双水相萃取的原理及应用
双水相萃取的原理及应用
以蛋白质的分离为例说 明双水相分离过程的原 则流程: 第三步：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。
ATPE 的基本原理
双水相萃取的应用
ATPE 的应用
ATPE 的基本原理
ATPE 的基本原理:
反胶团萃取：利用表面 活性剂在有机相中形成的 反胶团（reversed micelles），从而在有机 相内形成分散的亲水微环 境。
ATPE 的基本原理
ATPE 的基本原理:
反胶团萃取：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。 超临界萃取：
Kula教授研究小组对双水相 的应用、工艺流程、操作参数、 工程设备、成本分析等进行了 大量研究，在应用上获得成功。 1978年首先将双水相萃取技术 用于酶的大规模分离纯化。
ATPE 的历史：
ATPE 的历史：
双水相萃取可分离多肽、蛋 白质、酶、核酸、病毒、细胞、 细胞器、细胞组织，以及重金 属离子等，近年来，还应用于 一些小分子，如抗生素、氨基 酸和植物的有效成分等的分离 纯化。作为反应系统用于酶反 应，生物转化，发酵的产物生 产与分离的集成。
PEG = 聚已二醇(polyethylene glycol) Kpi = 磷酸钾 DX = 葡聚糖(dextran) ATPE 的基本原理
常用的双水相体系:
PEG/Dx体系一般用于小规模地 分离生物大分子、膜、细胞等，
PEG/无机盐体系主要用来大规模地提纯酶，这 是因为PEG/无机盐体系的萃取专一性更高，葡
《双水相萃取技术》课件
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
双水相萃取的原理
双水相萃取的原理双水相萃取是一种常用的分离和提纯技术，广泛应用于化工、生物制药、环境保护等领域。
其原理是利用两种不相溶的溶剂相，在其界面上形成的萃取膜来实现目标组分的传质过程。
双水相萃取的原理基于目标物质在两种不同相溶剂中的分配系数不同，通过在两相之间的传质过程实现目标物质的分离和提纯。
在双水相萃取中，通常选择两种不相溶的有机溶剂和水相作为两相。
有机相通常选择具有较好的萃取性能和分配系数的有机溶剂，如乙酸乙酯、正庚烷等；水相则选择水或者含有盐类、酸碱等物质的溶液。
通过合理选择两种相溶剂，可以实现对目标物质的高效分离和提取。
在双水相萃取的过程中，首先将两相混合并充分搅拌，使目标物质在两相之间达到平衡分配。
然后，通过分离器将两相分离，得到含有目标物质的有机相和不含目标物质的水相。
接下来，可以通过再次萃取、结晶、蒸馏等方法对有机相进行进一步的提纯，最终得到纯净的目标物质。
双水相萃取的原理是基于目标物质在两种不同相溶剂中的分配系数不同，利用两相之间的传质过程实现目标物质的分离和提纯。
通过合理选择两种相溶剂，并通过混合、分离和进一步提纯等步骤，可以实现对目标物质的高效分离和提取。
双水相萃取技术具有操作简便、成本较低、分离效果好等优点，因此在工业生产和实验室研究中得到了广泛应用。
总的来说，双水相萃取技术是一种重要的分离和提纯技术，其原理简单而有效。
通过合理选择相溶剂和优化操作条件，可以实现对目标物质的高效分离和提取，为化工、生物制药、环境保护等领域提供了重要的技术支持。
希望通过本文的介绍，读者对双水相萃取的原理有了更深入的了解。
双水相萃取的原理及应用 (2)
双水相萃取的原理及应用1. 引言双水相萃取是一种常用的分离和提取技术，它利用两种不相溶的溶剂，即水相和有机相，在液-液界面上进行分相和萃取。
