反胶束萃取简介ppt课件.ppt

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1、反胶束萃取反胶束萃取随着基因工程和细胞工程的发展，尽管传统的分离方法(如溶剂萃取技术)已在抗生素等物质的生产中广泛应用，并显示出优良的分离性能，但它却难以应用于蛋白质的提取和分离。其主要原因有两个：一是被分离对象－蛋白质等在40-50℃便不稳定，开始变性，而且绝大多数蛋白质都不溶于有机溶剂，若使蛋白质与有机溶剂接触，也会引起蛋白质的变性；二是萃取剂问题，蛋白质分子表面带有许多电荷，普通的离子缔合型萃取剂很难奏效。因此研究和开发易于工业化的、高效的生化物质分离方法己成为当务之急。反胶束萃取法就是在这一背景下发展起来的一种新型分离技术。反胶束萃取具有成本低、溶剂可反

2、复使用、萃取率和反萃取率都很高等突出的优点。反胶束萃取还有可能解决外源蛋白的降解，即蛋白质(胞内酶)在非细胞环境中迅速失活的问题，而且由于构成反胶束的表面活性剂往往具有溶解细胞的能力，因此可用于直接从整细胞中提取蛋白质和酶。反胶束萃取技术为蛋白质的分离提取开辟了一条具有工业开发前景的新途径。优点：反胶束溶液形成的条件和特性反胶束溶液的概念：反胶束溶液是透明的、热力学稳定的系统。反胶束(reversedmicelle)是表面活性剂分散于连续有机相中一种自发形成的纳米尺度的聚集体，所以表面活性剂是反胶束溶液形成的关键。表面活性剂表面活性剂是由亲水憎油的极性基团和亲油

3、憎水的非极性基团两部分组成的两性分子，可分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子型表面活性剂，它们都可用于形成反胶束。常用的表面活性剂及相应的有机溶剂见下表。在反胶束萃取蛋白质的研究中，用得最多的是阴离子表面活性剂AOT(AerosolOT)，其化学名为丁二酸－2－乙基己基磺酸钠，结构式见图特点是具有双链，极性基团较小、形成反胶束时不需加助表面活性剂，并且所形成的反胶束较大，半径为170nm，有利于大分子蛋白质进入。常使用的阳离子表面活性剂名称和结构如下：(1)CTAB(cetyl-methyl-ammoniumbromide)溴化十六烷基三甲胺/十六烷基

4、三甲基胺溴(2)DDAB(didodecyldimethylammoniumbromide)溴化十二烷基二甲铵(3)TOMAC(triomethyl-ammoniumchloride)氯化三辛基甲铵将阳离子表面活性剂如CTAB溶于有机溶剂形成反胶束时，与AOT不同，还需加入一定量的助溶剂(助表面活性剂)。这是因为它们在结构上的差异造成的。临界胶束浓度(CriticalMicelleConcentrationCMC)临界胶束浓度,是胶束形成时所需表面活性剂的最低浓度，用CMC来表示，这是体系特性，与表面活性剂的化学结构、溶剂、温度和压力等因素有关。CMC的数值可通

5、过测定各种物理性质的突变(如表面张力、渗透压等)来确定。由于实验方法不同，所得的CMC值往往难于完全一致，但是突变点总是落在一个很窄的浓度范围内，故用CMC范围来表示更为方便。胶束与反放束的形成将表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶束浓度(CMC)时，表面活性剂就会在水溶液中聚集在一起而形成聚集体，在通常情况下，这种聚集体是水溶液中的胶束，称为正常胶束(normalmicelle)。结构示意见图a。水接触，非极性基团在内，形成一个非极性的核心、在此核心可以溶解非极性物质。若将表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中，并使其浓度超过临界胶束浓度(CMC)，便会在有机溶剂

6、内形成聚集体，这种聚集体称为反胶束，其结构示意见图b。c反胶团的大小与溶剂和表面活性剂的种类与浓度、温度、离子强度等因素有关，一般为5－20nm，其内水池的直径d用下式计算d=6W0MαsurfNρW0有机相中水与表面活性剂的摩尔比，称为含水率（watercontent）M，ρ分别为水的相对分子质量和密度αsurf界面处一个表面活性剂分子的面积N阿佛加德罗常数常用于制备反胶团溶液的表面活性剂是二－(2－乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠，AOT在异辛烷中形成的反胶团直径(d)可用下述经验式推算d=0.3W0+0.24(nm)式中右侧第一项为反胶团的水核直径，第二项(2.4

7、nm)为AOT分子长度的二倍。一般反胶团的W0不超过40。因此，AOT形成的反胶团水核直径一般不超过l2nm，其中大致可容纳一个直径为5－10nm的蛋白质。当蛋白质分子与反胶团直径相比大得多时(例如，当相对分子质量超过100－200kD)，难于溶解到反胶团中。当反胶团的含水率W0较低时，反胶团水池内水的理化性质与正常水相差悬殊。例如，以AOT为表面活性剂，当W0＜6-8时，反胶团内微水相的水分子受表面活性剂亲水基团的强烈束缚，表观粘度上升50倍，疏水性也极高。随W0的增大，这些现象逐渐减弱，当W0＞16时，微水相的水与正常的水接近，反胶团内可形成双电层。但即使当

8、W0值很大时，水池内水的