第六章 萃取-反胶团萃取
胶团与反胶团萃取技术
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。
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。
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。
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
反胶团萃取法
反胶团萃取法
反胶团：是分散于连续有机相中、由表面活性剂所形成的稳定的纳米尺度的聚集体。
反胶团萃取：是利用表面活性剂在有机溶剂中形成的反胶团，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溶解在有机相中或在有机相中发生不可逆变性的现象。
特点：
1.成本低，溶剂可反复使用；
2.萃取率高；
3.反胶团是透明的、热稳定的体系；
4.极性“水核”具有较强的溶解能力；
5.生物大分子由于具有较强的极性，可溶解于极性水核中，防止与外界有机溶剂接触，减少变性作用。
6.由于“水核”的尺度效应，可以稳定蛋白质的立体结构，增加其结构的刚性，提高其反应性能。
反胶团萃取技术
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。
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。
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
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。
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胶体颗粒，它在食品加工和制备中具有重要的作用。
然而，在某些情况下，我们需要将胶团从食品中去除，这就需要用到反胶团萃取技术。
反胶团萃取的原理主要是利用一定的物理或化学手段，将胶团从食品中分离出来。
本文将介绍反胶团萃取的原理及其应用。
首先，反胶团萃取的原理涉及到胶团的特性。
胶团在溶液中通常呈现为胶态，其粒径较大，表面带有电荷，因此在溶液中具有一定的稳定性。
为了实现反胶团的萃取，我们需要破坏胶团的稳定性，使其聚集成团，从而可以被分离出来。
其次，反胶团萃取的原理可以通过改变溶液的物理条件来实现。
例如，可以通过调节溶液的pH值，改变离子强度，或者调节温度来破坏胶团的稳定性。
在酸性条件下，胶原蛋白的电荷状态会发生改变，从而导致胶团的聚集。
另外，通过加热或者冷却溶液，也可以改变溶液中胶团的稳定性，使其聚集成团。
此外，反胶团萃取的原理还可以通过添加特定的化学物质来实现。
例如，可以添加盐类、有机溶剂、蛋白酶等物质来改变溶液中胶团的性质，从而实现胶团的聚集和分离。
这些化学物质可以改变胶团表面的电荷状态，破坏其稳定性，使其聚集成团，便于分离。
最后，反胶团萃取的原理还可以通过物理手段来实现。
例如，可以利用超声波、高压处理、离心等方法来破坏胶团的稳定性，使其聚集成团，便于分离。
这些物理手段可以有效地改变胶团的结构和性质，从而实现胶团的萃取。
综上所述，反胶团萃取的原理主要是通过改变溶液的物理和化学条件，破坏胶团的稳定性，使其聚集成团，从而实现胶团的分离。
这种技术在食品加工和制备中具有重要的应用，可以有效地改善食品的质量和口感。
希望本文对反胶团萃取的原理有所帮助，谢谢阅读！。
反胶团萃取——精选推荐
萃取补充材料5．5反胶团萃取▪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；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的功能。
▪因此，反胶团可作为：▪生物膜的简化模型；▪作为显示酶类性质的一种模型进行基础性研究；▪作为具有新型功能的疏水性反应场；▪作为酶和微生物的一种新型的固定化方法；▪作为微小型的生物反应器；▪在生物技术领域中作为生理活性物质以及生物活性大分子的特异性分离场（分离、浓缩等方法）。
5.5.1 反胶团萃取技术的特点▪反胶团萃取技术的突出优点①有很高的萃取率和反萃取率并具有选择性；②分离、浓缩可同时进行，过程简便；③能解决蛋白质（如胞内酶）在非细胞环境中迅速失活的问题；④表面活性剂往往具有细胞破壁功效，可直接从完整细胞中提取具有活性的蛋白质和酶；⑤成本低，溶剂可反复使用等。
5.5.2 反胶团的形成▪反胶团的构造▪当向水溶剂中加入表面活性剂时，如表面活性剂的浓度超过一定的数值时，形成正胶团（normal micelle）。
▪当向非极性溶剂中加入一定量的表面活性剂时，会形成反胶团或反向胶团（reversed micelles）。
▪在反胶团中有一个极性核心，它包括由表面活性剂极性端组成的内表面、平衡离子和水，被称之为“水池”（water pool）。
这个“水池”具有极性，可以溶解具有极性的分子和亲水性的生物大分子。
▪常用的表面活性剂▪AOT（Aerosol OT），其化学名称是琥珀酸二（2-乙基己基）酯磺酸钠（Sodium di-2-ethyl-hexylsulfosuccinate），结构式下▪CTAB（溴代十六烷基三甲铵）、TOMAC（氯化三辛基甲铵）、PTEA（磷脂酰乙醇胺）。
第六章 萃取-反胶团萃取
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1.
