双水相萃取详细资料PPT(44张)
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萃取技术—双水相萃取技术(药物分离纯化课件)
内侧流 外侧 分配 萃取物
体 流体 系数
细胞色素 C 磷酸盐 PEG 0.18 肌红蛋白 磷酸盐 PEG 0.009 过氧化氢酶 磷酸盐 PEG 0.12 尿激酶 磷酸盐 PEG 0.65
内侧流 速,cm/s
16.3 4.0 16.3 16.3
外侧流 传质系 速,cm/s 数,cm/s
6.6 5.5?0 -6 5.0 7.5?0 -7 5.0 2.8?0 -5 5.0 2.0?0 -4
双水相萃取的应用--双水相萃取技术（萃取技术）
1.双水相萃取的应用
双水相分离条件 （1） 目的分子与细胞应分配在不同的相 （2） 分配系数应足够大 （3） 离心机容易分离
双水相萃取的应用
分离物质
举例
体系
NaDS-硫酸葡聚糖
酶 核酸 生长素 病毒 干扰素
细胞组织
过氧化氢酶的分离 分离有活性核酸DNA 人生长激素的纯化 脊髓病毒和线病毒纯化 分离β－干扰素
双水相萃取的应用--双水相萃取技术（萃取技术）
2.双水相萃取分离技术的发展方向 （1）廉价双水相体系的开发
优点： (1)蛋白质溶解度大。蛋白质在PPT浓度到15％以前没有沉淀，但在PEG浓度大于
5％时，溶解度显著地减小，在盐溶液中的溶解度更小。 (2)粘度小。PPT的粘度是粗dextran的1/2,传质好。 ⑶价格便宜。PPT几十$/kg,粗dex几百$/kg
系线
TMB：系线连接双节线上两点的 直线。
在临界点处，分配系数为1
临界点
药物分离与纯化技术课程
3．双水相相图
系线反映的信息:
(1)系线长度：衡量两相间相对差别的尺度。越长则两相间性质差 别越大，反之则越小；趋向于零时，（双节线上的点，临界点）， 两相差别消失，成为均一相。
《双水相萃取技术g》PPT课件
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11
1.2.2 疏水作用
PEG/Dx和PEG/无机盐等双水相系统的上相(PEG相)疏水 性较大，相间的疏水性差用疏水性因子HF (hydrophoblc factor)表示。HF可通过测定疏水性已知的氨基酸在其等电点 处的分配系数maa测算
l酸的相对疏水性(relative hydrophobicity)， 是通过测定氨基酸在水和乙醇中溶解度的差别确定的，并设 疏水性最小的甘氨酸的RH＝0。所以上式中 B为
聚丙二醇、聚乙二醇 甲基纤维素
羧甲基纤维素钠盐
磷酸钾、硫酸铵、硫酸钠 硫酸镁、酒石酸钾钠
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5
a 系线 两相区
双节线 均相区
b
两相区 系线
双节线 均相区
临界点
图分别为PEG/葡萄糖(Dx)和精P选EpGpt/磷酸钾(KPi)系统的典型相图 6
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
可形成双水相的双聚合物体系很多，如聚乙二 醇(polyethylene glycol,略作PEG)/葡聚糖 (dextran，略作Dx)，聚丙二醇(polypropylene glycol) / 聚乙二醇和甲基纤维素 (methylcellulose)/葡聚糖等。双水相萃取中常采 用的双聚合物系统为PEG/Dx，该双水相的上相富 含PEG，下相富含Dx。除双聚合物系统外，聚合 物与无机盐的混合溶液也可形成双水相。
双水相萃取技术
1.1 双水相系统 1.2 双水相中的分配平衡 1.3 影响物质分配平衡的因素 1. 4 双水相系统的应用
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1
1.1 双水相系统
• 基因工程产品如蛋白质和酶往往是胞内产品，需 经细胞破碎后才能提取、纯化，细胞颗粒尺寸的 变化给固－液分离带来了困难，同时这类产品的 活性和功能对pH值、温度和离子强度等环境因素 特别敏感。由于它们在有机溶剂中的溶解度低并 且会变性，因此传统的溶剂萃取法并不适合。采 用在有机相中添加表面活性剂产生反胶束的办法 可克服这些问题，但同样存在相的分离问题。
