反胶束萃取方法步骤

将阳离子表面活性剂如CTAB溶于有机溶 剂形成反胶束时，还需加入一定量的助 溶剂（助表面活性剂）。 反胶束的必要几何条件是堆砌率
(V/L)/a0>1
（V为碳氢链平均体积，L为碳氢链的长度，a0 为在表面活性剂极性头面积）。

9.1.2 临界胶束浓度 （Critical Micelle Concentration）

– CTAB （cetyl-trimethyl-ammonium bromide）
溴化十六烃基三甲胺 – DDAB（didodecyldimethyl ammonium bromide） 溴化十二烷基二甲铵 – TOMAC（trioctylmethyl ammonium chloride） 氯化三辛基甲铵

临界胶束浓度，是胶束形成所需表面活性剂的最
低浓度，用 CMC来表示，这是体系特性，与表面
活性剂的化学结构、溶剂、温度和压力等因素有
关。 CMC 的数值可通过测定各种物理性质的突变 （如表面张力、渗透压等）来确定，见图10.2。



从图9.2中可以看出表面活性剂十二烷基硫酸钠与溶液 物理化学性质之间的关系，在浓度为 0.008mol/L时各 性质都有一个突变现象。 由于实验方法不同，所得的CMC值往往给于完全一致， 但是突变点总是落在一个很窄的浓度范围内，故用 CMC范围来表示更为方便。 表 9.2 是几种类型表面活性剂的 CMC 值，可以看出， CMC值与活性剂的结构有一定的联系。在非极性溶剂 中CMC值的变化范围是 1.0×10-4~1.0×10-3mol/L。
造成失活。蛋白质的溶解过程和溶解后的情况
示意于图10.4中。
9.1.4 反胶束的形状与大小

从上可知，用于萃取蛋白质等生化物质的胶束是反胶束， 反胶束的形状通常为球形，也有人认为是椭球形或棒形； 反胶束的半径一般为 10~100nm ，可由理论模型推算， 计算公式如下：
Rm 3W0 M W /aau N a W
式中 MW、ρW分别为水的相对分子质量和密度；Na为 阿伏伽德罗常数； aau 为表面活性剂，在室温下， aau=0.5~0.7nm，并可近似认为是一常数；
W0为每个反胶束中水分子与表面活性剂 分子数值的比值，假定表面活性剂全用 于形成反胶束并忽略有机溶液中的游离 水、则 W0 等于反胶束溶液中水与表面活 性剂的摩尔浓度比值： W0≈[H2O]/[Surfactant]。
9.1.3 胶束与反胶束的形成

正常胶束（，结构示意图见图10.3（a）。
– 在胶束中，表面活性剂的排列方面是极性基团在外，与
水接触，非极性基团在内，形成一个非极性的核心，在 此核心可以溶解非极性物质。

反胶束，其结构示意图见图10.3（b）。
– 在反胶中，表面活性剂的非极性基团在外与非极性的有
反胶束萃取

随着基因工程和细胞工程的发展，尽管传统的分离方法 （如溶剂萃取技术）已在抗生素等物质的生产中广泛应 用，并显示出优良的分离性能，但它却难以应用于蛋白 质的提取和分离。其主要原因有两个：一是被分离对 象—蛋白质等在40~50℃便不稳定，开始变性，而且绝大 多数蛋白质都不溶于有机溶剂，若使蛋白质与有机溶剂 接触，也会引起蛋白质有变性；二是萃取剂问题，蛋白 质分子表面带有许多电荷，普通手离子缔合型萃取剂很 难奏效。因此研究和开发易于工业化的、高效的系列化 物质分离方法已民为当务之急。反胶束萃取法就是在这 一背景下发型起来的一种新型分离技术。
9.1 反胶束溶液形成的条件和特性

反胶束溶液是透明的、热力学稳定的系统。 反胶束（ reversed micelle ）是表面活性剂 分散于连续有机相中一种自发形成的纳米 尺度的聚集体，所以表面活性剂是反胶束 溶液形成的关键，应该首先介绍。
9.1.1 表面活性剂

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，可分为阴离子表面活性剂、阳离子表 面活性剂和非离子表面活性剂，它们都可 用于形成反胶束。常用的表面活性剂及相 应的有机溶剂见表10.1。

在反胶束萃取蛋白质的研究中，用得最多 的 是 阴 离 子 表 面 活 性 剂 AOT （ AerosolOT ），其化学名为丁二酸 -2- 乙 基已基酯磺酸钠，结构式见图10.1。
这种表面活性剂容易获得，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。 常使用的阳离子表面活性剂名称和结构如下：
机溶剂接触，而极性基协和则排列在内形成一个极性核 （polar core）。此极性核具有溶解极性物质的能力，极 性核溶解水后，就形成了“水池”（water pool）。

当含有此种反胶束的有机溶剂与蛋白质的水溶
液接触后，蛋白质及其他亲水物质能够通过螯
合作用进入此“水池”，由于周围水层和极性
基团的保护，保持了蛋白质的天然构型，不会

1977年，瑞士的Luisi等人首次提出用反胶束萃取蛋白 质，但并未引起人们的广泛注意。直到80年代，生物 学家们才开始认识到其重要性，荷兰的 Van’t Riewenku.baidu.com 和 Dekker、美国的Gokelen和Hatton首先进行了反胶束萃 取蛋白质的研究。近年来该项研究已在国内外深入展 开，从所得结果来看，反胶束萃取具有成本低、溶剂 可反复使用、萃取率和反萃取率都很高等突出的优点。 此外，反胶束萃取还有可能解决外源蛋白的降解，即 蛋白质（胞内酶）在非细胞环境中迅速失活的问题， 而且由于构成反胶束的表面活性剂往往具有溶解细胞 的能力，因此可用于直接从整细胞中提取蛋白质和酶。 可见，反胶束萃取技术为蛋白质的分离提取开辟了一 条具有工业开发前景的新途径。
在反胶束溶液与水相平衡的情况下， W0 值取决 于表面活性剂的种类、助表面活性剂、水相中 盐的种类和浓度等等。 对AOT/异辛烷/H2O体系

当 W0=50 时，反胶束的流体力学半径为 18nm ，每个反 胶束中的表面活性剂分子数为 1380 ，而极性核表面 的AOT分子的有效极性基团面积可达0.568nm2。 当 W0 超过 60 （最大含水量）时，透明的反胶束溶液将 变浑浊，并发生分相。对于季铵盐形成的反胶束， W0一般小于3。在列平衡水相存在的情况下，W0可以 人为地在一定范围内调节。