什么是反胶团？反胶团的微小界面和微小水 相具有哪两个特异性的功能？ 反胶团（Reversed Micelles）:是两性表面 活性剂在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，空间尺寸仅 为纳米级的集合型胶体。 反胶团的微小界面和微小水相具有两个特异 性的功能： （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 蛋白质等保持活性的功能。 35
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（3）反胶团含水率W：有机相中水与表面 活性剂的摩尔比。
W越大，反胶团的半径越大。W=C水/C表 注意：反胶团“水池”中的水与普通的水在性质 上是有差异的。当含水率W0较低时，反胶团水池 内的理化性质与正常水相差悬殊。
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例如，用AOT为表面活性剂时，当W0<6-8时，反胶团内 微水相的水分子受表面活性剂亲水基团的强烈束缚，表观 粘度上升50倍，水合化一分子AOT需6-8个水分子，其它 水分子不受束缚； 当W0>16时，微水相的水与正常的水接近，反胶团内形成 双电层。
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四、反胶团萃取蛋白质的应用
1、分离蛋白质混合物
如利用反胶团分离核糖核酸酶、细胞色素C和溶菌 酶三种蛋白。如下图。此工艺过程称为多步混合/ 澄清萃取。
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2、浓缩α -淀粉酶
用TOMAC/异辛烷反胶团溶液对α -淀粉酶水溶解进行 两级（混合-澄清槽）连续萃取和反萃取操作。
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结果： α-淀粉酶浓缩8倍，酶活力约为45%， 如果在反胶团相中添加非离子型表面活性 剂以提高分配系数，并增大搅拌转速提高 其传质速率，则反萃取水相中的α-淀粉酶 活力得率达到85%，浓缩17倍，且反胶团 每次循环的表面活性剂损失可减少到2.5%。
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。
反胶团萃取的原理
反胶团萃取的原理
嘿，今天咱们来聊聊反胶团萃取的原理。
你可以把反胶团想象成一个个小小的“魔法口袋”。
这些“魔法口袋”其实就是表面活性剂分子聚集在一起形成的。
它们在溶液中就像是一群有组织的小团队。
当我们要萃取某种物质时，就好像要把一个特定的宝贝从一堆杂物里找出来。
反胶团的“魔法口袋”会发挥作用，它们能识别并“抓住”我们想要的那个物质。
比如说，我们要从一堆混合物中提取出某种蛋白质。
反胶团就像是一个个聪明的小手，精准地抓住蛋白质，然后把它包裹起来，带进自己的“口袋”里。
这就像是在一个混乱的房间里，有一个神奇的工具可以专门挑出你需要的东西，并且保护好它，不让它受到其他东西的干扰。
而我们通过一些操作，就可以把这些装着我们需要物质的反胶团提取出来，从而实现对目标物质的萃取啦。
怎么样，这下对反胶团萃取的原理是不是有了更形象的理解呀？。
反胶团萃取分离技术
———反胶团的含水率W值
W=C水/C表
即“水池”中溶入水与表面活性剂的摩尔 质量之比。
实验证明，当W过大（W>16）时，微水相就会与水的粘度相当， 反胶团内会形成双电层； 相反，当W过小时（W<6-8），“水池”中的水与表面活性剂发 生水化合，粘度大，流性差，且反胶团半径小，不易萃取蛋白质。
