双水相萃取ppt

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。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 • InK = InKm+InKe+In Kh+InKb+InKs+InKc 式中，Ke-----静电作用对溶质分配系数的贡献； Kh----- 疏水作用对溶质分配系数的贡献； Kb-----生物亲和作用对溶质分配系数的贡献； Ks----- 分子大小对溶质分配系数的贡献； Kc----- 分子构型影响对溶质分配系数的贡献； Km -----除上述因素外的其它因素影响对溶质分配系数的贡献。
双水相萃取技术
及其在生物医药上的应用
双水相萃取技术
• • • • 双水相体系的概念与形成 双水相萃取原理 双水相萃取的技术特征 双水相萃取的工艺流程
双水相体系的概念与形成
• 传统的双水相体系是指双高聚物双水相 体系，其成相机理是由于高聚物分子的 空间阻碍作用，相互无法渗透，不能形 成均一相，从而具有分离倾向，在一定 条件下即可分为二相。一般认为只要两 聚合物水溶液的憎水程度有所差异，混 合时就可发生相分离，且憎水程度相差 越大，相分离的倾向也就越大。
双水相Biblioteka Baidu取流程
• 无 机 盐 的 循 环 • PEG 的 循 环
• 目 的 产 物 的 萃 取
（1）目的产物的萃取：第一步细胞悬浮液经助磨剂破碎后， 与PEG和无机盐或葡聚糖在萃取器中混合，然后进入离心机分 相。第二步萃取是将目标蛋白质转入富盐相 ,方法是在上相中 加入盐 ,形成新的双水相体系 ,从而将蛋白质与 PEG分离 ,以 利于使用超滤或透析将 PEG的回收利用和目标产物的进一步加 工处理。若第一步萃取选择性不高 ,即上相中还含有较多杂蛋 白及一些核酸、 糖和色素等 ,可通过加入适量的盐 ,再次 形成 PEG/ 无机盐体系进行纯化。目标蛋白质仍留在 PEG相中。 (2) PEG的循环 ：在大规模双水相萃取过程中 ,成相材料的回 收和循环使用 ,不仅可以减少废水处理的费用 ,还可以节约化 学试剂 ,降低成本。PEG的回收有两种方法 ：一种是加入盐使 目标蛋白质转入富盐相来回收,另一种是将 PEG相通过离子交 换树脂 ,用洗脱剂先洗去 PEG,再洗出蛋白质。常用的方法是 将第一步萃取的 PEG相或除去部分蛋白质的 PEG相循环利用 (3)无机盐的循环 ：将含磷酸钠的盐相冷却 ,结晶 ,然后用离 心机分离收集其它方法有电渗析法、膜分离法回收盐类或除去 PEG相的盐
α 1 - 干扰素和β- 干扰素的提取则是双水相亲和萃取技术 的应用。提取α 1 - 干扰素是采用 PEG-磷酸酯/ 磷酸盐双 水相系统 ,经两次萃取从重组大肠杆菌匀浆液中提取 ,分 配系数达 155。较好的反萃取条件为 PEG- 磷酸酯、 酸 盐 pH6. 0 ,其技术优点是省去高速离心去除细胞碎片的步 骤 ,能耗较低 ,收率、 度均较高 ,最后α - 干扰素存在于磷 酸盐相 ,其中 PEG含量仅为 0. 5 %左右 ,这对进一步纯化 很有利。而采用 PEG- 磷酸酯/ 磷酸盐双水相可使β-干扰 素完全分配在上相 ,杂蛋白几乎全在下相 ,且β干扰素浓度 越高 ,分配系数越大 ,纯化因子高达350 ,收率 97 % ,用这一 技术与层析技术相结合组成了一套新的分离流程 ,已成功 地用于工业生产。
双水相萃取原则流程
连续双水相萃取
双水相萃取技术在生物医药上的应用
1.基因工程药物的分离与提取 2.酶工程药物的分离与提取 3.抗生素的分离与提取
4.天然植物药用有效成分的分离与提取
基因工程药物的分离与提取
目的的产物在转化液中的浓度很低 ,且对温度、 酸、碱和有机溶剂较敏感 ,容易失活和变性 ,若 以常规分离手段处理 ,产品的收率较低且纯度不 高 ,而双水相萃取技术可以保证产物在温和的条 件下得以分离和纯化。其中有代表性的工作是用 PEG4000/ 磷酸盐从重组大肠杆菌(E. Coli) 碎 片中提取人生长激素(hGH) ,采用三级错流连续 萃取 ,处理是为 15L/ h ,收率达 80 %。同样 , 用 PEG8000/ Na2SO4双水相系统从重组大肠杆菌 中分离 IGF - I,收率 90 %。
双水相体系相图
双水相萃取的技术特征
• • • • • • • • • • 含水量高(70％--90％)，在接近生理环境的体系中进行萃取，不会引起生物活性 物质失活或变性； 可以直接从含有菌体的发酵液和培养液中提取所需的蛋白质（或者酶），还能不 经过破碎直接提取细胞内酶，省略了破碎或过滤等步骤； 分相时间短，自然分相时间一般为5min～15 min； 界面张力小(10-7～ 10-4mN／m)，有助于两相之间的质量传递，界面与试管壁形 成的接触角几乎是直角； 不存在有机溶剂残留问题，高聚物一般是不挥发物质，对人体无害； 大量杂质可与固体物质一同除去； 易于工艺放大和连续操作，与后续提纯工序可直接相连接，无需进行特殊处理； 操作条件温和，整个操作过程在常温常压下进行； 亲和双水相萃取技术可以提高分配系数和萃取的选择性。 有生物适应性，组成双水相的高聚物及某些无机盐对生物活性物质无伤害，不会 引起生物物质失活或变性
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。