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1、仲恺农业技术学院学报,13(2):52～58,2000JournalofZhongkaiAgrotechnicalCollege文章编号:1006-0774(2000)02-0052-07双水相体系萃取分离技术及其在生物技术中的应用成坚(仲恺农业技术学院食品科学系,广东广州510225)摘要:双水相体系是由两种不同水溶性聚合物的水溶液组成的双相体系,其组成中大部分为水,可用于亲水性生物活性物质的萃取分离,是一种高效而温和的生物分离新技术,目前主要应用于生物工程中生物大分子物质的初步分离和纯化1对该技术的原理、特点、操作方法、应用及最新研
2、究进展等进行了介绍1关键词:双水相体系;生物分离;聚合物中图分类号:TQO2814文献标识码:A21世纪是生物工程技术占主导地位的时代,而生化分离是生物工程技术转化为生产力过程中必不可少的重要环节1由于生物工程技术特别是细胞工程、基因工程、蛋白质工程等技术产品的特殊性,要求分离技术既具有较高的分离效率又不影响产品的生物活性1因此,近年来随着生物工程技术的飞速发展,出现了许多新的分离技术,双水相体系萃取技术就是其中的一种高效而温和的生物分离新技术1该技术由于操作简便,分离效率高,不会导致被分离物质的破坏和失活,目前广泛应用于生物大分子物质
3、的分离和纯化,在生物小分子物质的分离和生物无机化学等方面的应用研究也已经展开1相信随着该技术的进一步完善,其应用将更加广泛11双水相体系萃取原理111双水相体系将两种不同水溶性聚合物的水溶液混合时,当聚合物浓度达到一定值时,体系会自然地分成互不相溶的两相,两相中均含有水分,构成双水相体系1如用等量质量分数01011的右旋糖酐水溶液和质量分数010036的甲基纤维水溶液混合,静置后产生两相,上相含右旋糖酐质量分数010039,甲基纤维质量分数010065;下相含右旋糖酐质量分数010158,甲基纤维[1]素质量分数0100151另外,某些
4、聚合物水溶液与一些无机盐水溶液混合时也可形成双水相体系,如体系总组成为PEG1000质量分数为0109、(NH4)2SO4质量分数为0115、水收稿日期:1999-03-24作者简介:成坚(1965-),男,广东兴宁人,讲师.©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第2期成坚:双水相体系萃取分离技术及其在生物技术中的应用53质量分数0176的混合溶液,经静置后形成双水相,上相组成为质量分数01
5、2的PEG1000、0109的(NH4)2SO4和0171的H2O,下相组成为质量分数010361的PEG1000、01181的(NH4)2SO4和017829的H2O1现在普遍认为,形成双水相的原理是由于高聚物之间的不相溶性,即高聚物分子空间的阻碍作用,使其无法相互渗透,不能形成均一相,从而产生相互分离[2]的倾向,当两者浓度达到一定时即可分成两相,符合相似相溶的原则1双水相体系通常含[3]质量分数为017～018的水分,其余为高聚物或盐1形成的双相中,上相富含其中的一种高聚物,下相富含另外一种高聚物或盐1常见的能形成双水相体系的高聚
6、物有聚乙二醇、聚丙二醇、甲基聚丙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、葡聚糖、聚丙基葡聚糖、羟丙基葡聚糖、聚蔗糖等,无机盐有硫酸钾、硫酸铵、硫酸钠、草酸钠、磷酸钾等1当被分离的物质与双水相体系充分混合后,经静置分层,被分离的成分就富集在双水相体系中的上相或下相,将此富集了被分离成分的相分离出来,再经过处理后就可得到被分离的成分1被分离的物质在两相中的分配服从Nernst分配定律,即K=Ct/Cb,其中K为分配系数,Ct、Cb分别代表两相中的上相和下相内被分离物质的浓度1当相系统固定时,分配系数K为常数,与溶质(被
7、分离物质)的浓度无关1不同的物质在特定的体系中有不同的分配系[2]数,例如各种类型的细胞粒子、噬菌体等的分配系数大致上都大于100或小于0101;酶、蛋白质等生物大分子物质的分配系数大约在011～10之间;而小分子盐的分配系数在110左右1由此可见,双水相体系对生物物质的分离具有很大的选择性1112影响被分离物质在双水相体系中分配的主要因素影响被分离物质在双水相体系中分配的因素有很多,主要有:(1)双水相体系的组成成分(即聚合物的种类)1同一种物质在不同的双水相体系中的分配相差很大,例如在β干扰素(β2IFN)的提取中,用一般的PEC/
8、Dextran体系不能将β干扰素[1]与主要的杂蛋白分离,必须是具有带电基团或亲和基团的PEG衍生物,如PEG-磷酸酯与盐的系统才能将β干扰素分配在上相,杂蛋白则完全分配在下相从而使β干扰素得到分离1[4]