指两种或者两种以上的表面活性剂构成的体系。
混合表面活性剂反胶团体系对蛋白质有更高的分离效率
体系中除了有组成胶团的表面活性剂外，还有具 有亲和特性的助剂
亲和配基与目标蛋白质有特异的结合能力，一般极少量亲和配基 的加入会让萃取蛋白质的选择性大大提高。
制备反胶团系统的方法
注入法（注射法） 相转移法 溶解法
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
反胶团体系的分类
单一表面活性剂反胶团体系 混合表面活性剂反胶团体系
亲和反胶团体系
在使用时无需加入助剂的表面活性剂，具有多条中 等长度长度的烷基尾和一个较小的极性头。 阴离子型：如AOT(双-2-乙基乙基硫代琥珀酸)，该体 系结构简单、稳定，反胶团体积相对较大，适合于等 电点较高的相对分子量较小的蛋白质的分离。 阳离子型：如CTAB（十六烷基三甲基溴化铵），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。 非离子型：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，但这类体系更容易乳化。
胶团与反胶团萃取
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。
不同蛋白质具有 不同的等电点， 可调节pH,分离 不同蛋白质，但 要注意避免蛋白 质的变性。
（2）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程度，增 大离子强度可降低蛋白质分子和反胶团内壁的静电作 用力。 b：增大离子强度可减小表面活性剂极性头之间的相 互斥力，使反胶团变小。
蛋白质性质不同， 其在反胶团相中溶 解度达到最低时所 对应最小离子强度 也不相同，利用这 种差别，即可实现 不同蛋白质间分离 和浓缩。
胶团萃取与反胶团萃取
Review
胶团概念
当向水溶液中加入表面活性剂达到一定浓度
(CMC)时，会形成表面活性剂聚集体。
胶团萃取（micellar extraction）
水
正 向 胶 团 非极性“尾”
极性“头”
非极性的“核”
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。 胶团萃取多用于无机物萃取，但也用于有机物 萃取。 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。
反胶团萃取使用最多的是阴离子型AOT
极性基团 较小，所 形成的反 胶团空间 较大，利 于生物大 分子进入
反胶团萃取流程
反胶团萃取流程
嘿，朋友们！今天咱就来讲讲这反胶团萃取流程！
你看啊，这反胶团萃取就好比是一场奇妙的冒险之旅！想象一下，那些
需要被萃取的物质就像是我们要去寻找的宝藏（比如说，珍贵的药物成分），而反胶团就是我们的神奇交通工具啦！
首先呢，准备工作得做好。
这就像是出门旅行前得收拾好行李一样重要！我们要把各种条件都调整好，让这场萃取之旅能顺利开启。
然后呢，就是关键的一步啦，让反胶团和被萃取物质来个亲密接触！哎呀，就像是朋友之间见面那样自然融洽（比如让反胶团拥抱住那些药物成分）。
这时候可有意思了，它们之间就会发生奇妙的反应呢。
接着呀，经过一系列的过程，那些我们想要的宝藏就被乖乖地“请”进反胶团里啦，这多棒啊！这真的就像是我们历经千辛万苦终于找到了梦寐以求的宝贝。
再之后，对它们进行分离、提纯，让那些珍贵的东西完完整整、干干净
净地出现在我们面前。
这不就跟我们把找到的宝贝小心擦拭、整理一样嘛！
