胶团与反胶团萃取技术
胶团和反胶团萃取要点
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。
◘ 蛋白质进入反胶团溶液是一协同过程。在有机溶 剂相和水相两宏观相界面间的表面活性剂层 ,同 邻近的蛋白质分子发生静电吸引而变形 ,接着两 界面形成含有蛋白质的反胶团 ,然后扩散到有机 相中 ,从而实现了蛋白质的萃取。(可能机理） ◘ 改变水相条件 (如pH值、离子种类或离子强度 ) ,又可使蛋白质从有机相中返回到水相中 ,实OT需要6~8个水分
子，而其它水分子则不受束缚，可与普通水一样自由流动 。
故当W > 16时，“水池”中的水逐渐接近主体水相粘 度，胶团内也形成二重电荷层。
见下图。
假定反胶团为球形（除了W或表面活性剂浓度很 大外），反胶团平均直径dm的增加和W的增加基本成 正比，W=0~50之间，dm=2~30nm。
向）胶团。
水
极性头
正胶团是在极性溶液中形成的，
其亲水性的极性端向外指向极 性（如水）溶液，疏水性的非 极性“尾”向内相互聚集在一
非极性的核 非极性尾
起。
反胶团是两性表面活性 剂在非极性有机溶剂中 亲水性基团自发的向内 聚集而成，内含微小水 滴，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。
反胶团的分类
1、单一表面活性剂反胶团体系： 是指在使用时无须加入助剂的表面活性剂，具有多条中等长度的烷 基尾和一个较小的极性头。
A、 阴离子型，如AOT。该体系结构简单和稳定，反胶团体积较大 ，适用于等电点较高的、相对分子量较小的蛋白质的分离；
B、阳离子型，如CTAB，DAP等。该体系适用于等电点较低的、相对 分子量较大的蛋白质的分离； 分子量更大的蛋白质，但这类体系容易乳化。 C、非离子型表面活性剂，能形成更大的反胶团体系，能分离相对
反胶团萃取技术
五、反胶团萃取设备
2、离心萃取器
反胶团溶液-水-蛋白质所组成的萃取体系，由于表面活性剂的 存在，界面张力低，易乳化。另外，由于萃取的目标产物是蛋白质， 易变性失活。为了尽量避免蛋白质的变性，应尽量缩短操作时间， 因而反胶团离心萃取是一项很合适的蛋白质萃取分离技术。
5、反胶团溶解作用的推动力
（1）表面活性剂与蛋白质的静电相互作用； （2）反胶团与生物分子间的空间排阻作用； （3）疏水性相互作用。
三、反胶团萃取技术
1、反胶团萃取原理
从宏观上看反胶团萃取，是溶质在有机相－水相间的分配萃取，和普通的 液液萃取在操作上具有相同特征。 微观上，则是指溶质从主体水相向溶解于有机溶剂相中的反胶团微水相中 的分配萃取。
1）喷淋塔萃取器 喷淋塔是一种应用广泛的液-液微分萃取设备，具有结构简单 和操作弹性大等优点，在反胶团萃取方面受到了人们的关注。尤为 重要的是，当用于含有表面活性剂的反胶团体系时，所需输入的能 量很低，故不易乳化，从而缩短了相分离时间。但喷淋塔的缺点是 连续相易出现轴向反混，从而降低萃取效率。
五、反胶团萃取设备
四、反胶团萃取技术的应用
适合在超临界CO2 中形成反胶团的表面活性剂的三个标准:
1) 表面活性剂尾端应具有高亲 CO2 性。这要求内聚能较低。CO2 尾端相互作用较强,以促进在CO2 中的分布, 包围水界面的弯曲度。 还有胶团- 胶团相互作用较弱。 2) 表面活性剂的极性头端不能过于分散,尾端最好有多条分支, 以促 进在水和 CO2 界面形成分散的空间结构。 3) 表面活性剂头端应和水形成氢键,作为聚集的动力。否则,表面活 性剂在CO2 中可能形成凝相而不是反胶团。 聚- ( 六氟环氧丙烷)是目前发现的最亲CO2 的可溶性聚合物。
反胶团萃取技术
反胶团萃取法，亦称“逆胶束萃取法”。
利用反相微胶团在油相中形成的亲水空穴能选择性地溶解某些蛋白质分子的特性,来分离萃取蛋白质分子的一种方法。
反相微胶团是指油相中表面活性剂浓度超过临界胶团浓度后,在非极性油溶液中形成的聚集体,其内腔由表面活性剂分子的亲水头构成,外面被伸向连续油相的憎水尾部所包围,这种结构使其在连续油相中形成了许多亲水空穴,水相中的极性分子有可能溶解在油相中。
如水相中含有几种蛋白质,可调节系统的条件,使某些蛋白质溶于胶团中,而其他蛋白质则不能,以此达到分离的目的。
该法已成功地通过控制pH和氯化钾浓度,实现了α-核糖核酸酶、细胞色素C和溶菌酶的分离以及α-淀粉酶的连续萃取和反萃取操作。
反胶团萃取的原理