该技术具有高效、简便、环保等特点，被广泛应用于化学、生物、环境等领域。
本文将介绍双水相萃取的原理和一些常见的应用。
2. 双水相萃取的原理双水相萃取的原理基于不同溶剂之间的亲疏水性差异，以及化合物在两种溶剂中的分配系数。
在水相和有机相的界面上，亲水性较强的化合物会向水相转移，而亲水性较弱的化合物则会向有机相转移。
这样，在两相之间可实现化合物的分离和富集。
3. 双水相萃取的步骤双水相萃取通常包括以下几个步骤：•第一步：选择合适的水相和有机相溶剂。
一般情况下，水相为水，有机相为有机溶剂如乙醚、丙酮等；•第二步：将待提取物溶解在适量的水相溶液中，并加入适量的有机相溶液；•第三步：进行充分摇匀和混合，使两相形成均匀混合体；•第四步：静置一段时间，使两相分离，从而形成上下两层液相；•第五步：将两相分离，分别收集上下相中的物质。
4. 双水相萃取的应用4.1. 生物化学•蛋白质分离纯化：双水相萃取可用于蛋白质的富集和纯化，对于分子量较大的蛋白质特别有效；•酶的富集：通过双水相萃取，可以有效地从复杂的酶混合物中富集目标酶，提高其活性和纯度；•生物活性物质的提取：双水相萃取可用于提取天然产物中的生物活性物质，如草药提取液中的有效成分。
4.2. 环境科学•水样前处理：对于含有大量有机物的水样，双水相萃取能够有效地去除有机物，净化水质；•环境污染物的富集：通过双水相萃取，可以将水中微量的有机污染物富集到有机相中，方便进一步分析和检测。
4.3. 化学合成•有机合成中的分离提取：在化学合成过程中，双水相萃取可用于分离和富集目标化合物，提高产率和纯度。
5. 结论双水相萃取是一种高效、简便、环保的分离和提取技术，适用于多个领域。
它的原理基于不同溶剂之间的亲疏水性差异，通过分配系数的差异实现化合物的分离和富集。
双水相萃取
孙万儒
中国科学院微生物研究所
前言
• 萃取：利用物质在两种互不混溶的溶剂中的分配 差异进行分离的技术。 有机溶剂萃取：以与水互不相溶的有机溶剂作萃 取剂从水相中萃取目的产物，广泛应用于抗生素、 有机酸、维生素等发酵产品生产。用于蛋白质、 核酸、酶等生物大分子的分离很少成功。 反萃取：使用水溶液从有机溶剂中萃取水溶性的 物质。 反胶团萃取： 超临界萃取：
选择双水相的原则
• 能够获得高的产物回收和生物活性回收， 高的分离纯化倍数； • 系统的物理化学性质有利于大规模的应 用，有良好的工艺性能，系统黏度低， 相分离快，达到相平衡时间短，工艺参 数容易控制，工艺条件可调性范围大； • 系统经济，成本低，无毒，适合大规模 应用。
双水相系统相图
PEG (%)
金属螯合亲和萃取
因此，酶被萃取在PEG相中。萃取的选择性主要取 决于螯合基团、金属离子和蛋白质表面的氨基酸残 基。 这种结合作用不受高盐浓度的影响，可构成 PEG ／ 盐 系 统 。 金 属 离 子 － 蛋 白 质 复 合 物 可 在 pH4～５范围解离，将酶释放；也可以加入具有金 属螯合作用的物质如EDTA等将酶替换出来。 该方法对于那些金属离子容易引起变性的酶和 以金属离子为辅酶，或以金属离子为维持高级结构 所必须的酶的实用性有一定问题，可能引起酶变性 或失活。
普通双水相系统
普通双水相萃取是指主要依靠空间位阻分配和 界面电位分配的双水相萃取，如利用聚合物/聚合 物系统和聚合物/盐系统的萃取，它们发展最早， 也是研究最多和应用最多的双水相系统，也是其 它分配萃取系统的基础。为了改进萃取效率和分 离效果，利用控制相系统的pH或在相系统中加入 盐或有机溶剂的方法提高目的物的分配系数。 普通的双水相萃取系统的选择性比较低，只适 用于产物回收和初步分离。