这整个过程，不简单吧？但真的超级神奇呀！难道你们不想深入了解一下这有趣的反胶团萃取流程吗？我觉得真的太值得我们去探索啦！它给我们带来了那么多的可能性和惊喜！所以啊，真的要好好研究它，让它发挥更大的作用！怎么样，是不是也觉得这反胶团萃取流程很有意思？。
反胶团萃取
以蛋白质的分离为例说明双水相分离过程的原则流程: 包括三步双水相分离,在第一步中所选择的条件应使蛋白 质产物分配在富PEG的上相中, 而细胞碎片及杂质蛋白质 等进入下相。在分相后的上相中再加入盐使再次形成双水 相体系,核酸和多糖则分配入富盐的下相,杂质、蛋白质也 进入下相,而所需的蛋白质再次进入富含PEG的上相。然后 再向分相后的上相中加入盐以再一次形成双水相体系。在 这一步中,要使得蛋白质进入富盐的下相,以与大量的PEG 分开。蛋白质与盐及PEG的分离可以用超滤、层析、离心 等技术。
① 易于放大。Albertson证明分配系数仅与分离体积 有关,各种参数可以按比例放大而产物收率并不降低, 这是 其他过程无法比拟的。这一点对于工业应用尤为有利。
② 分离迅速。双水相系统(特别是聚合物/无机盐系 统)分相时间短,传质过程和平衡过程速度均很快,因此相对 于某些分离过程来说,能耗较低,而且可以实现快速分离。
双水相分配技术作为一个很有发展前途的分离单元, 除了具有上述独特的优点外,也有一些不足之处,如易乳化、 相分离时间长、成相聚合物的成本较高、分离效率不高等, 一定程度上限制了双水相分配技术的工业化推广和应用。 如何克服这些困难,已成为国内外学者关注的焦点,其中 “集成化”概念的引人给双水相分配技术注入了新的生命 力,双水相分配技术与其他相关的生化分离技术进行有效 组合,实现了不同技术间的相互渗透,相互融合,充分体现了 集成化的优势。例如：
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。
6b反胶团萃取
(5)反胶团萃取技术的成本低，溶剂可反复使用等。
二、反胶团的形成
1、反胶团的构造： 在胶体化学中，如向水溶液中加入表面活性剂，并使
其浓度超过一定数值时，表面活性剂就会在水相中形成胶体
或微胶团，它是表面活性剂的聚集体。其亲水性的极性端向 外指向水溶液，疏水性的非极性“尾”向内相互聚集在一起。
当向非极性溶剂中加入表面活性剂，并使其浓度超过一
阳离子表面活性剂
非极性有机溶剂：环己烷，庚烷， 辛烷等
分离蛋白质时， 使用最多的是阴离子型表面活性剂AOT。
2、反胶团的物理化学特性及制 备
（1）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中能形成反胶团的 最小浓度
② 反胶团含水率W
W=C水/C表
W越大，反胶团的半径越大
用 AOT反胶团体系萃取 血红蛋白时发现 , 蛋白质 浓度高时,萃取率降低;而蛋 白质浓 度低时,萃取率较高。
⑥表面活性剂
表面活性剂的类型 目前最常用的反胶团或微乳液是 AOT/异辛烷 体系。一是AOT形成的反胶团较大 ,有利于蛋 白质的萃取 ;二是AOT形成反胶团时不需加助 表面活性剂。 表面活性剂的浓度 当其它条件一定时 ,表面活性剂浓度也存在某 临界值。小于此临界值时 ,增大表面活性剂的 浓度可提高蛋白质的萃取率 ,大于临界值时 , 则无明显影响
② 空间相互作用
A. 盐浓度增大对
反胶团相产生脱水效 应, 含水率W0随盐浓 度的增大而降低,反胶 团直径减小, 空间排 阻作用增大, 蛋白溶 解下降。
B .在各蛋白的pI处(排除了静电相互作用的影响)， 反胶团萃取实验研究表明: 随着M增大, 蛋白的分配 系数(m, 溶解率)下降。表明随M增大, 空间排阻作 用增大, 蛋白的溶解率降低.