双水相萃取ppt
天然植物药用有效成分的分离与提取
中草药是我国医药宝库中的瑰宝 ,已有数千 年的历史 ,但由于天然植物中所含的化合物 众多 ,特别是中草药有效成分的确定和提取 技术发展缓慢 ,使我国传统中药难以进军国 际市场。因此 ,采用具有较高选择性和专一 性的双水相萃取技术对中草药有效成分的 提取是一项很有意义的工作。利用双水相 萃取中草药有效成分具有代表性的工作是 对黄岑甙和黄岑素的分离。
抗生素的分离与提取
数抗生素都存在于发酵液中 ,提取工艺路线复杂 ,能耗 高 ,提取过程易变性失活。而双水相萃取在抗生素中具 有较大的应用价值 ,萃取提取涉及到各类抗生素。β 内酰胺类抗生素是抗生素家族中应用最多的一类 ,主要 由青霉素类和头孢菌素类构成。对青霉素进行工业化意 义的双水相萃取是结合传统工艺溶媒萃取法进行的。先 以 PEG2000/ (NH4) 2SO4系统将青霉素从发酵液中提取 到 PEG相 ,后用醋酸丁酯(BA)进行反萃 ,再结晶 ,处理 1000ml 青霉素发酵液 ,得青霉素晶体 7. 228g ,纯度 84. 15 % ,三步操作总收率 76. 56 %。
酶工程药物的分离与提取
酶在医药方面的应用一是作为药用酶 ,二是用作化学合 成药物中的酶催化剂。迄今 ,双水相萃取技术已广泛应 用于生物大分子、细胞、细胞器、蛋白质、核酸、病毒、 细菌、蓝藻、叶绿素、线粒体、 菌体等的分离与提取 , 几乎所有的酶均可用此技术仅通过调节 pH、合物和盐的 种类或浓度 ,选择合适的分离条件就可进行理想的分离 纯化。目前双水相萃取技术已成功应用于已较大规模提 取纯化的酶有几十种 。其中成功地实现从微生物细胞碎 片中提取纯化甲酸脱氢酶 ,其分离经 4 次连续萃取 ,已 达处理 50kg 湿细胞规模 ,处理的酶蛋白含量已高达 150g ,收率为 90 %～100 % ,由于工艺简单 ,原材料成 本较低 ,产品的价格也有大幅度降低。
第四章 萃取-双水相萃取.ppt.Convertor
第二节双水相萃取主要内容一、概述二、物质在两相中的分配三、双水相萃取工艺流程四、双水相萃取技术的应用一、概述过滤和离心技术（取决于分离颗粒的尺寸或密度差异）难于进行收集微生物的细胞器、分离除去细胞碎片、提取和浓缩胞内物质的操作。
萃取已广泛用于液液分离，但一般的有机溶剂萃取难于分离蛋白质：（1）许多蛋白质有极强的亲水性，不溶于有机溶剂；（2）蛋白质在有机溶剂相中易变性失活。
在一定条件下，水相也可形成两相甚至多相。
使将水溶性的酶、蛋白质等生物活性物质从一个水相转移到另一水相中成为可能。
1、最早的双水相萃取现象:1896年Be jerinck，把明胶与琼脂或把明胶和可溶性淀粉的水溶液混合，可分为两相（大部分明胶/大部分琼脂），聚合物的“不相溶性”。
多种不相溶的聚合物可得到多相体系。
原因？（1）聚合物的空间阻碍作用，相互间无法渗透。
（2）聚合物与无机盐可形成聚合物-盐双水相。
2、双水相萃取的优势（见表，有一系列数据说明问题）3、双水相萃取的特点：(1) 条件温和，保留产物活性；(2) 含水量高，表面张力低，耗能少(3) 大分子及小分子（红霉素、氨基酸等）萃取；(4) 易于放大(5) 影响因素复杂；(6) 成本高4、两水相体系形成聚合物混合时，是分层或成一相，取决于两种因素：一是体系熵增加，表明系统混沌程度的量，与分子数量有关；二是分子间作用力，与分子量有关，分子量越大，分间作用力也越大。
分子之间作用力：（1）A-A >A-B 相分离（2）A-A<A-B 混合（3）A-B>>A-A凝聚复合5、两水相体系类型两种都是非离子型高聚物（PEG / DEX、聚丙二醇/ DEX等）其中一种是离子型高聚物（羧甲基纤维素钠/葡聚糖DEX）两种都是离子型高聚物（羧甲基纤维素/羧甲基葡聚糖钠）其中一种是无机盐（磷酸盐、硫酸盐等）6、相图（见课件中图）理解：双结线(TKB)；；结点(T/B)；临界点(K)；系线(TB)上相（T，轻相）；下相（B，重相）当M点下移时，系线长度缩短，两相差别减小，到K点时，系线长度为0，两相差别消失而成为一相。
