双水相萃取技术研究进展
双水相萃取技术研究进展
双水相萃取技术研究进展郭晶晶【摘要】双水相萃取技术作为一种新型的分离技术日益受到重视，与传统的萃取及其他分离技术相比具有操作条件温和、处理量大等优点，从而使其能广泛应用于生物工程、药物分析等领域。
本文主要介绍了双水相萃取的工艺流程，综述了近年来双水相萃取技术在生物技术、医药学、离子分离等方面的应用，展望了双水相体系的应用前景。
%Aqueous two-phase extraction was a new separation technology.Owing to its characteristics of temperate condition, simple operation , big capacity and so on , it was widely applied in biological engineering , pharmaceutical analysis and other field engineering.The process of aqueous two -phase extraction technology was discussed , and the classification and application of aqueous two -phase extraction in biological technology , medicine and ion separation , etc, was described.Moreover , the prospect of aqueous two -phase extraction was also discussed.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2014(000)019【总页数】3页(P26-28)【关键词】生物技术;分离技术;双水相萃取【作者】郭晶晶【作者单位】诺安检测服务宁波有限公司，浙江宁波 315000【正文语种】中文【中图分类】TQ028.31896年Beijerineh最早发现了双水相萃取，1956年瑞典伦德大学的Albertsson[1]重新发现，1979年德国的Kula等[2]将双水相萃取分离技术应用于生物产品的分离。
双水相萃取技术的研究现状与应用
基本内容
3、环保领域：双水相萃取技术在废水处理、重金属离子去除等方面具有潜在 应用价值。例如，通过双水相萃取技术成功实现了对含有重金属离子的废水的处 理，降低了废水中的重金属离子浓度。
基本内容
双水相萃取技术的研究方法双水相萃取技术的研究方法主要包括以下内容： 1、影响因素研究：双水相萃取技术的分离效果受到多种因素的影响，如双水 相体系的组成、目标物在双水相体系中的分配系数、实验温度和pH值等。通过对 这些影响因素的研究，可以优化双水相萃取工艺，提高目标物的分离效果。
基本内容
3、双水相萃取技术的设备研发和工艺优化将成为未来的研究重点，以进一步 降低操作成本，提高实际应用中的效率和稳定性。
基本内容
4、双水相萃取技术与其他新兴技术的结合，如微流控技术、纳滤技术等，将 成为未来的一个重要研究方向，以实现更高效、更便捷的分离和纯化过程。
基本内容
结论双水相萃取技术作为一种有效的分离和纯化技术，在食品、制药、环保 等领域已得到广泛应用。通过对该技术的研究和应用，不仅有利于促进相关领域 的技术进步，提高生产效率和产品质量，还有助于推动相关产业的绿色发展，为 实现可持续发展作出贡献。未来，随着科学技术的不断进步和创新，双水相萃取 技术将在更多领域展现其巨大潜力，为人类社会的进步和发展作出更大贡献。
基本内容
展望未来双水相萃取技术在多个领域显示出广泛的应用前景，但仍存在一定 的挑战和问题需要进一步探讨和研究。未来的发展趋势可能包括：
基本内容
1、双水相萃取技术的理论研究将更加深入，以进一步优化双水相体系的组成 和性质，提高目标物的分离效果。
基本内容
2、双水相萃取技术的应用领域将进一步拓展，特别是在新能源、新材料、生 物医药等领域的应用研究将更加活跃。
双水相萃取技术分离纯化蛋白质的研究
双水相萃取技术分离纯化蛋白质的研究双水相萃取技术分离纯化蛋白质的研究随着科学的发展，分离技术也在不断地创新。
水相和有机相两种类型已经被广泛地应用到生物领域中去了。
双水相萃取技术的概念最早来源于1989年，该技术对多组分的复杂混合体系进行了高效率的分离。
在一个混合液相体系中，加入一种电解质溶液使之形成不互溶的两相，一相为水相，另一相为有机相。
两相的pH值、离子强度、温度等都会影响最终产物的浓度。
因此，在研究这一类型的分离技术时，必须要考虑到整个体系的动态变化情况。
双水相萃取技术的优点是很明显的：一次性可同时从两个相中分离出不同的组分，节省试剂，降低成本，提高分离效率；避免了两相体系的选择性，在低相对分子量或者微相对分子量的情况下也能得到良好的分离效果。
但是它仍存在以下缺陷：两相的液膜阻碍了反向渗透作用，产生絮凝和乳化现象；高压使两相间的平衡电位差增大，提高了两相间的分配系数。
目前双水相萃取技术还不够完善，尤其是对一些低分子量的蛋白质（尤其是重组蛋白质）的分离方面，双水相萃取技术还有待改进。
为了适应新的时代的需求，更加高效地进行生物工程技术中关键步骤的分离，本文根据对蛋白质研究的进展，采用了一种新型的蛋白质双水相萃取分离技术，探讨了各组分之间的相互作用及产物结构的变化情况。
经过几年的努力，已经发展了三代双水相萃取技术。
该技术是在中国科学院大连化学物理研究所的国家级科研项目支持下开发出来的，所采用的萃取介质是含有表面活性剂的磷酸盐。
在研究过程中，还进行了一些小试、中试以及产业化实验。
3种新型的萃取剂都是基于吸附原理设计的，如硝酸纤维素、微晶纤维素、氧化硅。
前两种虽然具有较大的比表面积，但是吸附性较差，萃取后容易解吸，所以不太适合双水相萃取。