反胶团萃取chl
当溶液达到临界胶团浓度时，溶液的表面张力降至最低值 ， 此时再提高表面活性剂浓度，溶液表面张力不再降低而是 大量形成胶团，此时溶液的表面张力就是该表面活性剂能 达到的最小表面张力。
混合胶束
胶束的结构
极性“头”
• 正胶束
：
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”
重点 反胶团 生物大分子
由水、表面活性剂和非极性有机溶剂构成的三元系统
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；另一相是作为 萃取剂的反胶束溶液。这 共存的两相组成，用细线 相连。这一体系的物理化 学性质非常适合于萃取操 作。
ＡＯＴ分子结构示意图
琥珀酸2-乙基己基酯磺酸钠容易获得，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.
反胶束的形成
向水溶液中加入表面活性剂，并使其浓度超过一定数 值时，表面活性剂就会在水相中形成胶体或微胶团，它是表
2. 反胶束的制备
注入法
相转 移法 过程慢， 最终体系 稳定，有 机相中蛋 白质浓度 高
溶解法
过程快， 较好控制 反胶团的 直径和含 水量
用于非水溶 性蛋白质， 过程慢，最 终体系稳定
四、生理活性物质的分离浓缩
反胶团萃取原理：
1 宏观：有机相－水相间的萃取 2 微观：生理活性物质从主体水相向溶解 于有机溶剂相中纳米级的，均一且稳定 的，分散的反胶团微水相中的分配萃取。 3 萃取进入有机相的生物大分子被表面活 性分子所屏蔽，从而避免了与有机溶剂 相直接接触而引起的变性失活。 4 同时是浓缩操作。
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反胶团萃取
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主要内容
一、概述 二、反胶团的形成 三、生理活性物质的分离浓缩 四、反胶团萃取的应用 五、思考题
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一、概述
反胶团（Reversed Micelles）:是两性表面活 性剂在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，空间尺寸仅为纳米 级的集合型胶体。 反胶团的微小界面和微小水相具有两个特异性 的功能： （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 蛋白质等保持活性的功能。
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反胶团萃取优点：
（1）有很高的萃取率和反萃取率并具有选择性； （2）分离、浓缩可同时进行，过程简便； （3）能解决蛋白质（如胞内酶）在非细胞环境中 迅速失活的问题；
（4）由于构成反胶团的表面活性剂往往具有细胞 壁功效，因而可直接从完整细胞中提取具有活 性的蛋白质和酶；
（5）反胶团萃取技术的成本低，溶剂可反复使用 等。
第六章 反胶团萃取
萃取
以超临界流 体为萃取剂， 以液体为萃取剂， 含有目标产 含目标 含有目标产物原 液液萃取 产物的 液固萃取 超临界 物的原料可 料为液体 或浸取 流体萃取 以是液体， 原料为 固体 也可以是固 根据萃取剂的种类和形式的不同分为： 体。
有机溶剂萃取 简称溶剂萃取
双水相萃取
液膜萃取
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二、反胶团的形成
（一）反胶团的构造
水溶液+表面活性剂（浓度>某一数值）胶体或微
胶团（表面活性剂的聚集体）； 非极性溶剂中+表面活性剂（浓度>某一数值）表 面活性剂的聚集体（反胶团）。
微观构造：（见图）
极性核心（表面活性剂极性端组成的内表面、平衡 离子和水，被称为水池（water pool））。 水池可溶解具有极性的分子和亲水性的生物大分 子，故极性分子和亲水性的生物大分子可“溶解” 在非极性的有机溶剂中。
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（二）反胶团的物理化学特性及制备
1、反胶团的物理化学性质
（1）反胶团的临界胶团浓度 将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（Critical Micelle Concentration,CMC），一般为0.11.0mmol/L，与表面活性剂的种类有关。 （2）反胶团的形成与大小 比水相中微胶团的空间尺寸小得多，多为球形， 也可能为椭球形或棒形。大小与溶剂和表面活性 剂的种类、浓度、温度、离子强度有关。
1、水相pH值对萃取的影响
（1）水相的pH值决定了蛋白质表面电荷的 状态，从而对萃取过程造成影响。
（2）只有当反胶团的内表面电荷与蛋白质表 面电荷相反时，两者产生静电引力，蛋白质才 能进入反胶束。 （3）对于阴离子表面活性剂，当pH>pI (蛋 白质等电点)时，萃取率几乎为0；当pH<pI时， 萃取率急剧提高；如pH值很低，在界面上会产 生白色絮凝物，并且萃取率也降低，这可能是 蛋白质变性的缘故。
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3、中空纤维膜萃取