双水相萃取详细资料(ppt 44页)
两种亲水性聚合物混合
1 混合熵的增加 —自发进行—分子的数目 2 分子间作用力 —分子间各基团相互作用之
和——分子的大小 • 对大分子而言，由于相对分子质量较大，
分子间作用力与熵增加相比占主导地位。
➢ 作用力为斥力：形成两个水相，两种高聚物分 别富集于上、下两相。
➢ 作用力为引力：也形成两个水相，但两种高聚 物都分配于一相，另一相几乎为溶剂。
A、双水相体系同生物转化相结合：
B、双水相萃取同膜分离技术相结合： C、双水相萃取同亲和层析相结合——亲和
萃取（亲和分配）：
亲和分
配 蛋白质在两水相系统中的分配系数一般不是很大，为了提高分
配系数和萃取效率，可将亲和层析与两水相萃取结合起来，成 为亲和萃取或亲和分配，即把一种配基与一种成相聚合物以共 价相结合，使该配基随成相聚合物分配在某一相中。配基可也 是酶的底物，抑制剂，抗体，受体或染料等，对目标蛋白质有 很强的生物亲和力，因而使后者倾向于分配在配基—聚合物的 相中。 通常选择在PEG上接上配基，当配基—PEG的浓度增加时，蛋 白质的分配系数也增加。当蛋白质的结合位点都为配基所占据 时，即达到饱和，蛋白质的分配系数达到极大值。
结论：加入适当的 盐类，会大大促进 带相反电荷的生物 大分子的分离。
pH
pH值对分配的影响源于两个方面的原因： （一）pH值会影响蛋白质中可以解离基团
的解离度，因而改变蛋白质所带的电荷和 分配系数。
lnKlnK0R FT Z
（二）pH值会影响磷酸盐的解离程度， 改变H2PO4-和HPO42-之间的比例， 而影响分配系数。
• 操作简便，经济省时，易于放大.由于很容易达到 平衡，用商业上的离心机能使相分离完全，分配 系数的值重演性很好，故可直接放大
1 混合熵的增加 —自发进行—分子的数目 2 分子间作用力 —分子间各基团相互作用之
和——分子的大小 • 对大分子而言，由于相对分子质量较大，
分子间作用力与熵增加相比占主导地位。
➢ 作用力为斥力：形成两个水相，两种高聚物分 别富集于上、下两相。
➢ 作用力为引力：也形成两个水相，但两种高聚 物都分配于一相，另一相几乎为溶剂。
A、双水相体系同生物转化相结合：
B、双水相萃取同膜分离技术相结合： C、双水相萃取同亲和层析相结合——亲和
萃取（亲和分配）：
亲和分
配 蛋白质在两水相系统中的分配系数一般不是很大，为了提高分
配系数和萃取效率，可将亲和层析与两水相萃取结合起来，成 为亲和萃取或亲和分配，即把一种配基与一种成相聚合物以共 价相结合，使该配基随成相聚合物分配在某一相中。配基可也 是酶的底物，抑制剂，抗体，受体或染料等，对目标蛋白质有 很强的生物亲和力，因而使后者倾向于分配在配基—聚合物的 相中。 通常选择在PEG上接上配基，当配基—PEG的浓度增加时，蛋 白质的分配系数也增加。当蛋白质的结合位点都为配基所占据 时，即达到饱和，蛋白质的分配系数达到极大值。
结论：加入适当的 盐类，会大大促进 带相反电荷的生物 大分子的分离。
pH
pH值对分配的影响源于两个方面的原因： （一）pH值会影响蛋白质中可以解离基团
的解离度，因而改变蛋白质所带的电荷和 分配系数。
lnKlnK0R FT Z
（二）pH值会影响磷酸盐的解离程度， 改变H2PO4-和HPO42-之间的比例， 而影响分配系数。
• 操作简便，经济省时，易于放大.由于很容易达到 平衡，用商业上的离心机能使相分离完全，分配 系数的值重演性很好，故可直接放大
生化工程下游技术知识课件第七章双水相萃取技术知识
其他领域的应用
01
02
03
环境治理
双水相萃取技术可用于处 理废水、废气等环境污染 问题，实现环境治理和资 源化利用。
食品加工
双水相萃取技术可用于提 取和纯化食品中的营养成 分，提高食品的营养价值 和品质。
化学工业
双水相萃取技术可用于分 离和纯化有机化合物、金 属离子等，促进化学工业 的发展。
04 双水相萃取技术的挑战与 解决方案
相分离困难
总结词
双水相萃取技术中，相分离困难是一个常见问题，主要表现在两相间界面不清、相分离速度慢、分离 不完全等方面。