而氧化硅材料的比表面积较大，表面张力小，并且具有良好的化学稳定性，可用于制备双水相萃取介质，克服了前两种萃取剂的不足。
同时，也是由于氧化硅的特殊结构，所以比表面积的变化对其性能的影响很大。
双水相萃取技术在生物活性物质分离提纯中的研究进展
双水相萃取技术在生物活性物质分离提纯中的研究进展摘要：双水相萃取技术作为一项新的分离技术日益受到重视,它与传统的萃取方法相比有独特的优点。
本文将简要综述双水相萃取技术的基本原理、在分离提纯生物物质中的应用情况以及今后的发展方向。
关键词：双水相萃取；生物活性物质；分离提纯Separation and Purification of Bioactive Substances in Aqueous Two-phase Extraction in ProgressName: Chen Zhi-bin Student ID: 201011130798Professional: Biological Chemical Class: 13 classes Abstract: Aqueous Two-phase Extraction technology has received increasing attention as a new separation technology, which is compared with the traditional extraction methods has unique advantages. This article will brieflysummarize two-phase extraction technology through the basic principle of separation ，purification of biological substances in the application and future development direction.Key words: aqueous two phase extraction; biologically active substances; separation and purification随着基因工程、蛋白质工程、细胞培养工程代谢工程等高新生物技术研究工作的广泛展开各种生化新产品不断涌现，但由于大部分的生物产品原液是具有低浓度和生物活性的，对分离条件以及环境要求极其苛刻，使得传统的液液萃取已不能适应分离要求，因此一种新型的液液分离技术双水相萃取技术—双水相萃取应运而生。
双水相萃取技术的应用研究进展_于振
２０１４ 年第 ９ 期
于 振，等：双水相萃取技术的应用研究进展
· ５５ ·
是根据物质在两相间选择性分配的原理。目标物质
进入双水相体系后，由于环境的影响以及电荷作用、
各种化学键的存在，在上、下相中的分配会有不同，
从而达到分离的目的。目标物质在双水相体系中的
分配服从 Ｎｅｒｎｓｔ 分配定律［１］。
K= cT cB
．
式中：K—— —分配系数；
cT— ——上相中的目的物质浓度； cB— ——下相中的目的物质浓度。 当目的物质主要分配在上相时，分配系数 K 值
大于 １，并随在上相中浓度的增加பைடு நூலகம்增加；反之，目
的物质主要分配在下相时，分配系数 K 值会小于 １，
并随在下相浓度的增加而减小。当相系统固定时，
分配系数为一常数，只取决于被分离物质本身的性
于 振，陈 娟，周雪林，王绪英，＊ 周庆萍
（六盘水师范学院 生命科学系，贵州 六盘水 ５５３００４）
摘要：双水相萃取技术作为一项新的分离技术日益受到重视，它与传统的萃取方法相比有其独特的优点。介绍双水
相萃取技术及其原理、一般工艺流程，综述近年来温度敏感型双水相体系、表面活性剂双水相体系、具有亲合功能
巩育军［８］绘制和分析了十二烷基三甲基溴化铵 － 月桂酸钠组成的表面活性剂混合体系相图，系统研 究了温度和无机盐等因素对该体系表面活性剂双水 相的影响的规律性。结果表明，与富含负离子表面 活性剂双水相相比，富含正离子表面活性剂双水相 区域更大、更稳定。
１ 双水相系统
１．１ 双水相 双水相现象是指溶于同一溶剂的 ２ 种物质，由
于物质间的不相容性，而形成的互不相溶的两相的
现象。因溶剂是水，故称为双水相。 １．２ 双水相的形成机理
蛋白分离纯化技术之双水相萃取技术
蛋白分离纯化技术之双水相萃取技术双水相萃取是一项蛋白分离和蛋白纯化技术，是利用物质在两相间的选择分配差异而进行分离提纯的，目前已经被广泛应用与医药化学、细胞生物学、生物化工和食品工业等领域。
双水相萃取技术用于提取蛋白质等生物活性物质时，具有操作简单、体系含水量高，在萃取过程中可以保持物质的构象稳定、蛋白不易失活并获得高的萃取率的特点。
1、双水相萃取技术可分离和纯化蛋白双水相萃取技术可以用于蛋白分离和蛋白纯化，包含在一些蛋白分离公司提供的服务。
早期，如在20世纪60年代，有研究者全面进行了生物大分子在双水相系统中的分配行为的研究，得到了蛋白质、酶、核酸、病毒、抗体抗原复合物以及细胞等的分配数据。
双水相系统具有温和的操作条件，对于在极性条件下易造成变性失活的蛋白质和酶的提取中表现出了很大的优势。
双水相萃取法进行蛋白分离和蛋白纯化的原理是：聚合物与聚合物之间或聚合物与盐之间由于分子空间阻碍作用形成了双水相。
当待分离物质进入体系后，由于各组分表面性质、电荷作用和各种力的作用和溶液环境的影响，使其在上、下相中的分配系数不同，通过调节体系参数使被分离物质在两相间选择性分配，从而实现目标组分的分离纯化。
双水相萃取技术进行蛋白分离和蛋白纯化具有以下优点：（1）易于放大，各种参数可以按照比例放大而不降低产物收率[1]；（2）双水相系统传质和平衡过程速度快，回收效率高、能耗较小；（3）易于进行连续化操作、设备简单，且可以直接与后续提纯工序相连接，无需进行特殊处理；（4）相分离条件温和，双水相体系的张力很小，有利于保持生物分子的活性，可以直接用在发酵液中；（5）影响双水相体系的因素比较复杂，可调参数多，便于改变操作条件提高纯化效果。