反胶团萃取的原理胶团是一种由胶原蛋白和其他蛋白质组成的胶体颗粒，它在食品加工和制备中具有重要的作用。
然而，在某些情况下，我们需要将胶团从食品中去除，这就需要用到反胶团萃取技术。
反胶团萃取的原理主要是利用一定的物理或化学手段，将胶团从食品中分离出来。
本文将介绍反胶团萃取的原理及其应用。
首先，反胶团萃取的原理涉及到胶团的特性。
胶团在溶液中通常呈现为胶态，其粒径较大，表面带有电荷，因此在溶液中具有一定的稳定性。
为了实现反胶团的萃取，我们需要破坏胶团的稳定性，使其聚集成团，从而可以被分离出来。
其次，反胶团萃取的原理可以通过改变溶液的物理条件来实现。
例如，可以通过调节溶液的pH值，改变离子强度，或者调节温度来破坏胶团的稳定性。
在酸性条件下，胶原蛋白的电荷状态会发生改变，从而导致胶团的聚集。
另外，通过加热或者冷却溶液，也可以改变溶液中胶团的稳定性，使其聚集成团。
此外，反胶团萃取的原理还可以通过添加特定的化学物质来实现。
例如，可以添加盐类、有机溶剂、蛋白酶等物质来改变溶液中胶团的性质，从而实现胶团的聚集和分离。
这些化学物质可以改变胶团表面的电荷状态，破坏其稳定性，使其聚集成团，便于分离。
最后，反胶团萃取的原理还可以通过物理手段来实现。
例如，可以利用超声波、高压处理、离心等方法来破坏胶团的稳定性，使其聚集成团，便于分离。
这些物理手段可以有效地改变胶团的结构和性质，从而实现胶团的萃取。
综上所述，反胶团萃取的原理主要是通过改变溶液的物理和化学条件，破坏胶团的稳定性，使其聚集成团，从而实现胶团的分离。
这种技术在食品加工和制备中具有重要的应用，可以有效地改善食品的质量和口感。
希望本文对反胶团萃取的原理有所帮助，谢谢阅读！。
反胶团萃取的个人总结
（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。
（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。
推动力
影响因素
与溶剂萃取相比较优缺点
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；
反胶团萃取
一．胶团与反胶团的形成
胶团：将表面活性剂溶于水，当其浓度超过临界胶团浓度（CMC）时，表面活性剂就在水溶液中聚集在一起形成的聚集体。
反胶团：与此类似，将表面活性剂溶于有机溶剂中，当超过某一个数值，表面活性剂就在有机溶剂中形成反胶团，也称反微团或者反胶束。
与在水溶液中不同的是，有机溶剂内胶团的表面活性剂分子的疏水尾部向外，溶于有机溶剂，而亲水头部向内。
反胶团取的本质仍是液液有机溶剂萃取。
正胶团：
表面活性剂的极性头朝外，疏水的尾部朝内，中间形成非极性的“核”
反胶团：
表面活性剂的极性头朝内，疏水的尾部向外，中间形成极性的“核”
发展历程
基本原理
工业流程及其设备
应用方向
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；
萃取技术—反胶团萃取技术(药物分离纯化课件)
反胶团萃取原理--反胶团萃取技术（萃取技术）
3.影响反胶团萃取蛋白质的主要因素 （2）离子强度对萃取率的影响
离子强度的影响主要是由离子对表面电荷的屏蔽作用所决定的：
a.离子强度增大后，使反胶团内表面的双电层变薄，减弱了蛋白质与反胶团内表面 之间的静电吸引，从而减少蛋白质的溶解度； b.反胶团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 胶团变小，从而使蛋白质不能进入其中； c.离子强度增加时，增大了离子向反胶团内“水池”的迁移并取代其中蛋白质的倾 向，使蛋白质从反胶团内被盐析出来； 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。
环己烷
磷脂酰乙醇胺 苯、庚烷
概述--反胶团萃取技术（萃取技术）
2.反胶团的构造
（3）助表面活性剂
蛋白质的分子量往往很大，超过几万或几十万，使表面 活性剂形成的反胶团的大小不足以包容大的蛋白质，而 无法实现萃取，此时加入一些非离子表面活性剂，使它 们插入反胶团结构中，就可以增大反胶团的尺寸，溶解 相对分子质量较大的蛋白质。
（3）有机相内反胶团中微水相体积最多仅占有机相的几个百分点，所以它同时也是一个浓缩操作。
反胶团萃取原理--反胶团萃取技术（萃取技术）
3.影响反胶团萃取蛋白质的主要因素