详细描述
由于双水相萃取技术涉及的物质较为复杂，相间界面张力较小，导致两相间界面不清，容易产生乳化 现象。此外，由于物质在两相中的分配系数差异较小，相分离速度慢，有时甚至出现分离不完全的情 况。
产物稳定性问题
总结词
双水相萃取技术中，产物稳定性问题主要表现在产物在双水相中的稳定性差，容易发生 降解或聚合等现象。
详细描述
由于双水相萃取过程中涉及的物质种类较多，有些产物在双水相中的稳定性较差，容易 受到温度、pH值、金属离子等因素的影响而发生降解或聚合等现象，从而影响产物的
质量和产量。
技术成本问题
总结词
双水相萃取技术的成本较高，主要表现 在设备投资大、操作复杂、能耗高等方 面。
VS
详细描述
双水相萃取技术需要特殊的设备，如分相 器、混合器等，这些设备的投资较大。此 外，双水相萃取技术的操作过程较为复杂 ，需要严格控制温度、pH值等参数，因 此操作成本较高。同时，该技术还需要大 量的水和能源，导致能耗较高，进一步增 加了生产成本。
原理
利用生物分子在双水相体系中不同的分配系数实现分离。分配系数是指生物分 子在两相间的分配平衡时，分子在某一相中的浓度与分子在另一相中的浓度的 比值。
《双水相萃取技术》课件
影响因素
03
双水相萃取技术的实验操作
实验准备
01
02
03
实验材料
准备双水相萃取所需的试 剂和材料，如蛋白质溶液 、双水相体系、离心管等 。
实验设备
确保实验所需的设备齐全 ，如离心机、天平、量筒 等。
安全措施
确保实验环境安全，穿戴 适当的实验服和护目镜， 避免试剂溅出。
实验步骤
加入蛋白质溶液
将待分离的蛋白质溶液加入离 心管中。
应用范围广泛
该技术在生物、医药、环保等领域有 广泛应用，可用于蛋白质、酶、细胞 等的分离和纯化。
操作简便高效
双水相萃取技术操作简单，分离速度 快，可实现大规模生产。
环境友好
该技术使用无毒或低毒性的物质，对 环境友好，符合绿色化学的发展趋势 。
技术展望
深入研究机理
进一步深入研究双水相萃取技术的机理，提高分 离效率和选择性。
蛋白质回收率测定
测定蛋白质的回收率，评估双水相萃取技术的效 果。
3
数据分析
对实验数据进行统计分析，了解双水相萃取技术 的分离效果和影响因素。
04
双水相萃取技术的优缺点
技术优势
高分离效率
双水相萃取技术能够实现高效率的分离过程，对于一些难以分离 的物质，如蛋白质、酶等，能够实现快速、准确的分离。
低成本
收集上清液
将上清液收集到适当的容器中 ，以便后续分析。
配制双水相体系
按照所需的浓度配制双水相体 系，确保比例准确。
离心分离
将离心管放入离心机中，设定 适当的转速和时间进行离心分 离。
清洗沉淀
清洗离心管中的沉淀，确保蛋 白质的纯度和回收率。
实验结果分析
1 2
03
双水相萃取技术的实验操作
实验准备
01
02
03
实验材料
准备双水相萃取所需的试 剂和材料，如蛋白质溶液 、双水相体系、离心管等 。
实验设备
确保实验所需的设备齐全 ，如离心机、天平、量筒 等。
安全措施
确保实验环境安全，穿戴 适当的实验服和护目镜， 避免试剂溅出。
实验步骤
加入蛋白质溶液
将待分离的蛋白质溶液加入离 心管中。
应用范围广泛
该技术在生物、医药、环保等领域有 广泛应用，可用于蛋白质、酶、细胞 等的分离和纯化。
操作简便高效
双水相萃取技术操作简单，分离速度 快，可实现大规模生产。
环境友好
该技术使用无毒或低毒性的物质，对 环境友好，符合绿色化学的发展趋势 。
技术展望
深入研究机理
进一步深入研究双水相萃取技术的机理，提高分 离效率和选择性。
蛋白质回收率测定
测定蛋白质的回收率，评估双水相萃取技术的效 果。
3
数据分析
对实验数据进行统计分析，了解双水相萃取技术 的分离效果和影响因素。
04
双水相萃取技术的优缺点
技术优势
高分离效率
双水相萃取技术能够实现高效率的分离过程，对于一些难以分离 的物质，如蛋白质、酶等，能够实现快速、准确的分离。
低成本
收集上清液
将上清液收集到适当的容器中 ，以便后续分析。
配制双水相体系
按照所需的浓度配制双水相体 系，确保比例准确。
离心分离
将离心管放入离心机中，设定 适当的转速和时间进行离心分 离。