美迪西提供蛋白质分离纯化技术服务，可以根据客户要求，提供从小试到规模生产全程的蛋白分离纯化服务，并根据工艺的要求结合产品特点给客户定制适用的工艺和系统。
2、双水相萃取技术分离和纯化物质的研究α-淀粉酶是一类用途十分广泛的酶，在粮食、食品加工，以及医药行业等都经常使用，由于α-淀粉酶是具有重要应用价值的工业酶，周内外很多课题组对它进行了研究。
双水相萃取分离技术的研究进展及应用
双水相萃取分离技术的研究进展及应用1 前言近年来，随着分离技术在生命科学、天然药物提纯及各类抗生素药物生产等方面应用的需求和发展，一种新型的液液分离技术—双水相萃取技术应运而生。
双水相萃取技术又称水溶液两相分配技术，是利用组分在两水相间分配的差异而进行组分的分离提纯的技术。
由于双水相萃取分离过程具有条件温和、可调节因素多、易于放大、可连续操作且不存在有机溶剂残留等优点，已被广泛用于生物物质的分离和提纯。
在1956年，瑞典的Albertsson 首次运用了双水相萃取技术来提取生物物质，开始对ATPS(双水相系统)进行比较系统的研究，测定了许多ATPS的相图，考察了蛋白质、核酸、病毒、细胞及细胞颗粒在ATPS中的分配行为，为发展双水相萃取技术打下了坚实的基础。
目前，双水相萃取技术已被广泛地应用于医药化学、细胞生物学、生物化工和食品工业等领域，是一项拥有广阔应用前景的新型分离技术。
本文将就双水相萃取技术的原理、应用和发展情况作一简述。
2 双水相萃取原理双水相萃取与水—有机相萃取的原理相似，都是依据物质在两相间的选择性分配。
当萃取体系的性质不同时，物质进入双水相体系后，由于表面性质、电荷作用和各种力(如憎水键、氢键和离子键等)的存在和环境因素的影响，使其在上、下相中的浓度不同。
溶质(包括蛋白质等大分子物质、稀有金属以及贵金属的络合物、中草药成分等)在双水相体系中服从Nernst[ 1]分配定律：K= C上/ C下（其中K为分配系数，C上和C下分别为被分离物质在上、下相的浓度）系统固定时，分配系数为一常数，与溶质的浓度无关。
当目标物质进入双水相体系后，在上相和下相间进行选择性分配，这种分配关系与常规的萃取分配关系相比，表现出更大或更小的分配系数。
如各种类型的细胞粒子、噬菌体的分配系数都大于100或者小于0101，因此为物质分离提供了可能。
水溶性两相的形成条件和定量关系常用相图来表示，以PEG/ Dextran体系的相图为例(图1[2 ] )，这两种聚合物都能与水无限混合，当它们的组成在图1曲线的上方时(用M点表示)体系就会分成两相，分别有不同的组成和密度，轻相(或称上相)组成用T点表示，重相(或称下相)组成用B表示。
双水相萃取技术研究现状及发展趋势
《现代分离技术》课程论文双水相萃取技术研究现状及发展趋势刘现辉（河南工业大学化学化工学院化学1304，学号201313030415）摘要：双水相萃取技术(ATPE)是一种新型的用于提取、分离、纯化的技术，目前的研究证明双水相萃取已经应用于生物分子分离、污水处理、贵金属分离、生物合成、检测等方面，而且由于其本身的易于扩大，成本低、快速、高效等优势，应用前景会更加广阔。
本文介绍了双水相萃取技术的原理、特点，及其应用和发展方向，并对其进行展望。
关键词：双水相萃取技术；形成原理；应用；发展方向双水相萃取是1896年Beijerineh最早发现的,1956年由瑞典伦德大学的Albertsson重新发现。
1979年德国GBF的Kula等人将双水相萃取分离技术应用于生物产品分离。
双水相系统萃取的特点是分相时间短,易于操作,目标产物分配系数大,投资费用少,大多数形成双水相的高聚物可回收利用等。
由于双水相系统中的含水量高达70%～90%,不会造成生物活性物质的变性或失活, 甚至还能起到稳定和保护生物活性的作用, 因此双水相系统技术现在已经被广泛用于蛋白质、酶、核酸、病毒等生物产品的分离和纯化【1】。
1 双水相萃取技术的简介双水相萃取技术(Aqueous two-phase extraction,ATPE)是指把两种聚合物或一种聚合物与一种盐的水溶液混合在一起，由于聚合物与聚合物之间或聚合物与盐之间的不相溶性形成两相，是近年来引人注目，极有前途的新型分离技术。
被分离物质进入双水相体系后由于表面性质、电荷间作用和各种作用力(疏水键、氢键和离子键)等因素的影响，在两相间的分配系数不同，导致其在上下相的浓度不同达到分离目的。
常见的双水相体系主要有五类：聚合物/聚合物/水；高分子电解质/聚合物/水；高分子电解质/高分子电解质/水；聚合物/低分子量组分/水；聚合物/无机盐。
目前应用最广泛的的双水相体系是聚乙二醇/无机盐体系。
双水相萃取技术研究论文
双水相萃取技术姓名：小行星学号： 2015xxxx专业：化工工艺摘要：双水相萃取是一种新型的萃取分离技术，本文介绍了双水相体系的形成及特点，重点介绍了双水相萃取技术的应用和双水相萃取的主要设备，对双水相萃取技术应用前景及展望关键字：双水相萃取分离技术应用展望1、引言溶剂萃取法是分离技术中最重要的方法之一。
传统的溶剂萃取分离是依据被分离物质在两个互不相溶液相中的溶解性不同而达到分离目的。
一般的萃取体系包括有机相和水相两部分,迄今为止,已有若干种分类方法。
随着近年来分离技术在生命科学、天然药物提纯及各类抗生素药物等方面应用的迅速发展,新型的萃取技术应运而生。
例如对于生物物质来说,分离的对象复杂,既包括可溶物,如蛋白质和核酸,也包括悬浮的小颗粒,如细胞器和整个细胞;由于生物物质极易变性和失活,传统的有机相和水相的两相萃取不能解决生物物质失活等问题，给分离带来很大的难度，而双水相萃取技术能够很好的解决这一难题。
