《两水相萃取法》PPT课件

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1、19两水相萃取法传统的溶剂萃取法并不适合大分子生物产品：1、胞内产品需经细胞破碎后才能提取、纯化，细胞颗粒尺寸的变化给固液分离带来了困难；2、生物产品对pH值、温度和离子强度等因素敏感，在有机溶剂中的溶解度低并且会变性。因此，基因工程产品的商业化迫切需要开发适合大规模生产的、经济简便的、快速高效的分离纯化技术。其中双水相萃取技术，又称水溶液两相分配技术是近年来出现的引人注目、极有前途的新型分离技术。双水相萃取法的优点：1、能够保留产物的活性，整个操作可以连续化，在除去细胞或其碎片时，还可以纯化蛋白质2－5倍，与传统的过滤法和离心法去除细胞碎

2、片相比，无论在收率上还是成本上都要优越得多。2、双水相萃取法和传统的酶组分离方法(盐析、有机溶剂沉淀等)相比也有很大的优势。例如：3、处理量相同时，双水相萃取法比传统的分离方法，设备需用量要少3—10倍。1、已被广泛地应用在生物化学、细胞生物学和生物化工领域，进行生物转化、蛋白质、核酸和病毒等产品的分离纯化和分析等。用此法来提纯的酶已达数十种，其分离过程也达到相当规模，如甲酸脱氢酶的分离已达到几十千克湿细胞规模，半乳糖苷酶的提取也到了中试规模等。应用概况：2、近年来又进行了双水相萃取小分子生物活性物质；例如：红霉素、头孢菌素C、氨基酸的研究

3、和亲和双水相萃取的研究，大大扩展了应用范畴并提高了选择性，使双水相萃取技术具有更大的潜力和宽阔的前景。3、但双水相萃取技术真正工业化的例子很少，原因是成本较高，使它在技术上的优势被削弱。双水相萃取中，原材料成本占了总成本的85％以上并且总成本随生产规模的扩大而增加很多。解决方案：合成价格低廉、具有良好的分配性能的聚合物；加强萃取后的回收利用研究。一、两水相的形成当两种聚合物溶液互相混和时，究竞是否分层或混和成一相，决定于两种因素：1、熵的增加。2、分子间作用力。两种物质混和时，熵的增加与涉及的分子数目有关。因而，如以摩尔计算，则小分子间与大

4、分子间的混合，熵的增加是相同的。但分子间的作用力，可看作分子中各基团间相互作用力之和，分子越大，当然作用力也越大。根据上述讨论可见，对大分子而言，如以摩尔为单位则分子间的作用力与分子间的混合熵相比占主要地位，因而主要由分子间的作用力决定混和的结果。两种聚合物分子间如有斥力存在，则平衡后，就可能分成两相。这种现象称为聚合物的不相容性。如果两种聚合物间存在引力，而且引力很强，如在带相反电荷的两种聚电解质之间，它们相互结合而存在于一共同的相中。如果两种聚合物间不存在较强的斥力或引力，则两者能相互混和。聚合物与盐类溶液也能形成两相，这是由于盐析作用

5、，如PEG与碱性磷酸盐或硫酸盐形成的两相。在生化工程中得到应用的仅限于聚乙二醇—葡聚糖和聚乙二醇—无机盐系统，这是由于这两种聚合物证明都无毒性，而且它们的多元醇或多糖的结构，能使生物高分子稳定。例如,点M代表整个系统的组成，该系统实际上由两相组成，上相和下相分别由点T和B表示。M、T、B三点在一直线上，T和B代表成平衡的两相，其相连的直线称为系线.在同一条系线上的各点分成的两相，具有相同的组成，但体积比不同。二、相图对于由P,Q两种聚合物和水组成的系统，当P、Q达到一定浓度时才会形成两相。图中曲线把均匀区域和两相区域分隔开来,称为双节线。(

6、19-1)式（19－1）的证明：当系线向下移动时，长度逐渐减小，这说明两相的差别减小，当达到K点时，系线的长度为0，两相间差别消失，点K称为临界点或褶点。双节线的位置形状与聚合物的分子量有关。分子量越高，相分离所需的浓度越低；两种聚合物的分子量相差越大，双节线的形状越不对称。三、分配理论（一）、表面能的影响和溶剂萃取法一样，蛋白质在两水相间的分配，由分配系数K＝Cl／C2来描述、习惯上Cl代表上相中的浓度，C2代表下相中的浓度。当相系统固定时,K为一常数，与蛋白质的浓度无关.当达到平衡时，分子或颗粒如处在某一相中时，能量较低，则它们比较集中

7、地分配在该相中。设分子自相2移至相1所需的功为△E，则根据相平衡时，化学位应相等的原则，不难推得，分配系数K应为：从上式可知，在某一相系统中，分配系数主要决定于分子的表面积与表面性质。（二）电荷的影响（三）、综合因素表面自由能可用来量度表面的相对憎水性，改变成相聚合物的种类，其平均分子量和分子量分布以及浓度都对相的憎水性有影响。因为表面积一般来说都比较大，故△γ的微小改变会引起蛋白质的分配系数有很大变化。加入系统中的盐类，以及pH会影响相间电位差和蛋白质所带电荷数，因而也对分配系数有影响。如上所述，影响分配系数的因素很多，而且这些因素相互间

8、又有影响，因此，目前尚不可能定量地关联分配系数与能独立测定的蛋白质的一些分子性质之间的关系。适宜的操作条件，只能通过实验得到。实验可很方便地在10ml有刻度的离心试管中进行。如检