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
反胶团萃取技术
一、概述
• 本质：液-液有机溶剂萃取 • 特点：反胶团萃取是利用表面活性剂在有机相中形成反 胶团（reversed micelles），从而在有机相内形成分散 的亲水微环境，使生物分子在有机相（萃取相）内存在 于反胶团的亲水微环境中，消除了生物分子，特别是蛋 白质类生物活性物质难于溶解在有机相中或在有机相中 发生不可逆变性的现象。
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的程度，降低了蛋白质 分子和反胶团内壁的静电作用力。 b：减小了表面活性剂极性头之间的相互斥力，使反胶团变小。
这两方面的效应都会使蛋白质分子的溶解性下降，甚至使已溶 解的蛋白质从反胶团中反萃取出来。
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。
三、反胶团萃取技术
2. 影响反胶团萃取生物分子的主要因素 水相pH值的影响 水相离子强度的影响
助表面活性剂的影响
温度等
四、反胶团萃取技术的应用
α-淀粉酶、细胞色素c、核糖 核酸酶、溶菌酶、α-胰凝乳蛋 白酶、过氧化氢酶等。
提取化妆品原料及功能性添加 剂（植物油、氨基酸、维生素） 等
萃取蛋 白质
日化 行业
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。
二、反胶团的形成
2、反胶团体系的分类 （1）单一表面活性剂反胶团体系： A、 阴离子型。在反胶团萃取蛋白质使用最多的是阴离子型表面活 性剂（琥珀酸二(2-乙基己基)酯磺酸钠，简称 AOT）。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TOMAC（氯化三辛基甲铵）、CTAB（溴代十六 烷基三甲胺）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。 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。
C水 C表面活性剂
W0越大，反胶团的半径越大。
二、反胶团的形成
4、反胶团的溶解作用
由于反胶团内存在微水池，故可溶解氨基酸、脂肪和蛋白质等 生物分子，为生物分子提供易于生存的亲水微环境。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。
水壳模型
疏水区
二、反胶团的形成
反胶团萃取的优点
选择性好、分离效率高
分离速度快，具有提纯和浓缩作用
分离条件温和，能使生物物质保持较高的活性收率
分离料液处理简单，操作方便
易放大，正萃和反萃同时进行
二、反胶团的形成
1.胶团与反胶团 极性“头” 有机溶剂
水
极性“头”
非极性 “尾” 非极性 “核” 非极性 “尾”
极性的“核”
胶团
反胶团
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。
二、反胶团的形成
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特异性的结合，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。
2） 转盘萃取塔
转盘萃取塔 （RDC）可用于蛋白 质的萃取分离。 右图是RDC萃取 蛋白质的示意图，反 胶团相为分散相，水 相为连续相。转盘塔 的优点是单位塔高的 效率高、高产量、操 作弹性大和低能耗等。 缺点是体系易出现乳 化和返混现象。
Thank you！
静电相互作用
反胶团萃取一般采用离子型表面活性剂制备反胶团相，因此这 些表面活性剂所形成的反胶团内表面带有负电荷或正电荷。当改变 水相pH值可使蛋白质表面带正电荷(pH<pI)或负电荷(pH>pI)，通过 与表面活性剂发生强烈的静电相互作用，使蛋白质溶解在反胶团中。 理论上，当溶质所带电荷与表面活性剂相反时，由于静电引力 的作用，溶质易溶于反胶团，静电引力越大溶解率或分配系数较大， 反之，则不能溶解到反胶团相中。
反胶团超 临界CO2 萃取
药物
对各种蛋白质、抗体、抗生 素的萃取。
反胶团萃取技术的应用
多步混合/澄清萃取法
pH值对蛋白质溶解率的影响图
盐浓度对蛋白质溶解率的影响
分离蛋白质混合物
反胶团-超临界CO2 萃取
超临界 CO2 萃取的应用范 围比较广,但CO2 对于亲水性分 子、 相对分子质量高的物质如 氨基酸, 蛋白质和许多聚合物以 及金属离子的溶解能力非常低。 一种使得CO2 能够适合溶解这 些分子的方法就是采用表面活性 剂创造反胶团或微乳液环境。
五、反胶团萃取设备
3、混合澄清槽
混合-澄清式萃取器是一种最常用的液-液萃取设备，该设备由 料液与萃取剂的混合器和用于两相分离的澄清器组成，可进行间歇 或连续的液-液萃取。 但该设备最大的缺点是反胶团相与水相相混合时，混合液易出 现乳化现象，从而增加了相分离时间。
五、反胶团萃取设备
4 、微分萃取设备
二、反胶团的形成
反胶团：是指向非极性溶剂中加入表面活性剂时，当表面活性剂的 浓度超过临界胶团浓度（CMC）时，会在非极性溶剂内自发形成 亲水头部向内、疏水尾部向外的具有极性内核的表面活性剂聚集体。 与在水相中形成的微胶团方向相反，因此称为反胶团或反向胶团。
通常反胶团的极性内核在溶解了水后在内核中形成“微水相” 或“水池”，可以进一步溶解蛋白质、核酸、氨基酸等亲水性的生 物大分子。胶团的屏蔽作用使这些物质不与有机溶剂直接接触，而 “水池”的微环境又保护了生物物质的活性，从而达到了溶解和分 离生物物质的目的。
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