双水相萃取(Aqueoustwo-phase extraction, ATPE)[1]是两种水溶性不同的聚合物或者一种聚合物和无机盐的混合溶液,在一定的浓度下,体系就会自然分成互不相容的两相，被分离物质进入双水相体系后由于表面性质、电荷间作用和各种作用力(如憎水键、氢键和离子键)等因素的影响,在两相间的分配系数K不同,导致其在上下相的浓度不同,达到分离目的，这种现象在1896年被 B eijerinck首次发现,随后双水相萃取技术作为一种新型的分离技术日益受到重视,与传统的萃取及其他分离技术相比具有操作条件温和、处理量大、易于连续操作等优点,随着生物、医药等行业的蓬勃发展，从而使双水相萃取技术能越来越广泛应用于生物工程、药物分析和金属分离等方面。
2、双水相体系简而言之，双水相萃取是利用溶质在两个互不相溶的水相中的溶解度不同而达到分离的萃取技术。
双水相萃取与水-有机相萃取的原理相似,都是依据物质在两相间的选择性分配,但萃取体系的性质不同。
双水相萃取分离
双水相萃取技术应用摘要：双水相萃取技术作为一种新型的分离技术日益受到重视，它与传统的萃取方法相比有独特的优点。
本文总结了双水相萃取形成的原理，萃取过程的基本理论、萃取体系的特点，综述了双水相萃取技术在生化工业、分析检测、稀有金属分离等方面的应用，介绍了该技术的最新进展，指出了该技术工业化存在的问题，并对今后的发展作了展望。
关键词：双水相萃取分离应用引言双水相萃取技术（Aqueous two—phase extraction，简称ATPE）与传统的萃取分离技术不同，有其独特的优点，是一种新型的分离技术。
双水相萃取在诸多方面有着广泛的应用，具有良好的应用前景。
1、双水相萃取技术的基本原理1．1双水相体系的形成当一定浓度的某种有机物水溶液与其它有机物水溶液，或者有机物水溶液与无机盐水溶液以一定体积比混合时，能够自然分相并形成互不相溶的双水相或者多水相体系，这就是双水相体系。
从溶液理论来说，当2种有机物或者有机物与无机盐混合时，是分相还是混合成一相，取决于混合时的熵变和分子间的相互作用力。
由于双水相体系本身的复杂性，体系的熵很难准确计算，分子间的相互作用力也不清楚，所以双水相的形成机理很复杂。
对于高聚物／高聚物双水相体系，用传统的理论来解释，是由于界面张力等因素形成两相之间的不对称，使得在空间上产生阻隔效应，使两相之间无法相互渗透，不能形成均一相，从而具有分离倾向，一般这种分离倾向的大小和形成双水相的2种物质的疏水性成线性关系。
对于有无机盐存在的双水相体系，以及新开发的表面活性剂双水相体系，这种解释就无能为力了。
表1是各种双水相体系的成相原理。
由表1可知，不同的成相原理可以解释不同组成的双水相体系．但各种原理并不能普遍适用。
而且各种原理问的相互关系也十分复杂。
因此双水相体系的成相原理以及溶液理论有待进一步据人研究。
1．2双水相萃取的基本原理双水相萃取与一般的水．有机物萃取的原理相似，都是依据物质在两相间的选择性分配。
双水相萃取法
双水相萃取法的应用及研究进展摘要:双水相萃取技术作为一项新的分离技术日益受到重视，它与传统的萃取及其它分离技术相比具有操作条件温和、处理、量大、易于连续操作等优点，从而使其能广泛应用于生物分离工程中。
本文介绍了双水相的形成、双水相萃取技术的基本原理以及影响物质分配系数的因素。
同时对双水相萃取技术的研究进展及其应用进行了综述。
关键词：双水相萃取分离纯化进展一：方法随着基因工程、蛋白质工程、细胞培养工程、代谢工程等高新技术研究工作的广泛开展，各种高附加值的生化新产品不断涌现，对生化分离技术也提出了越来越高的要求。
包括精馏、吸收、萃取、蒸发、结晶在内传统的分离技术有三大特点:分离过程伴随有相的变化;筛分过程不能实现分子级别的分离;精制过程成本极高，这些特征对于节约能源、生物分离、环境保护、资源开发、替代能源、高纯材料等当代化学工程与科学技术发展不相适应。
围绕以上几个问题的讨论就构成了分离技术研究与发展的主流，即新型分离技术产生的背景。
双水相萃取技术始于20世纪60年代，从1956年瑞典伦德大学Albertsson发现双水相体系[2]到1979年德国GBF的Kula等人将双水相萃取分离技术应用于生物产品分离，虽然只有20多年的历史，但由于其条件温和，容易放大，可连续操作，目前，已成功的应用于蛋白质、核酸和病毒等生物产品的分离和纯化，双水相体系也已被成功的应用到生物转化及生物分析中。
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溶性，使得聚合物或无机盐浓度达到一定值时，就会分成不相溶的两相，因使用的溶剂是水，因此称为双水相原则上，无论是天然的还是合成的亲水聚合物，绝大多数在与另一种聚合物水溶液混合时都可分成两相，构成双水相体系。
双水相萃取与水一有机相萃取的原理相似，都是依据物质在两相间的选择性分配，但萃取体系的性质不同。
当物质进入双水相体系后，由于表面性质、电荷作用和各种力(如憎水键、氢键和离子键等)的存在和环境的影响，使其在上、下相中的浓度不同。
双水相萃取技术的应用研究进展
双水相萃取技术的应用研究进展摘要双水相萃取技术作为一种新型的分离技术日益受到重视,与传统的萃取及其他分离技术相比具有操作条件温和、处理量大、易于连续操作等优点,从而使其能广泛应用于生物工程、药物分析和金属分离等方面。
目前,双水相萃取技术的研究进展集中表现在:廉价双水相体系的开发、新的双水相体系探索、双水相萃取技术同其他技术集成化、双水相萃取相关理论的进展等方面。
本文简单介绍了双水相萃取技术及其原理、特点,综述了双水相体系在生物工程(其中包括萃取分离抗生素、酶、分离提纯蛋白质和萃取其他生物活性物质)、药物分析和金属分离等方面的应用,展望了双水相体系的应用前景。
