最新7双水相教学讲义PPT.ppt

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1、7双水相第七章双水相萃取技术（1）聚合物可以是天然或合成的，但必须具有亲水性。（2）聚合物和无机盐也可以形成双水相。（3）一些有机溶剂和无机盐也能形成双水相。双水相　例如果：则实现了分离不同方法除去细胞碎片的比较注：(a)酶滞留比R=0；(b)酶滞留比0．7双水相萃取的技术特征：（1）体系具有生物亲和性双水相体系水分含量高，操作条件温和，分相时间短，对蛋白质等生物活性物质无毒害，并有保护作用。（2）体系能进行萃取性的生物转化生物反应通常在一相中进行。如生成的产物同时被连续萃取到另一相中，则解决了产物反馈抑制的问题，而且，酶在高聚合物

2、水性溶液中更稳定。（3）体系能和细胞相结合：如和细胞破碎结合，即将细胞悬浮液中加入PEG和无机盐，再进入珠磨机进行破碎，然后用离心机分相，既节约了萃取设备和时间，又可避免酶损失。（4）将亲和萃取中的配体和聚合物结合，可以大大提高双水相萃取的专一性。（5）将双水相萃取和亲和沉淀两个单元操作结合为一个过程，显示高效和节能的优势。第一节双水相分离理论一、双水相的形成双水相的形成，取决于两种因素：一为体系熵的增加，二为分子间作用力/更重要。双水相系统的选择原则：必须有利于目的物的萃取和分离，同时又要兼顾到聚合物的物理性质。常用的双水相体系（

3、1）双水相体系中不同种类盐的分相能力右图所示，　盐析能力：NaNO3＜K2HPO4＜（NH4)2SO4其它金属离子的盐析能力：Al3+＞Fe3+＞Mg2+＞Ca2+＞Li+＞Na+＞NH4+＞K+异丙醇（2）不同有机溶剂的分相左图表明，异丙醇比例越大，恰好形成双水相需要的(NH4)2SO4浓度越低。说明：双水相的分相过程是一个溶剂和无机盐争夺水分子的过程。二、相图双节线下方为一相区，双节线上方即为两相区，两相分别有不同的组成和密度。=C点为系统临界点。分相的“杠杆定律”下标表示：T：上相B：下相双节线的位置和形状与聚合物的分子量有关

4、。聚合物Dex的分子量越高，相分离所需的浓度越低。两种聚合物分子量相差越大，双节线的形状越不对称。三、物质在两相中的分配K=和溶剂萃取法一样，物质在两水相中的分配用分配系数K表示。CT、CB分别代表上相、下相中溶质的浓度。K与温度、压力以及溶质和溶剂的性质有关，与溶质的浓度无关。下面主要研究K1、表面自由能的影响分子或粒子(产物或杂质)在溶液中的分配，总是选择两相中相互作用最充分或系统能量达到最低的那个相。lnK=-△E/kT其中：ΔE为S从下相移到上相所作的功/能k波尔兹曼常数,J/KT温度，KlnK=可利用相平衡时化学位相等来推

5、导M分子量λ溶液系统特性常数AS的表面积主要是表面张力lnK=-A(γS1-γS2)/kT2、表面电荷的影响如粒子（产物或杂质）带有电荷，当在两相中分配不相等时，就会于相间产生电位，称为道南电位当KAZ＋≠KBZ-时，U2-U1≠0由此可见，两相系统中如有盐存在，会对大分子在两相中的分配产生较大的影响，这称为盐效应。U2U12相和1相电位Z盐的离子价KBKA盐离子分配系数Kii组分分配系数F法拉第常数Ki*带电荷3、综合考虑综合以上两种影响分配系数的主要因素，可用Gerson提出的公式表示。-lgK=α△γ+δ△φ+β大分子的表面积

6、α都很大，△γ的微小变化都会引起蛋白质大分子的分配系数产生很大变化；加入系统的盐，以及体系的pH会影响相间电位差△φ和蛋白质所带的电荷数δ，因而也对分配系数产生大的影响。4、影响分配平衡的参数（1）聚合物的影响典型的PEG/Dex双水相系统中，PEG分子量的减少，会使蛋白质在两相中的分配系数明显增大这是因为成相聚合物的疏水性对酶等亲水性物质的分配产生较大的影响。二、体系中无机盐离子的影响无机盐离子在两相中也有不同的分配，因此在两相间形成电位差。由于各相要保持电中性，使得带电生物大分子，如蛋白质和核酸等分别向两相移动分配。水相pH6.

7、9时,溶菌酶带正电荷卵蛋白带负电荷（碱性）（酸性）顺便提一下：菌体细胞一般带负电荷，指的是：中性水。但在pH<4.0以下，则带正电荷。关键是要了解它的pI。3、体系pH的影响pH会影响蛋白质中可离解基团的离解度，因而改变蛋白质所带电荷和分配系数；另外，pH还影响系统缓冲物质磷酸盐的离解程度，影响相间电位差，从而影响分配系数。根据这一原则测定蛋白质等电点pI的方法，称为交错分配法（4）体系温度的影响温度影响相图，同时影响分配率和蛋白质的生物活性。一般地，临界点附近,温度对分配率的影响较大，远离临界点时，影响较小。（5）体系中微生物的影

8、响这种分配的差异主要是由细胞破碎程度引起的，细胞壁和细胞膜不同的化学结构也会导致体系上下比例的改变。第二节双水相萃取的应用一、双水相萃取的工艺流程：双水相萃取的工艺流程一般包括三部分：（1）目的物的萃取：（2）PEG的循环：（3）无机