（1）水相pH值对萃取的影响 表面活性剂的极性头是朝向反胶团的内部，使反胶团的内壁带有 一定的电荷，而蛋白质是一种两性电解质，水相的pH值决定了蛋白 质分子表面可电离基团的离子化程度，当蛋白质所带电荷与反胶团 内所带电荷的性质相反时，由于静电引力，可使蛋白质转移到反胶 团中；相反，当水相pH大于等电点时，由于静电斥力，使溶入反胶 团的蛋白质反向萃取出来，实现了蛋白质的反萃取。
反胶团萃取的原理
反胶团萃取的原理
胶团是一种由胶原蛋白和其他蛋白质组成的三维网络结构，广泛存在于动物组
织中，如皮肤、骨骼、软骨等。
在医学和生物工程领域，胶团的提取和分离是一项重要的技术，而反胶团萃取则是其中的一种关键方法。
反胶团萃取的原理基于胶团的特性，利用化学或物理手段将胶团从生物组织中
提取出来。
其过程主要包括预处理、溶解、分离和纯化等步骤。
首先，预处理阶段是为了改变胶团所处的环境，使得其易于被溶解和分离。
这
一步通常包括清洗、去除杂质和改变PH值等操作，以提高后续步骤的效率。
接下来是溶解步骤，通过加入适当的溶剂或改变温度、压力等条件，使得胶团
分子间的相互作用减弱，从而使胶团逐渐溶解于溶液中。
这一步需要根据胶团的特性和所处的生物组织来选择合适的溶解条件，以避免对胶团结构和性质的破坏。
随后是分离步骤，将溶解的胶团与其他生物组织成分分离开来。
这一步通常采
用离心、过滤、沉淀等方法，将胶团从溶液中分离出来，并去除残余的杂质和溶剂。
最后是纯化步骤，通过进一步的化学或物理处理，去除残余的杂质和溶剂，使
得提取的胶团达到所需的纯度和活性。
这一步通常包括柱层析、凝胶过滤、超滤等技术，以获得高纯度的胶团制品。
总的来说，反胶团萃取的原理是通过一系列的预处理、溶解、分离和纯化步骤，将胶团从生物组织中提取出来，并获得所需的纯度和活性。
这项技术在医学、生物工程和食品工业等领域具有重要的应用前景，为胶团的利用和开发提供了重要的技术支持。
反胶团萃取的原理
反胶团萃取的原理
反胶团萃取是一种从溶液中去除胶体颗粒的方法。
它利用与胶体颗粒相反的电荷特性，通过添加电荷相反的染料或胶体颗粒，使胶体颗粒与添加剂发生吸附作用，形成重叠反胶团结构。
这些重叠的反胶团结构会相互吸引，从而形成更大的聚集体，使胶体颗粒变得更易沉淀。
该方法的原理是通过添加电荷相反的剂量，改变胶体颗粒表面的电荷性质。
胶体颗粒通常具有带负电或带正电的表面电荷分布，造成它们在溶液中的稳定分散。
当添加具有相反电荷的反胶团剂，如阳离子染料或阳离子胶体颗粒时，这些反胶团剂会吸附到胶体颗粒表面，改变胶体颗粒电荷的分布。
反胶团剂与胶体颗粒的吸附作用导致胶体颗粒之间的吸引力增强，形成更大的组块。
这些组块比起单个胶体颗粒更重，因此在重力或离心力的作用下更容易沉淀。
此外，重叠的反胶团结构还可以通过减少胶体颗粒与溶剂之间的接触面积，进一步促进沉淀。
反胶团萃取方法简单易行，并且可以有效地去除溶液中的胶体颗粒。
通过调整反胶团剂的剂量和溶液的pH值等条件，可以
控制胶体颗粒的去除效果。
然而，需要注意的是，该方法可能对一些溶液中的其他成分产生影响，因此在具体操作中需要仔细考虑和控制实验条件。
5.1-5.3 双水相、反胶团、凝胶萃取技术
B
高 聚 物 B 质 量 分 数 (%)
T
VB/VA=DM/MT
系线
M VB
C
D VA
双节线
A
高聚物A质量分数(%)
高聚物A、B双水相系统相图
在系线上各点处系统的总浓度不同，但均分成 组成相同而 体积不同的两相。两相的体积近似服从杠杆规则，即
VB/VA=DM/MT
系线的长度是衡量两相间相对差别的尺度，系线越长，两相 间的性质差别越大，反之则越小。当系线长度趋向于零时，即 在双节线上C点，两相差别消失，任何溶质在两相中的分配系数 均为1，因此C点称为临界点(critical point)。
德大学的Albertsson重新发现此体系并第一次用来提取生物物质。
1979年，Kula和Kroner等人将双水相体系用于从细胞匀浆液中提 取酶和蛋白质，使胞内酶的提取过程大为改善。此后，对于双水 相体系的研究和应用逐步展开并取得很大进展。在提纯有生理活 性的生物物质方面，与其他提取方法相比，它具有许多优势。现
在双水相萃取已被广泛用于蛋白质、酶、核酸、病毒、细胞、细
胞器等生物产品的分离和纯化，并逐步向工业化生产迈进，展现 了在食品工业、生物学研究和生物工程方面的巨大应用前景。
• 双水相现象是当两种聚合物或一种聚合物与一种 盐溶于同一溶剂时，由于聚合物之间或聚合物与 盐之间的不相容性，当聚合物或无机盐浓度达到 一定值时，就会分成不互溶的两相。