Abstract Aqueous two-phase extraction technology has receivedmore andmore attention as a new separation technology, and it has unique advantages compared with the traditiona extraction and other separation technology, for example, its m ild operating conditions, large treatment capacity, easy and continuous operation, and so on.So, itwaswidely used in biologica engineering, drug analysis andmetal separation, etc.A t present, the progress of the aqueous two-phase extraction technology focuses on: development of low-cost aqueous two-phasesystem,exploration of new aqueous two-phase system, integration of aqueous two-phase extraction with other technologies, research of the relevant theory of aqueous two-phase extraction, and so on.This paper simply introduces aqueous two-phase extraction technology and its principle,characteristics, summarized aqueous two-phase system in the biological engineering (includingextract antibiotics, extract enzyme, separate and purify proteins and other bioactive substances),drug analysis andmetal separation, such as separation of the application.This paper also exploresthe prospect of the application of aqueous two-phase system.关键词双水相萃取;应用;研究进展1 引言双水相萃取与传统的萃取分离技术不同,有其独特的优点,是一种新型的分离技术。
双水相萃取技术及应用
《生物资源开发与利用专题》双水相萃取技术及应用152310018 杨云梅双水相萃取（Aqueous two phase extraction，英文缩写ATPE）是利用物质在互不相容的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法。
如：葡聚糖（dextran）与聚乙二醇（PEG)按一定比例与水混合，溶液混浊，静置平衡后,分成互不相溶的两相，上相富含PEG,下相富含葡聚糖。
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。
因使用的溶剂是水，因此称为双水相，在这两相中水分都占很大比例(85％一95％),活性蛋白或细胞在这种环境中不会失活，但可以不同比例分配于两相,这就克服了有机溶剂萃取中蛋白容易失活和强亲水性蛋白难溶于有机溶剂的缺点。
双水相萃取的优点：1、操作条件温和，在常温常压下进行；不会引起生物活性物质的失活或变性。
2、两相的界面张力小，萃取时两相能高度分散,传质速度快。
3、排除了使用有毒、易燃的有机溶剂，能够提供温和的水环境，避免被萃取成分的脱水变性。
4、溶质对目标组分选择性强，大量杂质能与所有固形物一同除去，使分离操作5、过程简化，易于连续操作，处理量大，适合工业应用。
缺点：系统易乳化，成相聚合物的成本较高，水溶性高聚物大多数粘度较大，不易定量控制，高聚物回收困难。
一：双水相萃取技术的发展趋势目前，分离生物物质经常采用的双水相系统主要有2类：非离子型聚合物/ 水系统（最常用的为聚乙二醇/葡聚糖）和非离子型聚合物/无机盐/水系统（常用的如聚乙二醇/盐体系）原因在于此2类双水相系统采用的是无毒性的聚合物，且其多元醇、多元糖结构能够保证生物大分子的稳定性但在实际应用中，2类双水相系统各有弊端，非离子型聚合物/水系统能够保证生物活性物质的活性,且界面吸附少，但所用聚合物材料如葡聚糖成本较大，且体系黏度大，制约大规模的工业生产过程；相对于前者，非离子型聚合物/无机盐/水系统成本低，体系黏度小，但该系统会导致某些敏感生物活性物质失活，此外还会产生大量的高浓度盐废水。
双水相萃取技术的研究现状
双水相萃取技术研究进展[摘要]：双水相萃取技术作为一种新型的分离技术日益受到重视，与传统的萃取及其他分离技术相比具有操作条件温和、处理量大、易于连续操作等优点，从而使其能广泛应用于生物工程、药物分析和环境科学等方面，本文简单介绍了双水相萃取技术及其原理、特点，影响因素及其应用。
[关键字]：双水相萃取；分离；应用Aqueous two-phase extraction technology researchstatus[Abstra ct]:aqueous two-phase extraction technology as a new separation technology is becoming more and more attention, compared with the traditional extraction and separation technology other mild operating condition, the advantages of large capacity, easy to continuous operation, making it can be widely used in biological engineering, pharmaceutical analysis and environmental science, etc., this article simply introduces the aqueous two-phase extraction technology and its principle, characteristics, influence factors and its application.[key wo rds]: Aqueous two-phase extraction; Separation; application引言随着生物化工等新型学科的发展，一些含量较少、具有生理活性又极有机价值的生物物质的分离提纯，成了十分关键的技术课题。
