双水相萃取技术及应用

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1、《生物资源开发与利用专题》双水相萃取技术及应用152310018杨云梅双水相萃取（Aqueoustwophaseextraction,英文缩写ATPE）是利用物质在互不相容的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法。如：葡聚糖（dextran）与聚乙二醇（PEG）按一定比例与水混合，溶液混浊，静置平衡后，分成互不相溶的两相，上相富含PEG，下相富含葡聚糖。当两种聚合物或一种聚合物与一种盐溶于同一溶剂时，由于聚合物之间或聚合物与盐之间的不相容性，当聚合物或无机盐浓度达到一定值时，就会分成不互溶的两相。因使用的溶剂是水

2、，因此称为双水相，在这两相中水分都占很大比例（85%—95%）,活性蛋白或细胞在这种环境中不会失活，但可以不同比例分配于两相，这就克服了有机溶剂萃取中蛋白容易失活和强亲水性蛋白难溶于有机溶剂的缺点。双水相萃取的优点：1、操作条件温和，在常温常压下进行；不会引起生物活性物质的失活或变性。2、两相的界面张力小，萃取时两相能高度分散，传质速度快。3、排除了使用有毒、易燃的有机溶剂，能够提供温和的水环境，避免被萃取成分的脱水变性。4、溶质对目标组分选择性强，大量杂质能与所有固形物一同除去，使分离操作5、过程简化，易于连续

3、操作，处理量大，适合工业应用。缺点：系统易乳化，成相聚合物的成本较高，水溶性高聚物大多数粘度较大，不易定量控制，高聚物回收困难。-：双水相萃取技术的发展趋势目前，分离生物物质经常采用的双水相系统主耍有2类：非离子型聚合物/水系统（最常用的为聚乙二醇/葡聚糖）和非离子型聚合物/无机盐/水系统（常用的如聚乙二醇/盐体系）原因在于此2类双水相系统采用的是无毒性的聚合物，且其多元醇、多元糖结构能够保证生物大分子的稳定性但在实际应用中，2类双水相系统各有弊端，非离子型聚合物/水系统能够保证生物活性物质的活性，且界面吸附少，

4、但所用聚合物材料如葡聚糖成本较大，且体系黏度大，制约大规模的工业生产过程；相对于前者，非离子型聚合物/无机盐/水系统成本低，体系黏度小，但该系统会导致某些敏感生物活性物质失活，此外还会产生大量的高浓度盐废水。因此，寻求新型双水相体系成为日后的主耍研究方向。目前，新型双水相体系的开发主耍有廉价的双水相系统及其他新型功能双水相系统。(1)廉价双水相系统因为聚合物材料如葡聚糖等价格较高，FI前寻找一些廉价的聚合物是廉价双水相系统开发的主要方向，如采用变性淀粉、阿拉伯树胶等取代葡聚糖，羟基纤维素取代聚乙二醇。王雯娟％研宂

5、了采用羟丙棊变性淀粉取代葡聚糖与PEG构成双水相系统来萃取菠萝蛋白酶。(2)新型功能双水相系统新型功能双水相系统是指系统屮采用的聚合物易于回收或操作简便的双水相体系。用乙烯基氧与丙烯基氧的共聚物(商品名UCON)和PET可以形成温敏性双水相体系。常温条件下，PET,UCON和水混合后均相体系，当温度加热到40°C时，形成两相体系，上相为PET和UCON,下相为水，这种体系可以实现PET和UCON的循环利用。(3)以热分离聚合物和水组成的新型双水相体系(温度敏感型双水相体系)大多数水溶液热分离聚合物是环氧乙烷(E0

6、)和环氧丙烷(P0)的随机共聚物(简称EOPO聚合物)，水-EOPO热分离两相体系由几乎纯水的上相和富含聚合物的下相组成。如：Triton和水形成的热分离双水相体系，当温度高于体系混浊点时，表面活性剂和水形成双水相，上相为表面活性剂，下相为水。(4)正，负离子表而活性剂双水相体系表而活性剂双水相体系是指采用表而活性剂为聚合物材料的双水相体系。在一定浓度和混合比范围A、无任何外加物质的条件下，将阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠和阳离子表而活性剂溴化十二烷基三乙铵进行混合，可以形成2个互不混溶、平衡共存的水相，2相均为

7、很稀的表而活性剂水溶液(其总质量分数在W以下)。它具有含水量比较高，两相容易分离，表面活性剂的用量比较少,目前，国内已有利用该系统分离蛋白质，酶，氨基酸等报告。(5)离子液体双水相系统的开发离子液体是在室温或接近室温丁以液体状态存在的有机熔融盐，完全由离子组成，有许多优点，如液体状态温度范围宽，具有良好的物理化学稳定性，几乎没有蒸汽压，无可燃性，有良好的溶解性，具有溶剂和催化剂的双重功效。如用[C^minHBRj.NalLPO:双水相萃取青霉素。在最优化条件下萃取率达93.7%,同时降低了青霉素的降解率。各种类型

8、的双水相体系类型J1Zr-^聪厶咖形成上相的聚1=：初形成卜和的衆n初非离子型聚合物/非离子型聚合物聚乙二醇葡聚糖聚乙烯醇聚丙二醇聚乙二醇聚乙烯毗咯烷酮高分子电解质/非离子型聚合物羧甲基纤维素钠聚乙二醇高分子电解质/高分子电解质葡聚糖硫酸钠羧甲基纤维素钠聚合物/低分子量化合物葡聚糖丙醇聚合物/无机盐聚乙二醇磷酸钾硫酸铵二：双水相萃取技术原理双水相系统形成的两相均是水溶液，