5.生物产品萃取技术
萃取的基本概念
①萃取: 溶质从料液转移到萃取剂的过程。
溶剂萃取概述
当含有生化物质的溶液与互不相溶的第二相接触时，生化物质倾
向于在两相之间进行分配，当条件选择得恰当时，所需提取的生
化物质就会有选择性地发生转移，集中到一相中，而原来溶液中 所混有的其它杂质（如中间代谢产物、杂蛋白等）分配在另一相 中，这样就能达到某种程度的提纯和浓缩。 ②反萃取：溶质从萃取剂转移到反萃剂的过程。 在完成萃取操作后，为进一步纯化目标产物或便于下一步分离操作 的实施，将目标产物从有机相转入水相的操作就称为反萃取
反胶团萃取分离技术
———反胶团的含水率W值
W=C水/C表
即“水池”中溶入水与表面活性剂的摩尔 质量之比。
实验证明，当W过大（W>16）时，微水相就会与水的粘度相当， 反胶团内会形成双电层； 相反，当W过小时（W<6-8），“水池”中的水与表面活性剂发 生水化合，粘度大，流性差，且反胶团半径小，不易萃取蛋白质。
指两种或者两种以上的表面活性剂构成的体系。
混合表面活性剂反胶团体系对蛋白质有更高的分离效率
体系中除了有组成胶团的表面活性剂外，还有具 有亲和特性的助剂
亲和配基与目标蛋白质有特异的结合能力，一般极少量亲和配基 的加入会让萃取蛋白质的选择性大大提高。
制备反胶团系统的方法
注入法（注射法） 相转移法 溶解法
反胶团常用表面活性剂： • 阴离子型：双-2-乙基乙基硫代琥珀酸（适 合于小分子蛋白质萃取，分子量<30kDa） • 阳离子型：氯化三辛基甲铵，十六烷基三 甲基溴化铵 • 非离子型：吐温85
反胶团形状多为圆形或近似 圆形，有时也为柱状。
反胶团半径一般为10~100nm。
离子的种类与浓度
溶剂的种类与浓度
反胶团体系的分类
单一表面活性剂反胶团体系 混合表面活性剂反胶团体系
亲和反胶团体系
在使用时无需加入助剂的表面活性剂，具有多条中 等长度长度的烷基尾和一个较小的极性头。 阴离子型：如AOT(双-2-乙基乙基硫代琥珀酸)，该体 系结构简单、稳定，反胶团体积相对较大，适合于等 电点较高的相对分子量较小的蛋白质的分离。 阳离子型：如CTAB（十六烷基三甲基溴化铵），该体 系适用于等电点较低的相对分子量较大的蛋白质的分 离。 非离子型：能形成更大的反胶团体系，能分离相对分 子量更大的蛋白质，但这类体系更容易乳化。
胶团与反胶团萃取
反胶团萃取 （reverse micellar extraction）
极性的“核”
反 向 胶 团 非极性有机溶剂
反胶团内 溶解的水 称为微水 相或水池
反胶团萃取技术的产生
传统的分离方法，如液-液萃取技术很 难应用于对生化产品（如蛋白质、氨基酸 、抗生素等）的提取与分离，原因在于这 类物质多数不溶于非极性有机溶剂，或与 有机溶剂接触后会引起变性和失活；而盐 析、沉淀、层析、电泳等生化分离方法又 不能实现连续和放大操作。 因此，针对这两大难题，在20世纪70 年代中期反胶团萃取技术就发展起来了。
不同蛋白质具有 不同的等电点， 可调节pH,分离 不同蛋白质，但 要注意避免蛋白 质的变性。
（2）水相离子强度的影响
a：离子强度影响到反胶团内壁的静电屏蔽程度，增 大离子强度可降低蛋白质分子和反胶团内壁的静电作 用力。 b：增大离子强度可减小表面活性剂极性头之间的相 互斥力，使反胶团变小。
蛋白质性质不同， 其在反胶团相中溶 解度达到最低时所 对应最小离子强度 也不相同，利用这 种差别，即可实现 不同蛋白质间分离 和浓缩。
胶团萃取与反胶团萃取
Review
胶团概念
当向水溶液中加入表面活性剂达到一定浓度
(CMC)时，会形成表面活性剂聚集体。
胶团萃取（micellar extraction）
水
正 向 胶 团 非极性“尾”
极性“头”
非极性的“核”
胶团萃取是被萃取物以胶团或者胶体形式从水相 被萃取到有机相的溶剂萃取方法。 胶团萃取多用于无机物萃取，但也用于有机物 萃取。 被萃取物主要限于金、银、硫酸钡等，溶剂主 要限于氯仿、四氯化碳和乙醚等。
反胶团萃取使用最多的是阴离子型AOT
极性基团 较小，所 形成的反 胶团空间 较大，利 于生物大 分子进入
反胶团萃取的原理及应用
反胶团萃取的原理及应用1. 背景介绍反胶团萃取是一种从混合物中分离和纯化胶团的方法。
胶团是由胶束组成的自组装体，其直径通常在1到100微米之间。
胶团在各种领域中具有广泛的应用，如医药、食品、化工等。
反胶团萃取是一种快速高效的方法，因此受到了广泛的关注。