双水相萃取技术
双水相萃取技术的应用及研究进展班级：生物工程10-1姓名：学号：双水相萃取技术的应用及研究进展孙兵川（郑州轻工业学院，河南郑州）摘要:双水相萃取技术作为一项新的分离技术日益受到重视,它与传统的萃取方法相比有独特的优点。
本文综述了双水相萃取技术基本原理、特点、应用及热力学模型,并对双水相萃取技术存在的问题和研究进展作了论述和介绍。
关键词:双水相萃取;分离纯化;生物物质Research progress and application of aqueoustwo-phase extractionAbstract：Aqueous two-phase extraction technique, a new separation technology , is more and more attached importance to, it has a unique advantage compared with the traditional extraction method. This paper reviews the basic principle, characteristic, application and the thermodynamic model of aqueous two-phase extraction technology, and the existing problems and the Research progress of aqueous two-phase extraction are discussed and introduced.Keywords: aqueous two phase extraction; separation and purification; biological material前言：随着基因工程、蛋白质工程、细胞培养工程、代谢工程等高新生物技术研究工作的广泛展开,各种生化新产品不断涌现,但由于大部分的生物产品原液是具有低浓度和生物活性的,对分离条件以及环境要求极其苛刻,使得传统的液液萃取已不能适应分离要求,因此一种新型的液液分离技术———双水相萃取技术应运而生。
双水相萃取技术的研究进展及应用
述———————瓦丽而矿垒盟双水相荸取技永的研舞进展及硅用ｉ江咏。
李晓玺，李琳，胡松青（华南理工大学轻工与食品学院，广东广州５ｌｏ“ｏ）摘要：夼绍了双水相革取技术（ＡＴＰＥ）的应用现状，综述了近年来取水相萃取技术的相关研完进展。
针对双水相系统（ＡＴ鸭）的经济适用性问题，对新型ＡＴＰｓ相组成材料的研究取得了极大的发展；为了提高双水相萃取技术的选择性争分毒效率，在组成传统Ⅳｌ＿皓的聚合物上偶联亲和配基的亲和Ａ什ｓ也得到关注；越水相萃取技术的发展趋势还体现在与其他生物分离技术的结合以厦革职机理和鹅力学模型的优化上。
美羹词：双水相革卑．蛋白质，分离纯化＾ｂｓ打ａｄ：Ｔｈｅａｐｐ｜ｉｃａｔｉｏｎｓ。
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新型的萃取技术_双水相萃取
化学教育
7
新型的萃取技术 双水相萃取
李 伟 柴金玲 谷学新
( 首都师范大学化学系 北京 100037 )
摘要 本文介绍了双水相萃取技术的原理与特点及近年来该技术在生命科学, 复杂中药体系的 分离以及抗生素药物提取等方面的研究进展。并探讨了其今后的发展趋势。
关键词 双水相萃取 生命科学 天然药物
了满意的结果。
2. 2 双水相萃取与天然药物
中药中含有大量的有机化合物且成分十分复杂, 提高中草药中有效成分提取及分离技术对我国中医中
药进入国际市场有很大的促进作用。天然活性成分的分离提取和质量控制将是今后重点研究课题, 这类具 有独特功能和生物活性的化合物, 是疾病预防与治疗的基础物质。主要包括: 黄酮、多酚、萜类等。目前, 活
表 1 常见的双水相系统
类型
上相的组分 聚丙二醇
下相的组分 甲基聚丙二醇、聚乙二醇、聚乙烯 醇、聚乙烯
吡咯烷酮、羟丙基葡聚糖
非离子型聚合物 /非离子型聚合物
聚乙二醇
聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、葡聚糖、聚蔗糖
非离子型聚合物 /无机盐 高分子电解质 /高分子电解质 非离子型聚合物 /低分子量组分
乙基羟乙基纤维素 甲基纤维素 聚丙二醇
2 双水相萃取技术的应用
2. 1 双水相萃取与生命科学
通常, 溶剂萃取分离时, 由于使用了有机溶剂会使生物大分子 ( 如蛋白质和酶 ) 失活。从 20世纪 90年 代初期, 人们致力于应用 ATPE技术分离提取蛋白质, 避免蛋白质的变性。目前, 已成功应用于蛋白质、生物
酶、菌体、细胞、细胞器、亲水性生物大分子、氨基酸、抗生素以及生物小分子等的分离、纯化。特别是近年来,
1 双水相萃取技术的发现及特点
第五章 双水相萃取技术
(Aqueous Two Phase Extraction)
• 双水相萃取 (aqueous two-phase partitioning) 是 1896 年Beijerinck 把琼脂和可溶性淀粉或明胶相 混合时最早发现的。1956年，瑞典伦德大学的 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。
2 双水相中的分配平衡