中空纤维膜材料为聚丙烯，孔径0.2um， 保证酶和含有酶的反胶团能够自由通过。 优点： 水相和有机相分别通过膜组件的内外两侧， 保证两相有很高的接触比表面积； 膜起固定两相界面的作用，从而在连续操 作的条件下可防止混液等现象的发生，流 速可自动调整。
①
②293031源自324.反胶团液膜萃取
利用含有反胶团的有机相作为液膜，从一水相 向另一水相中选择性地输送生理活性物质的液 膜分离方法，见下图， 正萃取和反萃取能同时在一个装置内进行，表 面活性剂的用量和损失少。
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例如：用此法分离胰凝乳蛋白酶和溶菌酶合成液。 结果如下图
萃取平衡后，胰凝乳蛋白酶基本保留在W1相， 而80%以上的溶菌酶被反萃取到W2相中。
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2、反胶团的制备
（1）注入法 将含蛋白质的水溶液直接注入含有 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。 （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。可得较高蛋白质浓度。 （3）溶解法 对非水溶性蛋白质可用该法。将含 有反胶团（W=3-30）的有机溶液与蛋白质固体 粉末一起搅拌，使蛋白质进入反胶团中，所需 时间长。
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表面活性剂的存在是构成反胶团的必要条件
表面活性剂？是由亲水憎油的极性基团和亲油憎水的 非极性基团两部分组成的两性分子。 三类：阴离子型、阳离子型和非离子型表面活性剂。 最常用的是阴离子表面活性剂：
AOT
（丁二 酸-2乙基已 基酯磺 酸钠）
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为什么AOT最常使用？
具有双链结构，极性基团较小，所形成的反 胶团空间较大，半径可达170nm，有利于生 物分子的进入，形成胶束时不需加助剂,且有 较好的强度。 反胶团萃取系统的非极性有机溶剂有： 环己烷，辛烷、庚烷、异辛烷、己烷等。
反胶团萃取也是一个浓缩过程，因微水相体积仅 占有机相的几个百分点。
添加盐类就可从已和主体水相分开的有机相中分 离出含有目的物的浓水溶液，操作简单。
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（二）蛋白质的溶解
（1）水壳模型 ，蛋白 质位于水池的中心，周 围存在的水层将其与反 胶团壁（表面活性剂） 隔开； （2）蛋白质中的亲脂 部分直接与非极性溶 剂的碳氢化合物相接 触；
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四、反胶团萃取蛋白质的应用
1、分离蛋白质混合物
如利用反胶团分离核糖核酸酶、细胞色素C和溶菌 酶三种蛋白。如下图。此工艺过程称为多步混合/ 澄清萃取。
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2、浓缩α -淀粉酶
用TOMAC/异辛烷反胶团溶液对α -淀粉酶水溶解进行 两级（混合-澄清槽）连续萃取和反萃取操作。
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结果： α-淀粉酶浓缩8倍，酶活力约为45%， 如果在反胶团相中添加非离子型表面活性 剂以提高分配系数，并增大搅拌转速提高 其传质速率，则反萃取水相中的α-淀粉酶 活力得率达到85%，浓缩17倍，且反胶团 每次循环的表面活性剂损失可减少到2.5%。
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三、生理活性物质的分离浓缩
（一）反胶团萃取原理
是蛋白质从主体水相向溶解于有机溶剂相中纳 米级的、均一且稳定的、分散的反胶团微水相中的 分配萃取。
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特点：
萃取进入有机相的生物大分子被表面活性分子所 屏蔽，从而避免了与有机溶剂相直接接触而引起的 变性、失活。 可通过调整pH、离子强度、表面活性剂浓度等来 控制分离场（反胶团）--待分离物质（生物大分子） 的相互作用，实现对目的物质高选择性的萃取。
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（3）反胶团含水率W：有机相中水与表面 活性剂的摩尔比。
W越大，反胶团的半径越大。W=C水/C表 注意：反胶团“水池”中的水与普通的水在性质 上是有差异的。当含水率W0较低时，反胶团水池 内的理化性质与正常水相差悬殊。
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例如，用AOT为表面活性剂时，当W0<6-8时，反胶团内 微水相的水分子受表面活性剂亲水基团的强烈束缚，表观 粘度上升50倍，水合化一分子AOT需6-8个水分子，其它 水分子不受束缚； 当W0>16时，微水相的水与正常的水接近，反胶团内形成 双电层。
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1.
