第五章_反胶团萃取研究.ppt

第五章 反胶团萃取与双水相萃取;第一节、反胶团萃取;第一节 反胶团萃取;1977年，瑞士学者Luisi等人首次提出用反胶团萃取蛋白质，但未引起人们的广泛关注。直到20世纪80年代生物学家们才开始认识到反胶团萃取的重要性。反胶团萃取的本质仍然是液液萃取，但与一般溶剂萃取所不同的是，反胶团萃取是利用表面活性剂在有机溶剂相中形成反胶团进行萃取，即反胶团在有机相内形成一个亲水微环境，使蛋白质类生物活性物质溶解于其中，从而避免在有机相中发生不可逆变性的现象。此外，构成反胶团的表面活性剂往往具有溶解细胞的能力，因此可以用于直接从完整细胞中提取蛋白质和酶，省却了细胞破壁。;1、反胶团的形成及特性 胶团和反胶团的形成 胶团或反胶团的形成均是表面活性剂分子自聚的结果，是热力学稳定体系。 将表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶团浓度（criticalmicelle concentration,CMC）时，表面活性剂就会在水溶液中聚集在一起形成聚集体，称为胶团（micelles）。水溶液中胶团的表面活性剂的极性基团向外与水相接触，而非极性基团在内，形成一个非极性的核心，此核心可以溶解非极性物质。若有机溶剂中加入表面活性剂，当其浓度超过临界浓度时，就会在有机相中也形成聚集体，称为反胶团。在反胶团中，表面活性剂的非极性基团在外，与有机相接触，而极性基团则排列在内形成一个极性核（polarcore）。此极性核具有溶解极性物质的能力，极性核溶解水后，就形成“水池”。由于周围水层和极性基团的保护，保持了蛋白质的天然构型，不会造成失活。; 反胶团：是两性表面活性剂在非极性有机溶剂中亲水性基团自发地向内聚集而成的、内含微小水滴的、空间尺度仅为纳米级的集合型胶体。是一种自我组织和排列而成的，并具热力学稳定的有序构造。 ; 反胶团的微小界面和微小水相具有两个特异性功能： (1)具有分子识别并允许选择性透过的半透膜的功能； (2)在疏水性环境中具有使亲水性大分子如蛋白质等保持活性的功能。 ; 反胶团萃取技术在分离生物大分子特别是分离蛋白质方面，具有突出优点： （1）有很高的萃取率和反萃取率并具有选择性； （2）分离、浓缩可同时进行，过程简便； （3）能解决蛋白质（如胞内酶）在非细胞环境中迅速失活的问题； （4）由于构成反胶团的表面活性剂往往具有细胞破壁功效，因而可直接从完整细胞中提取具有活性的蛋白质和酶； （5）反胶团萃取技术的成本低，溶剂可反复使用等。 ;反胶团的应用研究： （1）作为生物膜的简化模型； （2）作为显示酶类性质的一种模型进行基础性研究； （3）作为具有新型功能的疏水性反应场； （4）作为酶和微生物的一种新型的固定化方法； （5）作为微小型的生物反应器； （6）作为生理活性物质及生物活性大分子的特异性分离场的应用性研究。;2、反胶团的构造 1)、反胶团的构造 向非极性溶剂中加入表面活性剂时，当表面活性剂的浓度超过一定的数值时，会在非极性溶剂内形成表面活性剂的聚集体。与在水相中不同的是，非极性溶剂内形成的表面活性剂聚集体，其疏水性的非极性尾部向外，指向非极性溶剂，而极性头向内，与在水相中形成的微胶团方向相反，因而称之为反胶团或反向胶团。 ;图是表面活性剂聚集体的可能的微观构造;极性“头”;极性“头”; 在反胶团中有一个极性核心，它包括由表面活性剂极性端组成的内表面、平衡离子和水，被称之为“水池”。 因为这个“水池”具有极性，可以溶解具有极性的分子和亲水性的生物大分子，而极性分子和/或亲水性的生物大分子也因此可＂溶解＂在非极性的有机溶剂中。 ;;3、常用表面活性剂 表面活性剂的存在是构成反胶团的必要条件，有三类表面活性剂都可在非极性溶剂中形成反胶团。 （1）阴离子型表面活性剂 （2）阳离子型表面活性剂 （3）非离子型表面活性剂;常用的表面活性剂及其相应的有机溶剂; 在反胶团萃取蛋白质使用最多的是阴离子型表面活性剂AOT ，AOT容易获得，它具有双链，形成反胶团时无需添加辅助表面活性剂且有较好的强度；它的极性基团较小，所形成的反胶团空间较大，有利于生物大分子进入。;3、反胶团的分类; 2）、混合表面活性剂反胶团体系： 是指两种或两种以上表面活性剂构成的体系，一般来说，混合表面活性剂反胶团对蛋白质有更高的分离效率。 3）、亲和反胶团体系： 是指除了有组成反胶团的表面活性剂以外，还有具有亲和特征的助剂，它的亲和配基与蛋白质有特异的结合能力，往往极少量亲和配基的加入就可使萃取蛋白质的选择性大大提高。 ;二、反胶团的物理化学特性及制备 1、反胶团的物理化学特性 影响反胶团的大小的因素： 表面活性剂和非极性有机溶剂的种类、浓