2. 原理反胶团萃取的原理是通过添加适当的反胶团剂来破坏胶团的结构，从而使胶团分解为胶束和溶液中的其他成分。
反胶团剂的选择非常重要，它必须能够与胶团内的成分相互作用，从而引起胶团的破坏。
常用的反胶团剂包括表面活性剂、有机溶剂等。
3. 反胶团萃取的步骤反胶团萃取一般包括以下几个步骤：3.1 添加反胶团剂将适量的反胶团剂加入混合物中。
反胶团剂的添加量应根据胶团的性质和目标分离物的特性进行优化。
3.2 搅拌混合通过搅拌或者其他形式的混合作用，使反胶团剂与混合物中的胶团充分接触和作用。
3.3 胶团破坏反胶团剂的作用下，胶团结构被破坏，形成胶束和溶液中的其他成分。
3.4 分离采用物理或化学方法，将胶束与溶液中的其他成分进行分离，如离心、过滤、萃取等。
3.5 再生可对胶体溶胶体系进行再生，以减少废弃物的产生和资源的浪费。
4. 应用反胶团萃取在许多领域中具有广泛的应用，如下所示：4.1 食品工业反胶团萃取可用于分离和纯化食品中胶团的成分，如乳蛋白、植物蛋白等。
这对于食品加工中的产品改进和质量控制非常重要。
4.2 医药领域反胶团萃取可用于药物的纯化和制备。
通过反胶团萃取，可以从复杂的混合物中分离出目标药物，提高纯度和药效。
4.3 化工工业反胶团萃取可用于分离和纯化化工原料和中间体。
通过优化反胶团剂的选择和添加量，可以高效、快速地分离出目标物质。
4.4 环境保护反胶团萃取可用于处理废水中的胶团和悬浮物。
通过破坏胶团结构，可以将其中的污染物和悬浮物与水体分离，达到环境保护的目的。
5. 总结反胶团萃取是一种高效、快速的分离和纯化方法。
通过添加适当的反胶团剂，胶团的结构可以被破坏，从而实现目标物质的分离。
胶团和反胶团萃取
在AOT反胶团中，水合化一分子AOT需要6~8个水分
子，而其它水分子则不受束缚，可与普通水一样自由流动 。
故当W > 16时，“水池”中的水逐渐接近主体水相粘 度，胶团内也形成二重电荷层。
见下图。
假定反胶团为球形（除了W或表面活性剂浓度很 大外），反胶团平均直径dm的增加和W的增加基本成 正比，W=0~50之间，dm=2~30nm。
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。
三.影响反胶团萃取因素
（1）水相pH值的影响 表面活性剂的极性头是朝向反胶团的内部，使反胶团的内壁带有一 定的电荷，而蛋白质是一种两性电解质，水相的pH 值决定了蛋白质分 子表面可电离基团的离子化程度，当蛋白质所带电荷与反胶团内所带 电荷的性质相反时，由于静电引力，可使蛋白质转移到反胶溶入反胶团的蛋
向）胶团。
水
极性头
正胶团是在极性溶液中形成的，
其亲水性的极性端向外指向极 性（如水）溶液，疏水性的非 极性“尾”向内相互聚集在一
非极性的核 非极性尾
起。
反胶团是两性表面活性 剂在非极性有机溶剂中 亲水性基团自发的向内 聚集而成，内含微小水 滴，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。
机相。
◘ 被萃取物主要限于金、银、硫酸钡等， 溶剂主要限于氯仿、四氯化碳和乙醚等。
胶团—— 胶团是双亲（即亲水又亲油）物
第八章反胶团萃取
反胶团萃取的工艺过程
前萃取 将目的蛋白质有选择性地从发酵液中转
移到反胶团溶液中。 后萃取 再用第二种水相溶液从反胶团中将该蛋
白质萃取出来。
影响反胶团萃取的因素
溶液的pH 溶液的离子强度 表面活性剂的浓度和种类 其他（有机溶剂、助表面活性剂、温
度）
反胶团萃取的应用
纯化和分离蛋白质、氨基酸、酶、多 肽等
迅速失活的问题； ④表面活性剂往往具有细胞破壁功效，可直接
从完整细胞中提取具有活性的蛋白质和酶； ⑤成本低，溶剂可反复使用等。
反胶团的形成
反胶团的构造
当向水溶剂中加入表面活性剂时，如表面活性剂的 浓度超过一定的数值时，形成正胶团。当向非极性 溶剂中加入一定量的表面活性剂时，会形成反胶团 或反向胶团。
蛋白质溶解方式示意图
反胶团萃取蛋白质的基本原理
是从主体水相向溶解于有机溶剂相中反 胶团微水相中的分配萃取。
同时也是一个 浓缩操作。
改变水相条件 可实现反萃取。
反胶团萃取蛋白质的示意图
“水壳”模型（water-shell mode））
蛋白质向非极性溶剂中反胶团的纳米级水池 中的溶解，如图所示的四种可能。
液膜的种类
液膜根据其结构可分为多种，但具 体有实际应用价值的主要有三种：
①乳状液膜 ②支撑液膜 ③流动液膜
液膜萃取
定义
