分离分析化学3-1溶剂萃取法[精选].ppt

四. 反胶束萃取 反胶束(reversed micelle) 表面活性剂——亲水憎油极性基团、亲油憎水非极性基团 表面活性剂（亲水、亲油基）分散于连续有机相中自发形成的纳米尺度的一种聚集体. 反胶束溶液是透明的、热力学稳定的系统。 反胶束萃取的优点： 成本低，溶剂可反复使用 萃取率和反萃取率高 解决蛋白质变性、降解的问题 从完整细胞中提取蛋白质和酶 表面活性剂（阳、阴、非） 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 CMC(Critical Micelle Concentration ) 胶束形成时所需表面活性剂的最低浓度； 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。 反胶束萃取蛋白质的基本原理 改变水相条件（pH、离子种类和强度）使蛋白质由有机相返回水相，实现反萃取过程. 2）蛋白质进入反胶束相的传质三过程 反胶束萃取蛋白质的推动力 位阻效应 许多亲水性物质可以通过溶入反胶束“水池”来达到它们溶于非水溶剂中的目的，但是反胶束“水池”的物理性(大小、形状等）及水中的活度是可以用W。的变化来调节的，并且会影响大分子如蛋白质的增溶或排斥，达到选择性萃取的目的，这就是所谓的位阻效应。 反胶束萃取蛋白质的影响因素 水相pH值对萃取的影响 水相的pH值决定了蛋白质表面电荷的状态、从而对萃取过程造成影响。 对不同相对分子质量的蛋白质，pH值对萃取率的影响有差异性，当蛋白质相对分子质量增加时，只有增大(pH-PI)值的绝对值，相转移才能顺利完成。 对那些尺寸小于“空核”的反胶束中水体积的蛋白质，只要其所携带的净电荷与表面活性剂电性相反，萃取就能发生。 离子强度对萃取率的影响 a.离子强度增大后，反胶束内表面的双电层变薄，减弱了蛋白质与反胶束内表面之间的静电吸引，从而减少蛋白质的溶解度； b.反胶束内表面的双电层变薄后，也减弱了表面活性剂极性基团之间的斥力，使反胶束变小，从而使蛋白质不能进入其中； c.离子强度增加时，增大了离子向反胶束内“水池”的迁移并取代其中蛋白质的倾向，使蛋白质从反胶束内被盐析出来； d.盐与蛋白质或表面活性剂的相互作用，可以改变溶解性能，盐的浓度越高，其影响就越大。 表面活性剂类型的影响 从反胶束萃取蛋白质的机理出发，选用有利于增强蛋白质表面电荷与反胶束内表面电荷间的静电作用和增加反胶束大小的表面活性剂； 还应考虑形成反胶束及使反胶束变大(由于蛋白质的进入)所需的能量的大小、反胶束内表面的电荷密度等因素，这些都会对萃取产生影响。 反胶束体系不足：不能用于分子量较大的蛋白质的萃取，在两相界面上形成不溶性的膜状物等，解决方法：通过在单一表面活性剂中加入具有亲和作用的生物表面活性剂或另一种非离子型表面活性剂的方法来改善萃取性能。 表面活性剂浓度的影响 增大表面活性剂的浓度可增加反胶束的数量，从而增大对蛋白质的溶解能力。但表面活性剂浓度过高时，有可能在溶液中形成比较复杂的聚集体，同时会增加反萃取过程的难度。应选择蛋白质萃取率最大时的表面活性剂浓度为最佳浓度。 离子种类对萃取的影响 阳离子的种类对萃取率的影响主要体现在改变反胶束内表面的电荷密度上。 极性基团的电离程度愈大，反胶束内表面的电荷密度愈大，产生的反胶束也愈大。 影响反胶束结构的其他因素 1.有机溶剂的影响:影响反胶束的大小而影响水增溶的能力，所以可以利用因溶剂作用引起的不同胶束结构实现选择性增溶生物分子的目的 1）分离蛋白质混合物 如三种低分子量蛋白质的混合物： 细胞色素C，核糖核酸酶a，溶菌酶， 3） 从发酵液提取胞外酶 用AOT/异辛烷反胶束溶液，从芽孢杆菌的全发酵液提取核纯化碱性蛋白酶，酶回收率为50％. 4） 直接提取胞内酶 5）反胶束萃取用于蛋白质复性 Masafumi Sakono等（2004）利用非离子型表面活性剂四甘醇十二烷基醚形成反胶束使碳酸酐酶Ｂ复性，20h内收率达到70%以上。 整体柱固相微萃取 柱管内原位合成的连续床固定相，常为毛细管柱 正相、反相、离子交换、亲和、分子印迹等各种功能 在线富集和分离技术 概述 4.1 反胶束溶液形成的条件和特性 4.2 反胶束萃取蛋白质的基本原理 4.3 影响反胶束萃取蛋白质的主要因素 4.4 应用 传统溶剂萃取技术缺点: 蛋白质40－50℃变性。 蛋白质不溶于有机溶剂，并使蛋白质变性。 蛋白质带有许多电荷，普通萃取剂难奏效。 1977年Luisi等人提出反胶团萃取蛋白质 是构成反胶团的必要条件 概念 表面活性剂 具有工业开发前景的蛋白质分离技术