什么是反胶团？反胶团的微小界面和微小水 相具有哪两个特异性的功能？ 反胶团（Reversed Micelles）:是两性表面 活性剂在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，空间尺寸仅 为纳米级的集合型胶体。 反胶团的微小界面和微小水相具有两个特异 性的功能： （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 蛋白质等保持活性的功能。 35
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3、空间的相互作用对萃取率的影响
盐浓度增大 同时还有空 间排阻作用。 会使反胶团 相产生脱水 效应，使反 胶团直径减 小，空间的 排阻作用增 大，蛋白质 的溶解率下 降。
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反胶团萃取在等电点处进行时，排除了静电相 互作用，随蛋白质的相对分子质量增大，空间排阻 作用增大，蛋白质的溶解率降低。 我们可根据蛋白质间分子量的差别选择性地进 行蛋白质的反胶团萃取分离。
①
②
③ ④
离子强度增大后，反胶团内表面的双电层变薄， 减弱了蛋白质与反胶团内表面之间的静电吸引， 从而减少蛋白质的溶解度； 反胶团内表面的双电层变薄后，也减弱了表面 活性剂极性基团之间的斥力，使反胶团变小， 从而使蛋白质不能进入其中； 离子强度增加时，增大了离子向反胶团“水池” 的迁移并有取代其中蛋白质的倾向(盐析)。 盐与蛋白或表面活性剂的相互作用，可以改变 溶解性能，盐的浓度越高，其影响就越大。
反胶团的制备方法？
（1）注入法 将含蛋白质的水溶液直接注入含有表面 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。 （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。可得较高蛋白质浓度。 （3）溶解法 对非水溶性蛋白质可用该法。将含有反 胶团（W=3-30）的有机溶液与蛋白质固体粉末一起 搅拌，使蛋白质进入反胶团中，所需时间长。
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影响反胶团萃取蛋白质的主要因素?
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反胶团萃取的特点？ 萃取进入有机相的生物大分子被表面活性分子所屏蔽， 从而避免了与有机溶剂相直接接触而引起的变性、失 活。 可通过调整pH、离子强度、表面活性剂浓度等来控 制分离场（反胶团）--待分离物质（生物大分子）的 相互作用，实现对目的物质高选择性的萃取。 反胶团萃取也是一个浓缩过程，因微水相体积仅占有 机相的几个百分点。 添加盐类就可从已和主体水相分开的有机相中分离出 含有目的物的浓水溶液，操作简单。
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（4）对不同相对分子量的蛋白质，pH值 对萃取率的影响有差异： 当Pr相对分子量增加时，只有增大pH值 的绝对值，相转移才能顺利完成。 例如，α 糜蛋白酶（25000）的萃取率在 pH低于pI2-4时达到最高，而牛血清蛋白 （68000）在相同的系统中根本不发生相 转移。