液膜是由水溶液或有机溶剂构 成的液体薄膜。利用液膜将与之不能 互溶的液体分隔开来，使其中一侧的 液体中的溶质选择性的透过液膜进入 另一侧，实现溶质之间的分离。
液膜萃取机理
单纯迁移
液膜：通常是由溶剂、表面活性剂
和添加剂制成的。溶剂构成膜基体； 表面活性剂起乳化作用，可以促进 液膜传质速度并提高其选择性；添 加剂用于控制膜的稳定性和渗透性。
第八章---反胶束萃取
第三节 生理活性物质的分离浓缩
水－AOT－异辛烷系统相图 反胶束萃取蛋白质的示意团
第三节 生理活性物质的分离浓缩
从图中可知，能用于蛋白质分离的 仅是位于底部的两相区，在此区内 的三元混合物分为平衡的两相： 一相是含有极少量有机溶剂和表面 活性剂的水相；
一相是作为萃取剂的反胶束溶液。
第三节 生理活性物质的分离浓缩
第二节 反胶团的形成
反胶团不能理解为一成不变的刚 性球，它的生成或解体、缔合数增 大或减小以及各反胶团之间的相互 作用速度很快，即反胶团的构成分 子间能发生重组现象，其过渡时间 很短，最大也仅为10-5 s。
第二节 反胶团的形成
(2)反胶团含水率W 反胶团的大小以及反胶团内微水相 的物理化学性质因反胶团含水率W 的不同而差别很大。W用水 和表面 活性剂的浓度之比来定义，即：
第二节 反胶团的形成
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。
第二节 反胶团的形成
如蛋白质及其他亲水物质能够通过螯 合作用进入此“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。
第二节 反胶团的形成
有机溶剂相中的反胶团一般 比水相中微胶团的空间尺寸小得 多，通常为球形，有些情况下也 可能成为椭球形或棒形。
第二节 反胶团的形成
(1)反胶团的临界胶团浓度 将表面活性剂在非极性有机溶剂
相中能形成反胶团的最小浓度称为 临界胶团浓度(Critical Micelle Concentration，有时简称CMC)，
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。
反胶团萃取
② 分离迅速。双水相系统(特别是聚合物/无机盐系 统)分相时间短,传质过程和平衡过程速度均很快,因此相对 于某些分离过程来说,能耗较低,而且可以实现快速分离。
③ 条件温和。由于双水相的界面张力大大低于有机 溶剂与水相之间的界面张力,整个操作过程可以在室温下 进行,因而有助于保持生物活性和强化相际传质。既可以 直接在双水相系统中进行生物转化以消除产物抑制,又有 利于实现反应与分离技术的耦合。
④ 步骤简便。大量液体杂质能够与所有固体物质同 时除去,与其他常用的固液分离方法相比,双水相分配技术 可以省去1~2个分离步骤,使整个分离过程更为经济。
初期的双水相萃取过程仍以间歇操作为主。 近年来,在天冬酶、乳酸脱氢酶、富马酸酶与青霉 素酰化酶等多种产品的双水相萃取过程中均采用 了连续操作,有的还实现了计算机过程控制。这不 仅对提高生产能力,实现全过程连续操作和自动控 制,保证得到高活性和质量均一的产品具有重要意 义, 而且也标志着双水相萃取技术在工业生产的 应用正日趋成熟和完善。
1、吸附原理和吸附剂
(1)、吸附原理
吸附剂固体之所以能够吸附流体分子,是因为固体表 面上的质点处于力场不平衡状态, 固体表面具有过剩的能 即表面能,当固体与流体分子接触时,被吸附物质与固体之 间由于某种吸附力的作用使固体与流体混合物中的某些 组分产生吸附,从而降低了表面能。吸附过程所放出的热 量,称为该物质在固体表面的吸附热。
(3)、在生物转化、化学渗透释放和电泳等中引入双 水相分配,给已有的技术赋予了新的内涵,为新分离过程的 诞生提供了新的思路。
二、吸附
反胶团萃取应用原理的综述
反胶团萃取应用原理的综述1. 引言反胶团萃取（反胶团法）是一种常用的化学分离技术，广泛用于分离和纯化化合物。
本文将综述反胶团萃取的应用原理及其在不同领域的应用。
2. 反胶团萃取原理反胶团萃取是一种基于化学反应的分离技术，其原理基于胶团形成和胶团破碎的动力学平衡。
反胶团萃取过程包括胶团的形成、添加反胶团剂、胶团的破碎、分离和纯化。
其原理可概括如下：•胶团的形成：在合适的条件下，溶液中的目标化合物会自组织形成胶团结构。
•添加反胶团剂：在胶团形成后，添加一种具有亲和性的反胶团剂，这种剂型具有与胶团中目标化合物相互作用的性质。