清洗沉淀
清洗离心管中的沉淀，确保蛋 白质的纯度和回收率。
实验结果分析
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《两水相萃取法》PPT课件
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当系线向下移动时，长度逐渐减小，这说明两相的差别 减小，当达到K点时，系线的长度为0，两相间差别消失， 点K称为临界点或褶点。
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18
双节线的位置形状与聚合物的分子量有关。分子量越高， 相分离所需的浓度越低；两种聚合物的分子量相差越大，双 节线的形状越不对称。
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三、分配理论
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如果产品是蛋白质，并且分配在盐相，则盐可以在错流 过程操作方法下，用超滤或渗析的膜过滤回收。
膜分离是分离和浓缩被纯化的蛋白质并同步去除聚合物 的最佳方法。
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如果蛋白质积聚在聚乙二醇中，可以通过加入盐来精 制，加入的盐导致蛋白质在盐相中重新分配。
PEG的分离同样可以用膜分离来实现，即用选择性孔 径较大的半透膜来截留蛋白质，同时排除PEG进行回收。
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如上所述，影响分配系数的因素很多，而且这些 因素相互间又有影响，因此，目前尚不可能定量地关 联分配系数与能独立测定的蛋白质的一些分子性质之 间的关系。适宜的操作条件，只能通过实验得到。
实验可很方便地在10 ml有刻度的离心试管中进 行。如检定工作跟得上，则在几天内就可求得所需的 萃取条件。但有时液体粘度比较大，用吸管操作时容 易引起误差，需要注意。
精选ppt
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（五）、温度
温度影响相图，特别在临界点附近，尤为显著，因而 也影响分配系数。但是在离临界点较远时，这种影响较小。
大生产中，总采用常温，可节约冷冻费用，这是由于 聚合物对蛋白质有稳定作用，不会引起损失。同时，温度 高时，粘度较低，有利于相的分离操作。
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（六）、荷电PEG作为成相聚合物
《双水相萃取技术的》PPT课件_OK
• (3)双水相体系界面张力较小，虽有利于提高传质效 率，但是较小的界面张力会易导致乳化现象的产生， 使相分离时间延长，分离效率降低。
13
• (4)双水相体系中组分间的作用非常复杂， • 目前没有建立一套较为完整的理论和方法解释和预
测物质在双水相体系中的相行为和被分配物质在两 相中的分配行为。 • (5)缺乏对双水相过程的工程放大及设备方面的研究， 在体系流体力学，相际间的传质，传递过程方面研 究很少。研究的方法基本上还是通过实验的方法， 研究的结果只是建立在实验的基础上，大部分情况 下不能外延，缺乏对过程规律的认识。 • (6)对双水相萃取工艺整体的集成优化研究还不足， 对分离过程中产生的大量含成相物质的稀溶液，还 没有找到一条科学合理的利用及处理途径，大量含 盐或含成相组分的废水溶液难于回收及处理。
到分离纯化之目的。物质在双水相体系中分配系数 K可用下式表示：
•
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。
6
• 图1 PEG/ Dextran体系的相图
7
• 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。C为临界点，曲线TCB称为结线，直线TMB称为系 线。结线上方是两相区，下方是单相区。所有组成在系统上的点，分成两相后， 其上下相组成分别为T 和B。M点时两相T和B的量之间的关系服从杠杆定律，即 T和B相重量之比等于系线上MB与MT的线段长度之比。
