双水相萃取技术78942

《双水相萃取技术78942》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、双水相萃取技术(two-aqueousphaseextraction)一、前言近年来，随着基因工程、蛋白质工程、细胞培养工程、代谢工程等高新生物技术研究工作的广泛展开，各种高附加值的生化新产品不断涌现，对生化分离技术也提出了越來越高的要求。与上游过程相比，目前作为下游过程的生化分离纯化技术往往存在步骤多，收得率低，处理时间长，重复性差等缺点，这样便严重阻碍了生物技术的工业化发展。因此，就迫切需要一种分离步骤少，收得率高，处理时间短，并且易于放大的生化分离纯化技术，双水相萃取技术就满足了这一需要。特别是基因工程技术的发展，需要从细胞屮提取高质量的遗传物质，由于细胞破碎后，在溶液中存

2、在人量的轻质细胞碎片，给遗传物质的提取形成了很人的干扰，通常通过离心分离和溶剂萃取难以得到高纯度高活性的遗传物质，而通过双水相初步捉取，可以使目标物和轻质碎片得到很好的分离，且目标物的活性儿乎没有损失。因此双水相萃取技术得到了很大的重视，并口在近20年里取得了较大的发展。二、发展史双水相萃取技术乂称之为水溶液两相分配技术(Partitionoftwoaqueousphasesystem)1、1896年，Beijernek在琼脂和可溶性淀粉或明胶混合时，发现这种混合溶液能较快地分为两层，他把这种现象称Z为聚合物的“不相容性”(incompatibility)体系的发现2、1956年

3、瑞典伦得(Luhd)大学的Albertson发现双水相萃取技术可用于蛋白质的选择分离，但口标蛋白同成相高聚物的分离是影响了其大规模工业应用。发现可以用于分离提纯3、20世纪70年代中期西德的Kula和Kroner等人首先将双水相技术应用于从细胞匀浆液中捉取酶和蛋白质，从而大大改善了胞内酶的捉取过程，捉高了酶的收得率。利用于活性物质的提取4、1989年，Diamond等人以Flory—Huggins理论为基础，推导出生物分子在双水相体系中的分配模型，但有局限性，仍需继续探索，不断完善。开始理论研究"5、20世纪90年代以来，由于控制和优化技术的发展，将生化分离过程进彳亍集成化(pr

4、ocessintegration)和将生化反应与分离过程集成化成为了研究热点。集成化研究三、与传统分离方法的比较在生物发酵产品制备屮，细胞和细胞碎片的除去是整个分离纯化的第一步,也是最为关键的一步，它将直接影响到后续工序的收得率。传统的分离方法主要采用离心法及过滤法。这两种方法在实际应用屮都有一淀缺点，如离心法能耗高,过滤法膜孔容易堵塞。而双水相萃取，整个操作可以连续化，除去细胞和细胞碎片的同时，还可以起到纯化目标物的作用。各种方法的比较见表A,可以看得出,在除去细胞碎片的各种方法中，双水相萃取技术是传统的离心分离和过滤法无法比拟的。和传统的酶粗分离方法，如盐析，有机溶剂沉淀相比

5、，双水相萃取分离技术也冇很大的优势。见表B,一般说来，传统的分离方法达到与双水相萃取相同的处理量时，需要比双水和萃取多3到10倍的设备，而且比双水和萃取分离方法放大困难。虽然双水相萃取技术具有很大的优势，但目前真正工业化的例子却很少。主要原因是大规模分离时，双水相萃取的成木较高，使得其技术上的优势大打折扣。大规模分离屮，双水相萃取总成本屮主要是原料成本(90%以上)。原料成本和生产规模成止比，因而随着生产规模的放大，总成木也增加很大。而传统的分离方法中，总成本主耍是设备投资，并H设备投资并不与生产规模成正比。因而是的犬规模生产时双水相萃取技术没有优势可言。因此降低成相物的成本是双

6、水相萃取技术工业化应用的关键。四、双水相体系的构成1、双水相体系的形成A、高聚物/高聚物体系作为一种体系，也就是说它是一个系统，在无外界干扰的情况下，系统的能量总要趋向于最低状态。对于双水相体系口前主要有两种解释法：一种认为两种聚合物相互混合时，究竟是否分层述是混成一相，主要取决于两种因素，即分子间作用力和爛的增加。两种物质混和时爛的增加与涉及的分子数口有关，同分子大小无关。但分子间的作用力，可以看作分子屮各个基团之间相互作用力的总和，分子越大当然作用力就越大。可见对于大分子而言决定混合的结果主要取决于分了间的作用力，而不是爛增。若两种聚合物分了间若表现为排斥力，即某种分子希望在

7、它的周围的分子系同种分子而非异种分子，则达到平衡后，就有可能分成两相。若存在引力，或同种分子引力或异种分子斥力不够强,则会混容或很难形成两相。另外一种就简单的归结为分子间的空间位阻，即在一定条件下，曲于高聚物分子的空间阻碍作用，无法互相渗透形成均相，具冇相互分离倾向而形成两项系统。若从混合前后能量的高低来解释就更好理解。假设冇两种物质，物质A要进入物质B的体系中，首先要克服它本身分子间的作用力，假设所需能量为E],然后需要B克服的空间位阻，即B物质要分开留出一定空间来容纳物质A,