•胶团的破碎：反胶团剂与胶团中目标化合物发生作用，导致胶团结构的破碎。
•分离和纯化：破碎的胶团中的目标化合物可以通过各种物理和化学分离方法进行分离和纯化。
3. 反胶团萃取的应用3.1 医药领域反胶团萃取在医药领域有广泛的应用。
以下列举几个例子：•药物分离和纯化：反胶团萃取可用于分离和纯化药物，如天然产物、合成药物等。
通过调整反胶团剂的性质，可以选择性地分离目标化合物。
•药物传递系统：反胶团萃取可以用于药物传递系统的制备，通过胶团的形成和破碎，将药物包裹在胶团中，达到缓释和靶向传递的效果。
•体内药物释放控制：通过在胶团中嵌入药物，反胶团萃取可以实现对体内药物释放的精确控制，提高药物的生物利用度。
3.2 环境监测领域反胶团萃取在环境监测领域也有广泛的应用。
•水质监测：反胶团萃取可以用于水中有机污染物的提取和富集，通过胶团的形成和破碎，可以获得更高的提取效率。
•大气污染物监测：反胶团萃取可以用于大气中挥发性有机物的富集和分离，提高对空气质量的监测和评估的准确性。
3.3 食品领域反胶团萃取在食品领域也有重要的应用。
•食品安全监测：反胶团萃取可以用于食品中农药、重金属等有害物质的提取和分离，提高对食品安全的监测和评估的准确性。
•食品加工：反胶团萃取可用于提取和纯化食品中的营养物质、香味物质等，用于食品加工和调味。
第11章 反胶团萃取
有机相中一种自发形成的纳米尺度的聚集体，所以表面活 性剂是反胶团溶液形成的关键。 表面活性剂是由亲水憎油的极性基团和亲油憎水的非极 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。
阴离子表面活性剂
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
（2）反胶团的形成
若将表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中， 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) 便会在有机溶剂内形成聚集体， (CMC)， 超过临界胶束浓度(CMC)，便会在有机溶剂内形成聚集体， 这种聚集体称为反胶团。 这种聚集体称为反胶团。 （3）结构特征 a.胶团 极性头向外，非极性尾向内，形成非极性核， 胶团： a.胶团：极性头向外，非极性尾向内，形成非极性核，溶 解非极性化合物. 解非极性化合物. b.反胶团 极性头向内，非极性尾向外，形成极性核，此 反胶团： b.反胶团：极性头向内，非极性尾向外，形成极性核 此 极性核具有溶解极性物质的能力。极性核溶解水后， 极性核具有溶解极性物质的能力。极性核溶解水后，就形 成了“水池” pool)， 成了“水池”(water pool)，当含有此种反胶束的有机 溶剂与蛋白质的水溶液接触后， 溶剂与蛋白质的水溶液接触后，蛋白质及其他亲水物质能 够通过螯合作用进入此“水池” 够通过螯合作用进入此“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。 团的保护，保持了蛋白质的天然构型，不会造成失活。
3.2 临界胶团浓度 要形成胶团或反胶团溶液，表面活性剂需达到一定浓
度。临界胶束浓度是形成胶团或反胶团的表面活性剂的最 低浓度，用CMC表示。大小与表面活性剂的结构、溶剂、 温度和压力有关。
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极性基团两部分组成的两性分子。
表面活性剂的分类： 阴离子表面活性剂； 阳离子表面活性剂； 非离子型表面活性剂。
表面活性剂在溶液中开始形成胶团时的浓度称为临界胶束
浓度，简称CMC。当溶液中表面活性剂浓度低于CMC时，它 主要以单体形式，即分子或离子形式存在。表面活性剂形 成胶团后，溶液的许多物理化学质，如表面张力、摩尔电 导率、渗透压、密度、增溶性能等，在一个很窄的浓度范 围内呈现不连续变化。
从原理上，可当 做“液膜”分离操作 的一种。 如右图所示 ：
（3）溶解法 将含有反胶团（W＝3~30）的有机溶液与蛋白质固体粉末一齐搅 拌，使蛋白质进入反胶团中 。 用于非水溶性蛋白质。 该法所需时间较长，含蛋白质的反胶团体系稳定。 说明反胶团“水池”中的水与普通水的性质有区别。
二、反胶团萃取原理
从宏观上看反胶团萃取，是有机相－水相间的分配萃 取，和普通的液液萃取在操作上具有相同特征。 微观上，是从主体水相向溶解于有机溶剂相中的反胶 团微水相中的分配萃取。