10
双水相技术的发展趋势
• 1.廉价新型双水相系统的开发 • 2.亲和双水相萃取技术 • 3.生物转化与双水相萃取技术相结合 • 4.双水相萃取与膜分离相结合 • 5.双水相萃取与细胞破碎过程相结合
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• (4)双水相体系中组分间的作用非常复杂， • 目前没有建立一套较为完整的理论和方法解释和预
测物质在双水相体系中的相行为和被分配物质在两 相中的分配行为。 • (5)缺乏对双水相过程的工程放大及设备方面的研究， 在体系流体力学，相际间的传质，传递过程方面研 究很少。研究的方法基本上还是通过实验的方法， 研究的结果只是建立在实验的基础上，大部分情况 下不能外延，缺乏对过程规律的认识。 • (6)对双水相萃取工艺整体的集成优化研究还不足， 对分离过程中产生的大量含成相物质的稀溶液，还 没有找到一条科学合理的利用及处理途径，大量含 盐或含成相组分的废水溶液难于回收及处理。
到分离纯化之目的。物质在双水相体系中分配系数 K可用下式表示：
•
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。
6
• 图1 PEG/ Dextran体系的相图
7
• 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。C为临界点，曲线TCB称为结线，直线TMB称为系 线。结线上方是两相区，下方是单相区。所有组成在系统上的点，分成两相后， 其上下相组成分别为T 和B。M点时两相T和B的量之间的关系服从杠杆定律，即 T和B相重量之比等于系线上MB与MT的线段长度之比。
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双水相技术的发展趋势
• 1.廉价新型双水相系统的开发 • 2.亲和双水相萃取技术 • 3.生物转化与双水相萃取技术相结合 • 4.双水相萃取与膜分离相结合 • 5.双水相萃取与细胞破碎过程相结合
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（四）影响物质分配平衡的因素
主要有聚合物的分子量和浓度/pH/演的种类 和浓度/温度等。适当的选择各参数即在最 适条件下，可达到较高的分配系数和选择 性
成相聚合物的相对分子质 量
当聚合物相对分子质量降低时，蛋白质易 分配于富含该聚合物的相中。
例如：PEG/DX系统中当PEG的分子量降低时，会
双水相萃取
方盼 赵梅
目录
（一）两水相的形成 （二）相图 （三）分配理论 （四）影响分配的参数 （五）应用
Question
• 常用的溶液萃取法能用来提 取生物大分子如蛋白质吗？
Reason
大部分萃取采用一个是水相，另一个是有机相 蛋白质遇到有机溶剂，易变形失活 有些蛋白质有极强地亲水性，不能溶于有机溶剂。
作用力没有强烈的引力或斥力：完全互溶，形
成均相的高聚物水溶液
• 聚合物的不相容性：两种聚合物分子间存在斥力，在 达到平衡后，分成两相，两种聚合物分别进入到一相 中。
• 高聚物与高聚物形成两相是由于高聚物的不相容 性
• 高聚物与无机盐溶液也能形成两相，这是由于盐 析作用。
• 生化工程中，多应用聚乙二醇—-葡聚糖和聚乙二 醇-无机盐系统。
盐类的影响
在双水相聚合物系统中，加入电解质，首 先阴阳离子会有不同的分配。
盐的正负离子在两相间的分配系数不同， 由于各相应保持电中性，因而在两相中形 成电位差，这对带电生物大分子的分配， 产生很大的影响。
K-＞1 分配在上相 K+≈1 分配在下相
在pH6.9时溶菌酶带正 电，卵蛋白带负电。当 加入NaCl时，其浓度低 于50mmol/L时可见上 相电位低于下相电位， 使溶菌酶分配在。
只有当P和Q达到一定浓度才能形成两相
双节线
系线
（具体的证明过程省略）