蛋白分离纯化技术之双水相萃取技术
蛋白分离纯化技术之双水相萃取技术双水相萃取是一项蛋白分离和蛋白纯化技术，是利用物质在两相间的选择分配差异而进行分离提纯的，目前已经被广泛应用与医药化学、细胞生物学、生物化工和食品工业等领域。
双水相萃取技术用于提取蛋白质等生物活性物质时，具有操作简单、体系含水量高，在萃取过程中可以保持物质的构象稳定、蛋白不易失活并获得高的萃取率的特点。
1、双水相萃取技术可分离和纯化蛋白双水相萃取技术可以用于蛋白分离和蛋白纯化，包含在一些蛋白分离公司提供的服务。
早期，如在20世纪60年代，有研究者全面进行了生物大分子在双水相系统中的分配行为的研究，得到了蛋白质、酶、核酸、病毒、抗体抗原复合物以及细胞等的分配数据。
双水相系统具有温和的操作条件，对于在极性条件下易造成变性失活的蛋白质和酶的提取中表现出了很大的优势。
双水相萃取法进行蛋白分离和蛋白纯化的原理是：聚合物与聚合物之间或聚合物与盐之间由于分子空间阻碍作用形成了双水相。
当待分离物质进入体系后，由于各组分表面性质、电荷作用和各种力的作用和溶液环境的影响，使其在上、下相中的分配系数不同，通过调节体系参数使被分离物质在两相间选择性分配，从而实现目标组分的分离纯化。
双水相萃取技术进行蛋白分离和蛋白纯化具有以下优点：（1）易于放大，各种参数可以按照比例放大而不降低产物收率[1]；（2）双水相系统传质和平衡过程速度快，回收效率高、能耗较小；（3）易于进行连续化操作、设备简单，且可以直接与后续提纯工序相连接，无需进行特殊处理；（4）相分离条件温和，双水相体系的张力很小，有利于保持生物分子的活性，可以直接用在发酵液中；（5）影响双水相体系的因素比较复杂，可调参数多，便于改变操作条件提高纯化效果。
美迪西提供蛋白质分离纯化技术服务，可以根据客户要求，提供从小试到规模生产全程的蛋白分离纯化服务，并根据工艺的要求结合产品特点给客户定制适用的工艺和系统。
2、双水相萃取技术分离和纯化物质的研究α-淀粉酶是一类用途十分广泛的酶，在粮食、食品加工，以及医药行业等都经常使用，由于α-淀粉酶是具有重要应用价值的工业酶，周内外很多课题组对它进行了研究。
双水相萃取技术在药物分离和提取中的应用
双水相萃取技术在药物分离和提取中的应用
双水相萃取技术是一种基于液液相分离原理的分离和提取方法，它可以将混合物中的目标化合物从溶液中转移到两个不相溶的水相中，以实现分离和提取的目的。
在药物分离和提取中，双水相萃取技术具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：
1. 天然药物的提取：双水相萃取技术可以有效地提取植物中的活性成分，如生物碱、黄酮类化合物、萜类化合物等。
这种方法具有选择性强、操作简单等优点。
2. 药物代谢物的分离：药物在体内会发生代谢反应，生成一系列的代谢产物。
双水相萃取技术可以将药物代谢物从复杂的生物样品中分离出来，以便进行结构鉴定和生物活性研究。
3. 药物残留的提取：双水相萃取技术可以用于农产品中药物残留的提取。
通过调整水相的组成和浓度，可以实现对不同药物的高效提取，以保证食品中的药物残留达到合理的安全标准。
4. 药物纯化：双水相萃取技术也可以用于药物的纯化。
通过调整双水相体系中的成分和条件，可以实现对目标化合物的高效富集和纯化。
总之，双水相萃取技术在药物分离和提取中具有重要的应用价值，可以有效地实现药物的富集、提取和纯化，为药物研发和分析提供了一种有效的方法。
双水相萃取影响因素
双水相萃取影响因素双水相萃取（SDME）是一种新型、高效的样品前处理技术，可用于化学分析和生物分析等领域，尤其是在食品、环境和药物分析中应用广泛。
