胶团与反胶团萃取技术
合集下载
胶团与反胶团萃取
（4）温度对蛋白质稳定性的影响
一般说来，温度的增加将使反胶团的含水量下降，因而 不利于蛋白质的溶解。
因此通过提高温度可以实现蛋白质的反萃取。然而，由 于蛋白质的活性对温度的变化较为敏感，因此该方法的应用 受到了一定程度的限制。 另外，温度会明显影响相转移的速度和效果。
（5）溶剂体系的影响 溶剂的性质(尤其是极性)对反胶团的形成和大小都有 影响。 常用的溶剂是烷烃类（正己烷、环己烷、正辛烷、 异辛烷等）。 有时也使用助溶剂，如醇类。可以调节溶剂体系的 极性，改变反胶团的大小，增加蛋白质的溶解度。
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。
反胶团萃取的本质仍是液-液有机溶剂萃取， 但与一般有机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相中形成的反胶团，从 而在有机相内形成分散的亲水微环境，使物质在 有机相内存在于反胶团的亲水微环境中。
胶团和反胶团萃取要点
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。
（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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
反胶团萃取技术
2） 中空纤维膜 中空纤维管是另一类被广泛用于液-液分离的膜萃取器。它具 有很大的比表面积，且与反胶团技术相结合能减少蛋白质的失活， 是一项很有实用前景的生物分离技术。
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。
二、反胶团的形成
3、反胶团的物理化学特性 1）反胶团的临界胶团浓度 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（CMC）。大多数表面活性剂的CMC在 0.1~1.0mmol/L之间。 2）反胶团含水率W 0： W0 是指有机相中水和表面活性剂的摩尔浓度之比。即 ：
W0 =
பைடு நூலகம்
水相pH值的影响
表面活性剂的极性头朝向反胶团的内部，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，通过改变水相pH值可 改变蛋白质的表面电荷。 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。 通过改变水相pH，由于静电斥力，可使蛋白质从反胶团相反萃 取到水相中。
五、反胶团萃取设备
1、膜萃取器 膜萃取器有管状超滤膜和中空纤维膜两种。 1）管状超滤膜 用管状陶瓷超滤膜截留含有磷 脂酶的反胶团，实现了对生物产品 的部分分离。 含有磷酯酶的发酵液经过泵进 入到陶瓷超滤膜组件中，磷酯酶被 截留在膜内，萃余相则返回到反应 器，从而实现磷酯酶的分离。
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。
二、反胶团的形成
3、反胶团的物理化学特性 1）反胶团的临界胶团浓度 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（CMC）。大多数表面活性剂的CMC在 0.1~1.0mmol/L之间。 2）反胶团含水率W 0： W0 是指有机相中水和表面活性剂的摩尔浓度之比。即 ：
W0 =
பைடு நூலகம்
水相pH值的影响
表面活性剂的极性头朝向反胶团的内部，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，通过改变水相pH值可 改变蛋白质的表面电荷。 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。 通过改变水相pH，由于静电斥力，可使蛋白质从反胶团相反萃 取到水相中。
五、反胶团萃取设备
1、膜萃取器 膜萃取器有管状超滤膜和中空纤维膜两种。 1）管状超滤膜 用管状陶瓷超滤膜截留含有磷 脂酶的反胶团，实现了对生物产品 的部分分离。 含有磷酯酶的发酵液经过泵进 入到陶瓷超滤膜组件中，磷酯酶被 截留在膜内，萃余相则返回到反应 器，从而实现磷酯酶的分离。
反胶束萃取技术及应用
参考文献
[ 5 ] RAHAMAN R S , HATTON T A.Structuralcharacterization of α- chymotrypsin - containing AOT reversed micelles [J ] . J Phys Chem , 1991 ,95 : 1 799 - 1 811. [ 6 ] GIOVENCO S , VERHEGGEN F , LAANE C1Purification of intracellular enzymes fromwhole bacterial cells using reversed micelles [J ] . Enzyme Microb Tech , 1987 , 9 : 470 - 473. [7 ] 姜竹茂, 刘德臣, 一种新型的蛋白质分离技术———反胶 团萃取 [J ] . 山东化工, 1999 (2) : 28 - 29. [8] 陈复生, 赵俊庭. 利用反胶团萃取技术同时分离植物蛋白和 油脂 [J ] . 食品科学, 1997 , 18 (8) : 42 - 46.