系线的长度是衡量两相间差别的尺度， 系线越长两相间的差别越大，反之越 小。
当系线向下移动时，长度逐渐减小， 这说明两相的差别减小，当达到K点 时，系线的长度为0，两相间差别消 失，点s成为临界点。
（三）分配理论
和溶剂萃取法一样，蛋白质在两水相间的分 配，有分配系数
so
•通常的溶剂萃取法应用于提取生物大分子是有 困难的； •但双水相萃取法含水量高，接近生理的环境中 进行萃取，不会引起生物活性物质失活或变性
双水相体系简介
• 1896年Beijerinck观察到当把明胶与琼脂和 可溶性淀粉的水溶液混合时先得到一个混 不透明的溶液，随之分为两相，上相富含 明胶，下相富含琼脂（或淀粉），这种现 象被称之为聚合物的不相溶性，从而产生 了双水相体系。
K=C1/C2 C1代表上相浓度，C2代表下相浓度。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质和特定的双水相体 系，与蛋白质的浓度无关。
当物质进入双水体系后，由于表面性质/电 荷作用和各种力（如憎水键/氢键和离子键） 的存在和环境的影响，物质在上相和下相 间进行选择性分配，
成相聚合物的浓度
当接近临界点时，上相和下相的组成相同蛋白 质均匀的分配于两相中，分配系数接近于1。
当成相系统的总浓度增大时，系统远离临 界点，系线长度增加，两相性质的差别增 大，蛋白质分子的分配系数（分配系数为一常数只
取决于被分离物质本身的性质和特定的双水相体系，与蛋白质的浓度
无关。）就会偏离临界点的值（=1），即大 于1或小于1。
结论：加入适当的 盐类，会大大促进 带相反电荷的生物 大分子的分离。
pH
pH值对分配的影响源于两个方面的原因： （一）pH值会影响蛋白质中可以解离基团
的解离度，因而改变蛋白质所带的电荷和 分配系数。
lnKlnK0R FT Z
（二）pH值会影响磷酸盐的解离程度， 改变H2PO4-和HPO42-之间的比例， 而影响分配系数。
使蛋白质易分配于富含该PEG的相中，使分配系数 增大，而葡聚糖的分子量减小，会使分配系数降 低，这是一条普遍规律
这是因为成相聚合物的疏水性对酶等亲 水性物质的分配产生较大的影响。
同一聚合物的疏水性随分子量的增大而 增大，当PEG的分子量增加是，在质量浓 度不变的情况下，其两端羟基数减少，疏 水性增加，亲水性的蛋白质不再向富含 PEG相中聚集，而转向另一相。 那么，分子量降低时，蛋白质就易分配 于富含PEG的相了
双水相系统
• 是指某些高聚物之间或高聚物 与无机盐之间在水中以适当的 浓度溶解会形成互不相溶的两 水相或多水相系统
• 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，见下图
（一）两水相的形成 原理
pH的微小变化会使蛋白质的分配系数 改变2～3个数量级。
温度
温度影响相图，特别在临界点附近，因而 也影响分配系数，
温度越高发生相分离所需的高聚物浓度越 高
工业方面 应 用
小分子分离和纯化
技术的新发展
双水相萃取系统的优点
• 直接从cell碎片匀浆中萃取prot、而无需将细胞 碎片分离
双水相系统
PEG = 聚已二醇 Kpi = 磷酸钾 DX = 葡聚糖
双水相萃取:
利用生物大分子在两种水相之间的分配比 例不同而达到分离纯化生物大分子的目的。
（二）相图
两种高聚物的水溶液，当它们以不同的比例 混合时，可形成均相或两相，这种水性两相 的形成条件和定量关系，常用相图来表示， 它是一条双节线。
两种亲水性聚合物混合
1 混合熵的增加 —自发进行—分子的数目 2 分子间作用力 —分子间各基团相互作用之
和——分子的大小 • 对大分子而言，由于相对分子质量较大，
分子间作用力与熵增加相比占主导地位。
作用力为斥力：形成两个水相，两种高聚物分 别富集于上、下两相。
作用力为引力：也形成两个水相，但两种高聚 物都分配于一相，另一相几乎为溶剂。
• 双水相系统平衡时间短，含水量高，界面张力低 ，成相聚合物对蛋白质有稳定作用，为生物活性 物质提供了温和的分离环境
• 操作简便，经济省时，易于放大.由于很容易达到 平衡，用商业上的离心机能使相分离完全，分配 系数的值重演性很好，故可直接放大