的种类、浓度以及操作时的温度、压力等有关。反相微胶团一般比水相微胶团要小，其分子聚集数一般都小于50。而水相微胶团的分子聚集数在50－100之间。反相微胶团中的水分含量通常用非极性溶剂中的水浓度和表面活性剂浓度之比W0来表示:W0=[H2O]/[表面活性剂]W0值越大，反相微胶团内的水分含量就越多，形成的反相微胶团的半径就越大。能溶

7、解水溶性成分的量就越多。因此，W0大小可以反映出反相微胶团的大小和溶解能力。4.2影响反相微胶团形成的因素表面活性剂要形成反相微胶团，在溶剂中的浓度必须达到一定值，否则就不能形成微胶团，这个形成微胶团所必需的最低浓度值，叫做表面活性剂形成微胶团的临界浓度(CMC)。不同的表面活性剂的CMC值在0.1-1.0mmol/L间，随温度、压力和溶剂的变化而变化。最常用的表面活性剂为丁二酸二异辛酯磺酸钠(AerosolOT，简称AOT)，分子式为：1、表面活性剂和溶剂的种类溶剂通常为异辛烷(2.2,4-三甲基戊烷)。AOT能溶解于有机溶液中，也能溶解于水中，并

8、形成微胶团。AOT在形成反相微胶团时的W0较大，其值可达60。因此在微胶团内就可以溶解较多的生物大分子而提高