胶团、反胶团萃取.ppt

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1、胶团萃取胡姝姝宋均凤2016-11-28目录一、胶团与反胶团概述二、反胶团的物理化学特性及制备三、反胶团萃取机理四、在分离工艺中的应用一、胶团与反胶团概述1、胶团的形成及特性2、反胶团的形成及特性3、表面活性剂4、反胶团的分类1、胶团的形成及特性胶团或反胶团的形成均是表面活性剂分子自聚的结果，是热力学稳定体系。将表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶团浓度（criticalmicelleconcentration,CMC）时，表面活性剂就会在水溶液中聚集在一起形成聚集体，称为胶团（micelles

2、）。特性：水溶液中胶团的表面活性剂的极性基团向外与水相接触，而非极性基团在内，形成一个非极性的核心，此核心可以溶解非极性物质。极性“头”水非极性的“核”非极性“尾”正胶团：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”2、反胶团的形成及特性若有机溶剂中加入表面活性剂，当其浓度超过临界浓度时，就会在有机相中也形成聚集体，称为反胶团。在反胶团中，表面活性剂的非极性基团在外，与有机相接触，而极性基团则排列在内形成一个极性核。特性：此极性核具有溶解极性物质的能力，极性核溶解水后，就形成“水

3、池”。由于周围水层和极性基团的保护，保持了蛋白质的天然构型，不会造成失活。极性“头”有机溶剂极性的“核”非极性“尾”反胶团：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”3、表面活性剂表面活性剂的存在是构成反胶团的必要条件，有三类表面活性剂都可在非极性溶剂中形成反胶团。（1）阴离子型表面活性剂（2）阳离子型表面活性剂（3）非离子型表面活性剂常用的表面活性剂及其相应的有机溶剂在反胶团萃取蛋白质使用最多的是阴离子型表面活性剂AOT，AOT容易获得，它具有双链，形成反胶团时无需添加辅助表面

4、活性剂且有较好的强度；它的极性基团较小，所形成的反胶团空间较大，有利于生物大分子进入。4、反胶团的分类1）单一表面活性剂反胶团体系：是指在使用时无须加入助剂的表面活性剂，具有多条中等长度的烷基尾和一个较小的极性头。A、阴离子型，如AOT。该体系结构简单和稳定，反胶团体积较大，适用于等电点较高的、相对分子量较小的蛋白质的分离；B、阳离子型，如CTAB，DAP等。该体系适用于等电点较低的、相对分子量较大的蛋白质的分离；C、非离子型表面活性剂。能形成更大的反胶团体系，能分离相对分子量更大的蛋白质，但这类

5、体系容易乳化。2）混合表面活性剂反胶团体系：是指两种或两种以上表面活性剂构成的体系，一般来说，混合表面活性剂反胶团对蛋白质有更高的分离效率。3）亲和反胶团体系：是指除了有组成反胶团的表面活性剂以外，还有具有亲和特征的助剂，它的亲和配基与蛋白质有特异的结合能力，往往极少量亲和配基的加入就可使萃取蛋白质的选择性大大提高。表面活性剂聚集体的可能的微观构造1、反胶团的物理化学特性影响反胶团的大小的因素：（1）表面活性剂和非极性有机溶剂的种类、浓度；（2）操作时体系的温度、压力；（3）微小水池中的离子强度等

6、。二、反胶团的物理化学特性及制备（1）反胶团的临界胶团浓度表面活性剂在非极性有机溶剂相中能形成反胶团的最小浓度称为临界胶团浓度（CMC）。大多数在0.1~1.0mmol/L之间。CMC与表面活性剂的种类有关。见下表某些表面活性剂的临界胶束浓度／(mol／L)（2）反胶团含水率W：W用水和表面活性剂的摩尔浓度之比来定义：C[水]W=C[表面活性剂]如：表面活性剂是AOT，则W=W越大，反胶团的半径越大。C[AOT]C[水]当W<6-8时，“水池”（微水相）中水分子被表面活性剂亲水基团强烈地束缚，其表

7、观粘度可增大到普通水粘度的50倍，且疏水性非常强。另外，其冰点通常低于0℃。这一部分水使表面活性剂的亲水性基团水合化，即被牢固地束缚着，所以粘度很大，流动性很差。在AOT反胶团中，水合化一分子AOT需要6~8个水分子，而其它水分子则不受束缚，可与普通水一样自由流动。故当W>16时，“水池”中的水逐渐接近主体水相粘度，胶团内也形成二重电荷层。假定反胶团为球形（除了W或表面活性剂浓度很大外），反胶团平均直径dm的增加和W的增加基本成正比，W=0~50之间，dm=2~30nm。AOT的Wmax=60，若

8、W值再增大，反胶团溶液变浑浊，并开始分层。2、反胶团的制备制备反胶团系统一般有以下三种方法：（1）注入法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透明的溶液为止。该方法过程快，并能较好地控制反胶团的平均直径和含水量。（2）相转移法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-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，在缓慢的搅拌下，一部分蛋白质缓慢转入（萃入）有机相。该过程较慢，但形成的体系处于