参考文献
[1] 谷磊, 白姝, 孙彦. 反胶团系统及蛋白质萃取过程研究进 展[J ] .化工进展, 1998 (5) : 19 - 23. [2] Luisi P L , GiominiM , PileniM P. Reversed micelles as hosts for proteins and small molecules [ J ] . Biochim Biophys Acta , 1988(947) : 209～246. [3] Martinek K, Klyachko N L , KabanovA V , et al. Micellar Enzymology : its relation to membranology[ J ] . Biochem. BiophysActa , 1989(981) : 161～172. [4] Kohsaku Kawakami ,Makoto Harada. Mechanism of protein solubilization in sodium bis-2 (2-ethylhexyl) sulfosuccinate water-in-oil microemulsion[ J ] . Colloids and Surfaces, 1996 (109) : 217～233.
胶团、反胶团萃取
1、胶团的形成及特性
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）。
特性：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。
精选可编辑ppt
4
水 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”
极性 “头”
非极性的 “核”
精选可编辑ppt
非极性 “尾” 5
2、反胶团的形成及特性
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。 特性：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。
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 （CMC）。
大多数在0.1~1.0mmol/L之间。 CMC 与表面活性剂的种类有关。
见下表
精选可编辑ppt
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。
反胶团萃取分离技术
将含有反胶团的有机溶 剂与蛋白hi粉末一起搅拌， 是蛋白质进入反胶团中。 这种方法主要用于非水 溶性蛋白质的溶解。
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
反胶团萃取分离
冯博
14268036
胶团——是双亲（既亲水又亲有机溶剂）
物质[表面活性剂]，在水或有机溶剂中自 发形成的聚集体。
Leabharlann Baidu
胶团的形成——向水溶液中加入的表面活性剂达到
一定浓度时，就会形成表面活性剂的聚集体，即胶团。 胶团的形成是表面活性剂自聚集的结果，是热力学稳定体系。
胶团的分类
正胶团——是在机型溶液中形成的，其 亲水的极性向外指向极性溶液（比如 水），疏水性（亲油性）的非极性“尾” 向内相互聚集在一起。
将含有蛋白质额水溶液直接注 入到含有表面活性剂的非极性有机 溶剂中，而后进行搅拌形成透明溶 液。 优点：过程快、可以较好的控 制反胶团的平均直径和含水量。
将含有蛋白质的水相 与含有表面活性剂的有机 相相互接触，在缓慢叫板 下将一部分的蛋白质转入 有机相中。 这种方法可以在有机溶 剂相中得到较高的蛋白质 浓度。
反胶团萃取
在吸附过程,气体或液体中的分子、原子或离 子传递到吸附剂固体的内外表面,依靠键或微弱的 分子间力吸着于固体上。解吸是吸附的逆过程。
吸附操作是一种古老的技术。人们发现早在两千多 年前西汉古墓中就用木炭吸湿防潮，这说明当时已了解 到木炭有很强的吸湿作用。20世纪50年代前，因吸附剂 种类少，常用的只有酸性白土、硅藻土和活性炭等几种， 选择吸附的能力低，只限于脱色、脱臭、吸湿、干燥等 小型的操作过程。20世纪60年代以来，随着性能优良的 吸附剂的不断开发(如合成沸石、活性氧化铝、分子筛等) 以及各行各业分离要求的不断提高，使吸附分离技术得 到了迅速发展，成为完整的单元操作过程。目前，吸附 分离技术已经在轻工、炼油、化工、食品、环保等许多 领域得到了广泛的应用。
实验中观察到,对于大多数表面活性剂,要形成胶团,存 在一个临界胶团浓度(CMC),即要形成胶团所必需的表面 活性剂的最低浓度。低于此值则不能形成胶团。这个数 值可随温度、压力、溶剂和表面活性剂的化学结构而改 变,一般为0.1~1.0mmol/L。
2、反胶团中生物分子的溶解
由于反胶团内存在微水池这一亲水微环境,可溶解氨基酸、肽和蛋 白质等生物分子。因此,反胶团萃取可用于氨基酸、肽和蛋白质等生物 分子的分离纯化,特别是蛋白质类生物大分子。对于蛋白质的溶解方式, 已先后提出了四种模型,见图。图(a)为水壳模型;(b)为蛋白质中的疏水 部 分直接与有机相接触;(c)为蛋白质被吸附在胶团的内壁上;(d)为蛋白 质的疏水区与被几个反胶团的表面活性剂疏水尾发生作用,并被反胶团 所溶解。上述四种模型中,现在被多数人所接受的是水壳模型,尤其对 于亲水性蛋白质。因为弹性光散射等许多实验研究均间接地证明了水 壳模型的正确性。由图可知,在水壳模型中,蛋白质居于“水池”的中 心,而此水 壳层则保护了蛋白质,使它的生物活性不会改变。