与溶剂萃取相同，溶质在双水相中的分配系数也用m=c2/c1 表示。为简便起见，用c1 和c2分别表示平衡状态下下相和上相 中溶质的总浓度。
生物分子的分配系数取决于溶质与双水相系统间的 各种相互作用，其中主要有静电作用、疏水作用和生 物亲和作用等。因此，分配系数是各种相互作用的和:
• 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。 • 因使用的溶剂是水，因此称为双水相，在这两 相中水分都占很大比例(85％~95％)，活性蛋白 或细胞在这种环境中不会失活，但可以不同比 例分配于两相，这就克服了有机溶剂萃取中蛋 白容易失活和强亲水性蛋白难溶于有机溶剂的 缺点。
该式较全面地描述了双水相系统的疏水性和相间 电位、蛋白质的疏水性和净电荷数对分配系数的影响， 同时也间接地通过盐对蛋白质表面疏水性和相间电位 的影响表现了盐对蛋白质分配系数的作用。
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专论综述化工科技,2009,17(2):75～79SCIENCE &TECHNOLO GY IN CH EMICAL INDUSTR Y收稿日期:2008212221作者简介:徐长波(1985-),男,山东临沂人,河北理工大学化工与生物技术学院硕士研究生,主要研究方向为药物分析和蛋白分离纯化。
3通讯联系人。
双水相萃取技术研究进展徐长波,王巍杰3(河北理工大学化工与生物技术学院,河北唐山063009)摘 要:双水相萃取技术作为一项新的分离技术日益受到重视,它与传统的萃取方法相比有独特的优点。
作者综述了双水相萃取技术基本原理、特点、应用及热力学模型,并对双水相萃取技术存在的问题和发展趋势作了论述。
关键词:双水相萃取;分离纯化;生物物质中图分类号:TS 201.1 文献标识码:A 文章编号:100820511(2009)022******* 随着基因工程、蛋白质工程、细胞培养工程、代谢工程等高新生物技术研究工作的广泛展开,各种生化新产品不断涌现,但由于大部分的生物产品原液是具有低浓度和生物活性的,对分离条件以及环境要求极其苛刻,使得传统的液液萃取已不能适应分离要求,因此一种新型的液液分离技术———双水相萃取技术应运而生。
双水相萃取技术(A TPS )是利用组分在两水相间分配的差异而进行组分的分离提纯的技术。
由于双水相萃取分离过程条件温和、可调节因素多、易于放大和操作,并可借助传统溶剂萃取的相关理论和经验,不存在有机溶剂残留问题,特别适用于生物物质的分离和提纯。
1 双水相萃取原理[1]双水相萃取与水2有机相萃取的原理相似,都是依据物质在两相间的选择性分配,但萃取体系的性质不同。
当物质进入双水相体系后,由于表面性质、电荷作用和各种力(如憎水键、氢键和离子键等)的存在和环境的影响,使其在上、下相中的浓度不同。
对于某一物质,只要选择合适的双水相体系,控制一定的条件,就可以得到合适的分配系数,从而达到分离纯化之目的。
2 双水相萃取相关理论的发展虽然双水相萃取技术在应用方面取得了很大进展,但目前这些工作几乎都只是建立在实验数据的基础上,至今还没有一套比较完善的理论来解释物质在体系中的分配机理。
1955年由Albert son 首先利用两水相技术分离生物分子,他主要研究了聚乙二醇(PEG )/葡聚糖(Dex )系统和PEG/(N H 4)2SO 4系统在分离提纯中的应用。
在随后的几十年中,这项技术有了长足的发展。
在双水相的分离模型研究中,主要提出了两类模型[2,3],Edmond 等人提出的渗透维里模型,即Edmond 2bgston 方程;Flory 和Hug 2gins 根据热力学的基本原理提出Flory 2Huggins晶格模型。
前者在预测聚合物的成相行为和蛋白质的分配上有较高的准确度,后者在粒子的能量概念上可以很好地拟合实验数据。
自20世纪80年代中期以来,各国学者开展了进一步的研究工作,各类用于计算生物物质在双水相系统分配系数的模型也时有报道,诸如Baskir 晶体吸附模型[4]、Hayne 模型、Pitzer 模型[5]、Gross 2man 自由体积模型等,但结果均难以令人满意。
1989年,Diamo nd 等[6]以Flory 2Huggins 理论为基础,用把相间电势表达为上下相浓度差的二次函数来关联分配系数的方法,提出了能对肽和蛋白质在聚合物/聚合物/水体系的分配系数很好关联的Diamond 2Hsu 模型。
此后,针对用该模型计算蛋白质在聚合物/盐两水相系统中的分配系数时精确度不高的缺点,Diamond等提出了改进的Dia2 mond2Hsu模型,进一步提高了Diamond2Hsu模型的精确度和普适性。
Pessoa等[7]通过引入对聚合物水溶性和预分离物质(氨基酸、肽、蛋白质)的水化壳进行描述的因子得到了Flory2Huggins 改进模型,此模型很好地模拟了73种由PEG/ Dex组成的双水相体系的相平衡和分配系数。
3 双水相萃取技术的应用进展3.1 在生物工程中的应用双水相技术作为一种生化分离技术,由于其条件温和,易操作,可调节因素多,并可借助传统溶剂萃取的成功经验,而被认为是一种生物下游工程初步分离的单元操作。
Babu[8]等用质量分数18%的PEG1500与质量分数为14%的磷酸盐组成的双水相从菠萝中萃取菠萝蛋白酶和多酚氧化酶,菠萝蛋白的纯化倍数为4.0,酶活回收率达到228%,下相多酚氧化酶的纯化倍数为2.07,酶活回收率达到90%。
Chet hana[9]等用PEG6000与(N H4)2SO4组成的双水相从甜菜根中萃取甜菜色素,质量分数为70%～75%甜菜色素被萃取到上相,质量分数为90%以上的糖类被萃取到下相。
Harve和Bajpai[10]利用PEG/Dex双水相系统分离纯化了假单胞杆菌胞内的立体专一性酒石酸脱氢酶。
Duarte等[11]采用质量分数16%的PEG6000和质量分数为8%的磷酸盐组成的双水相系统从三种不同的微生物中纯化碱性木聚糖酶。