表面活性剂 AOT CTAB TOMAC
有机溶剂 表面活性剂 有机溶剂 n-烃类(C6～C10)、异辛烷、 Brij60 辛烷 环己烷、四氯化碳、苯 己醇／异辛烷，己醇／辛烷
TritonX 己醇／环己烷 三氯甲烷／辛烷
磷脂酰胆碱 苯、庚烷 环己烷 磷脂酰乙醇胺 苯、庚烷
胶团分为正（向）胶团和反（向）胶团。
胶团与反胶团萃取
一、基本概念
二、萃取原理 三、影响因素 四、应用领域 五、胶团与反胶团萃取设备
一.基本概念
胶团萃取——是被萃取物以胶团或者胶体形式从水相 被萃取到有机相的溶剂萃取方法。它既可用于无机物的萃 取，也可用于有机物的萃取。
在无机物的方面：金属或其无机盐可以形成疏水胶体粒子粒子进入有
反胶团的分类
1、单一表面活性剂反胶团体系：
是指在使用时无须加入助剂的表面活性剂，具有多条中等长度的 烷基尾和一个较小的极性头。 A、 阴离子型，如AOT。该体系结构简单和稳定，反胶团体积较大 ，适用于等电点较高的、相对分子量较小的蛋白质的分离； B、阳离子型，如CTAB，DAP等。该体系适用于等电点较低的、相 对分子量较大的蛋白质的分离；
在AOT反胶团中，水合化一分子AOT需要6~8个水分子， 而其它水分子则不受束缚，可与普通水一样自由流动。 故当W > 16时，“水池”中的水逐渐接近主体水相粘度 ，胶团内也形成二重电荷层。 见下图。
假定反胶团为球形（除了W或表面活性剂浓度很大 外），反胶团平均直径dm的增加和W的增加基本成正比， W=0~50之间，dm=2~30nm。 AOT的Wmax=60，若W值再增大，反胶团溶液变浑浊， 并开始分层。
机相。
被萃取物主要限于金、银、硫酸钡等，
溶剂主要限于氯仿、四氯化碳和乙醚等。
胶团—— 胶团是双亲（即亲水又亲油）物质在水或有机溶 剂中自发形成的聚集体。
胶团的形成——当向水 溶液中加入表面活性剂 达到一定浓 度时就 会形成表面活性剂聚集 体，即胶团。
表面活性剂——是由亲水憎油的极性基团和亲油憎水的非
极性的 “核”
反微团内溶解的水称为微水相或水池
非极性 “尾”
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。
反胶团的制备
制备反胶团系统一般有以下三种方法：
（1）注入法 将含有蛋白质的水溶液直接注入到含有表面活性剂的非极性有机溶 剂中去，然后进行搅拌直到形成透明的溶液为止。 该方法过程快，并能较好地控制反胶团的平均直径和含水量。
（2）相转移法 将酶或蛋白质从主体水相转移到含表面活性剂的非极性有机溶剂中 形成反胶团-蛋白质溶液，即把含有表面活性剂的有机相和含有蛋白质 的水相接触，在缓慢的搅拌下，一部分蛋白质缓慢转入（萃入）有机相。 该过程较慢，但形成的体系处于稳定的热力学平衡状态，有利于 在有机溶剂相中获得较高的蛋白质浓度。
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。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
反胶团含水率W ：
W用水和表面活性剂的摩尔浓度之比来定义，即：
W
如表面活性剂是AOT，则
C水 C表面活性剂
W
W越大，反胶团的半径越大
C水 CAOT
当W < 6-8 时， “水池”（微水相）中水分子被表 面活性剂亲水基团强烈地束缚，其表观粘度可增大到普 通水粘度的50倍，且疏水性非常强。另外，其冰点通常 低于0℃。 这一部分水使表面活性剂的亲水性基团水合化，即 被牢固地束缚着，所以粘度很大，流动性很差。
C、非离子型表面活性剂，能形成更大的反胶团体系，能分离相对 分子量更大的蛋白质，但这类体系容易乳化。
2、混合表面活性剂反胶团体系： 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： 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。
极性头
水
正胶团是在极性溶液中形成的
，其亲水性的极性端向外指 向极性（如水）溶液，疏水
性的非极性“尾”向内相互
聚集在一起。 非极性的核 非极性尾
非极性有 机溶剂
极性“头”
反胶团是两性表面活性剂在 非极性有机溶剂中亲水性基 团自发的向内聚集而成，内 含微小水滴，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。