吸附操作是一种古老的技术。人们发现早在两千多 年前西汉古墓中就用木炭吸湿防潮，这说明当时已了解 到木炭有很强的吸湿作用。20世纪50年代前，因吸附剂 种类少，常用的只有酸性白土、硅藻土和活性炭等几种， 选择吸附的能力低，只限于脱色、脱臭、吸湿、干燥等 小型的操作过程。20世纪60年代以来，随着性能优良的 吸附剂的不断开发(如合成沸石、活性氧化铝、分子筛等) 以及各行各业分离要求的不断提高，使吸附分离技术得 到了迅速发展，成为完整的单元操作过程。目前，吸附 分离技术已经在轻工、炼油、化工、食品、环保等许多 领域得到了广泛的应用。
实验中观察到,对于大多数表面活性剂,要形成胶团,存 在一个临界胶团浓度(CMC),即要形成胶团所必需的表面 活性剂的最低浓度。低于此值则不能形成胶团。这个数 值可随温度、压力、溶剂和表面活性剂的化学结构而改 变,一般为0.1~1.0mmol/L。
2、反胶团中生物分子的溶解
由于反胶团内存在微水池这一亲水微环境,可溶解氨基酸、肽和蛋 白质等生物分子。因此,反胶团萃取可用于氨基酸、肽和蛋白质等生物 分子的分离纯化,特别是蛋白质类生物大分子。对于蛋白质的溶解方式, 已先后提出了四种模型,见图。图(a)为水壳模型;(b)为蛋白质中的疏水 部 分直接与有机相接触;(c)为蛋白质被吸附在胶团的内壁上;(d)为蛋白 质的疏水区与被几个反胶团的表面活性剂疏水尾发生作用,并被反胶团 所溶解。上述四种模型中,现在被多数人所接受的是水壳模型,尤其对 于亲水性蛋白质。因为弹性光散射等许多实验研究均间接地证明了水 壳模型的正确性。由图可知,在水壳模型中,蛋白质居于“水池”的中 心,而此水 壳层则保护了蛋白质,使它的生物活性不会改变。
胶团和反胶团萃取
（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。 从原理上，可当做“液膜”分离操作的一种。 如下图所示 ：
（3）助表面活性剂的影响 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。
（4）溶剂体系的影响 溶剂的性质，尤其是极性，对反胶团的形成和大小 都有影响。 常用的溶剂有：烷烃类（正己烷、环己烷、正辛烷 、异辛烷等）。 有时也使用助溶剂，如醇类。可以调节溶剂体系的 极性，改变反胶团的大小，增加蛋白质的溶解度。
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；
第八章、反胶团萃
助表面活性剂
亲和助剂：在反胶团中导入与目标蛋白有特异亲和作用的 助剂可形成亲和反胶团。亲和助剂的极性头是一种亲和配 基，可选择性地结合目标蛋白，该系统使蛋白质的萃取率 和选择性大大提高。而且可使操作参数(如pH值、离子强 度)的范围变宽。 水相pH值：pH值对蛋白质萃取过程的影响主要体现在改变 蛋白质的表面电荷上。一定条件下，当原料相pH值小于蛋 白质的等电点(PI)时，蛋白质表面带正电，如选用的反胶 团内核带负电，蛋白质会在静电作用下由水相转入反胶团 相，从而实现不同PI的蛋白质分离。一般说来，不同蛋白 质达到最大萃取率时原料液pH值偏离蛋白质PI的程度不一 样，但pH偏离PI较远时，由于强烈的静电作用，表面活性 剂吸附于蛋白质表面，在两相界面形成蛋白质一表面活性 剂不溶凝聚物，蛋白质变性严重。
一、概述
反胶团(Reversed Micelles)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；
1、反胶团萃取原理
2、蛋白质的溶解
3、反胶团萃取
1） 氨基酸分离特性 2）酶、蛋白质萃取特性 ①静电性相互作用 ②立体性相互作用 ③其他的相互作用
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。
第八章反胶束萃取ppt课件
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
（2）阳离子型 ①CTAB(cetyl-methyl-
ammonium bromide)溴化十六烷 基三甲胺/十六烷基三甲基胺溴
第二节 反胶团的形成
②DDAB(didodecyldimethyl ammonium bromide)溴化十二烷 基二甲铵
第二节 反胶 团的形成
③TOMAC (triomethy lammoniu m chloride) 氯化三辛 基甲铵
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。
第二节 反胶团的形成
第二节 反胶团的形成
这种表面活性剂容易获得，其特 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。
二、反胶团的特异性功能： (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