Sarote 等[12]利用质量分数80%的PEG及质量分数为15%的(N H4)2SO4组成的双水相体系从木瓜乳浆中萃取出高纯度的木瓜蛋白酶。
Chia2K ai Su[13]在室温以及p H=10的条件下,利用质量分数为16.1%的PEG和质量分数为12%的硫酸盐,0.5 mol/L高氯酸钠组成的双水相体系成功地从鸡蛋蛋清中分离出高纯度的溶解酵素。
Louwrer[14]用乙醇/磷酸氢二钾体系萃取分离牛血清蛋白(BSA),α2酪蛋白,核糖核酸酶等生物物质。
张兰威等[15]运用质量分数为20%的PEG1000和质量分数为25%的MgSO4组成的双水相从风干香肠中分离提取蛋白酶,最高酶活12.37U/μg,纯化倍数为4.61,回收率为85%。
张佰鹏等[16]采用质量分数12.0%的PEG、质量分数为13.3%的(N H4)2SO4和质量分数为0.003%的NaCl组成的双水相萃取α2淀粉酶抑制剂,分配系数为4.40,酶活回收率为71.41%。
3.2 在发酵工程中的应用由于发酵液中成分比较复杂,目标产物含量低,而传统的分离纯化方法步骤繁琐,导致产品回收率低,成本居高不下。
目前国内外已经有利用双水相休系从发酵液萃取分离目标产物的报道和研究,并取得了一些成绩。
Pan等[17]利用PEG1500/Na H2PO4体系从T richoderm a koni ngii发酵液中分离纯化β2木糖苷酶,该酶主要分配在下相,下相酶活回收率96.3%,纯化倍数33。
Maria等[18]利用PEG 1000/Na H2PO4体系从Fusari um sol ani pisi发酵液中分离纯化角质酶,该酶主要分配在上相,酶活回收率91%,纯化倍数4.1。
Mirjana[19]利用PEG4000/Dex体系从Pol y porus squamosus发酵液中分离果胶酶,该酶主要分配在上相,酶活回收率80.2%,纯化倍数2.45。
Martinha[20]利用PEG8000/(N H4)2SO4体系从Kl uy verom yces m arx i anus发酵液中分离胞外多聚半乳糖醛酸酶,该酶主要分配在上相,酶活回收率91%,纯化倍数19。
冯菁等[21]采用质量分数8%的PEG 4000、质量分数为13%的Na2SO4和质量分数为6%NaCl组成的双水相直接从重组巴氏毕赤酵母发酵上清液中分离人溶菌酶,双水相萃取率达到96.63%,纯化因子为6.5。
黄瑛等[22]采用质量分数10%的PEG2000、15%的磷酸盐和1%的NaCl组成的双水相系统从洋葱假单细胞G263发酵粗酶液中提取脂肪酶,当系统的p H为8.0时,分配系数4.36,纯化因子3.98,脂肪酶的回收率达到87.25%。
3.3 在药物方面的应用薛珺等[23]采用PEG800与吐温80组合表面活性剂、硫酸铵、水形成双水相体系萃取芦丁,芦丁在该双水相体系的平均萃取率为95.0%。
谢涛等[24]利用PEG4000/K2H PO4组成的双水相体系从三七中萃取三七皂苷,三七总皂苷的分配系数为14.2,回收率为96%;赵爱丽等[25]利用质・67・ 化 工 科 技 第17卷量分数26%的PEG6000与质量分数为18%的K2HPO4组成的双水相体系分离纯化黄苓苷,黄苓苷的分配系数达到29.8,收率达到98.6%。
石慧等[26]利用质量分数25%PEG400、质量分数为12%(N H4)2SO4和质量分数为3%NaCl组成的双水相体系从加杨叶萃取液中萃取加杨叶总黄酮,萃取率达到95%以上。
朱自强等[27]用质量分数8%的PEG2000与质量分数为20%的(N H4)2SO4组成的双水相系统直接处理青霉素G发酵液,分配系数高达58.39,浓缩倍数为3.53,回收率为93.67%。
3.4 在金属分离及络合物中的应用双水相还可用于稀有金属/贵金属分离,传统的溶剂萃取方法存在着溶剂污染环境,对人体有害,运行成本高,工艺复杂等缺点。
双水相技术萃取技术引入到该领域,无疑是金属分离的一种新技术。
在聚乙二醇2000/硫酸按/偶氮胂(Ⅲ)双水相体系中,实现了Ti(Ⅳ)与Zr(IV)的分离[28];在聚乙二醇2000/硫酸钠/硫氰酸钾双水相体系中,实现了Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Mo(Ⅵ)等金属离子的定量分离[29]。
在聚乙二醇/硫酸钠双水相体系中,实现了从碱性氰化液中萃取分离金[30]。
在溴化钾/乙醇/硫酸铵双水相体系中,实现了AuB与AlB、NiA、MnA、CrB、CoA、FeB、ZnA、CuA、Mo E、UC的分离[31]。
在聚乙二醇2000/邻苯二酚紫/硫酸钠体系中,实现了铍的萃取[32]。
在硫酸铵/乙醇/溴化十六烷基三甲铵中,能够使Bi (Ⅲ)与常见离子Mn(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Co(Ⅱ)、Ni (Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、A I(Ⅲ)等完全分离[33]。
在聚乙二醇/硫酸铵/铬天青S体系中,实现了La(Ⅲ)与Ti (Ⅳ)之间的分离[34]。
4 双水相技术的发展趋势4.1 廉价新型双水相系统的开发目前双水相萃取技术走向工业化所需解决的最大问题是构成双水相成相系统组分的价格十分昂贵。
为了解决这个问题,国内外进行了大量的研究,一方面用廉价的无机盐代替以往常用的昂贵的葡聚糖。
硫酸钠、硫酸镁、碳酸钾等盐与PEG形成的双水相系统现已经大量用于萃取操作;另一方面开发可替代聚乙二醇和葡聚糖的高聚物。
变性淀粉PP T、阿拉伯树胶、Pulluan的微生物多糖、糊精、麦芽糖糊精、乙基羟乙基纤维素等取代葡聚糖,乙醇、异丙醇、丙酮、四氢呋喃、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羟基纤维素等替代PEG,均取得阶段性的成果。