反胶团萃取
除此以外，还应考虑形成反胶团及使反胶 团变大(由于蛋白质的进入)所需的能量的大 小以及反胶团内表面的电荷密度等因素， 这些都会对萃取产生影响。
• 增大表面活性剂的浓度可增加反胶团的 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。
• 反胶团内的水由于表面活性剂分子极性 头电离具有很高的电荷浓度，因此“水池” 中水的pH值不同于主体水的pH值。
• 这一结论对于在反胶团内固定蛋白质的 研究尤为重要。
§3 反胶团萃取蛋白质的过程
蛋白质进入反胶团溶液是一种协同过程， 即在宏观两相(有机相和水相)界面间的表面 活性剂层，同邻近的蛋白质发生静电作用 而变形，接着在两相界面形成了包含有蛋 白质的反胶团，此反胶团扩散进入有机相 中，从而实现了蛋白质的萃取。
• 因此，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。
(4)溶剂体系的影响
溶剂的性质，尤其是极性，对反胶团的形 成和大小都有很大的影响，常用的溶剂有 烷烃类(正己烷、环己烷、正辛烷、异辛烷、 正十二烷等)、四氯化碳、氯仿等。有时也 添加助溶剂，如醇类(正丁醇等)来调节溶剂 体系的极性，改变反胶团的大小，增加蛋 白质的溶解度。
2.6 CMC
• 表面活性剂的临界浓度： • 表面活性剂要形成反相微胶团，在溶剂
中的浓度必须达到一定值，否则就不能形 成微胶团，这个形成微胶团所必需的最低 浓度值，叫做表面活性剂形成微胶团的临 界浓度(CMC)。
反胶团萃取技术-现代分离技术
通常用于形成反胶团系统的表面活性 剂主要有阴离子型、阳离子型和非离子型 三种。 常用阴离子型表面活性剂有二（2-乙 基己基）琥珀酸酯磺酸钠， 常用阳离子型表面活性剂有三辛基甲 基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、双十 六烷基二甲基溴化铵等季铵盐。 常用非离子型表面活性剂单独形成反 胶团的研究很少，主要有Span-60、 Tween-85等表面活性剂。
生物物质的反胶团相的制备 1.相转移法 2.注射法 3.溶解法பைடு நூலகம்
影响反胶团萃取的因素 表面活性剂 助表面活性剂 水相pH值 水相离子浓度 温度 相比
三.反胶团萃取技术的应用
1.蛋白质和酶 2.抗生素 3.氨基酸
反胶团萃取技术
一.反胶团的形成与特点 二.反胶团萃取技术 三.反胶团萃取技术的应用
姓名：刘琰
学号：120111222
一. 反胶团的形成与特点
反胶团是一种双亲物质（表面活性剂），在非 极性有机溶剂中浓度超过临界胶团浓度时自发形成 的疏水尾向外，溶于有机溶剂，而亲水头部向内的 纳米级聚集体，又称反胶束、逆胶束，是一种低水 含量的油包水微胶液。
反胶团体系
1.单一反胶团体系 2.混合反胶团体系 3.亲和反胶团体系
二.反胶团萃取技术
该技术包括两个过程， 萃取过程 反萃取过程
反胶团分离生物物质的特点：
⑴反胶团选择性好、分离效率高。 ⑵反胶团分离速度快，兼具分离、提纯和 浓缩的特点。 ⑶ 反胶团分离条件温和，能使生物物质保 持较高的活性收率。 ⑷反胶团分离料液处理简单，操作方便， 有机溶 剂可循环使用，降低了成本。
第11章 反胶团萃取
（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。
5影响反胶团萃取的主要因素
蛋白质的萃取， 蛋白质的萃取，与蛋白质的表面电荷和反胶束内表面 电荷间的静电作用 以及反胶束的大小有关 静电作用， 有关。 电荷间的静电作用，以及反胶束的大小有关。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
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。
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；
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
Βιβλιοθήκη Baidu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。
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。
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。
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。
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；
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
Βιβλιοθήκη Baidu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。
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。