本文从理论和实际应用的角度，分析了双水相萃取的影响因素，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
一、原理和机理SDME的原理是利用不同极性的两种液体（称为萃取相和反萃取相），通过界面活性剂的作用，形成两个不相溶的液相，样品分子在两个液相之间分配。
通常情况下，萃取相为有机相，反萃取相为水相，通过萃取相与水相之间的互相渗透和传递，达到从样品中提取目标化合物的目的。
具体实现过程如下：1. 在反应器基底加入水相；2. 加入萃取相和表面活性剂，搅拌混合数分钟，形成两相；3. 将要分析的溶液加入反应器中，搅拌混合数分钟；4. 将萃取相吸取至分析管中分析。
根据分析需要，萃取相和反萃取相的性质可根据实际情况选择。
例如：反萃取相可以是水，也可以是其他非极性的有机溶剂（如正己烷）；萃取相可以是极性的醇类（如乙醇、异丙醇等）或非极性的烃类（如十二烷、环己烷等）。
表面活性剂通常选择SDS、Tween-80、CTAB等。
二、影响因素1. 萃取相和反萃取相的性质萃取相和反萃取相的性质包括极性、表面张力和相容性等，是影响SDME效果的关键因素。
通常情况下，萃取相为有机相，反萃取相为水相，且两种相应具有较好的互相溶解性。
萃取相的极性越大，提取的目标化合物就越多。
同时，需要注意的是，萃取相和反萃取相之间的相容性不能太强，否则会影响其形成两相的能力。
2. 表面活性剂的种类和浓度表面活性剂的种类和浓度是影响SDME效果的另一个重要因素。
表面活性剂的作用是促进萃取相与反萃取相的形成，同时还可以增加两相之间的交互面积，从而提高样品分子在两个液相间的分配速度和效率。
SDS、Tween-80和CTAB等表面活性剂均可应用，不同表面活性剂对于不同种类的目标化合物具有不同的选择性。
同时，表面活性剂的浓度也会影响SDME的效果，浓度过大，会形成胶体，浓度过低，会影响SDME两相的形成。
双水相的萃取原理及应用
双水相的萃取原理及应用双水相萃取是一种常用的分离纯化技术，其原理是将两种互不相溶的溶剂（一般是水和有机溶剂）在适当的条件下混合形成两个相，通过溶质在两相间的分配系数差异，使溶质转移到另一相中来实现分离纯化。
双水相萃取技术在生物医药、食品工业、环境监测等领域有广泛的应用。
双水相萃取的原理可以通过亲水基团和疏水基团之间的相互作用来解释。
当有机溶剂向水中注入时，溶剂分子中的疏水基团与水中的活泼基团（如羟基和胺基）发生作用，形成一层水合包裹层。
这种水合包裹层使有机溶剂和水发生互溶性差异，从而使两种溶剂形成不相容的两个相。
双水相萃取的应用可以归纳为以下几个方面：1. 生物活性物质分离纯化：双水相萃取广泛应用于生物活性物质分离纯化领域，例如从植物提取出天然产物（如植物提取物中的生物碱、黄酮、甾醇等）；从微生物培养液中提取酶、蛋白质等生物活性物质；海洋生物样品的提取等。
双水相萃取可以有效地分离目标物质并去除一些干扰性物质，提高目标物质的纯度和产率。
2. 蛋白质的分离纯化：双水相萃取可以用于蛋白质的分离纯化。
由于蛋白质在不同的条件下会有不同的溶解度，通过调节溶剂的性质和条件，可以使目标蛋白质在双水相中的分配系数大于1，从而实现蛋白质的富集和分离纯化。
3. DNA/RNA的提取：双水相萃取也可用于DNA/RNA的提取。
DNA/RNA在某些条件下与有机溶剂形成复合物，可以通过双水相萃取的方法将DNA/RNA 从混合物中分离出来。
这是分子生物学研究中常用的一种DNA/RNA提取方法。
4. 药物研发：双水相萃取在药物研发中有着重要的应用。
药物研发中常常需要提取、分离纯化目标化合物，双水相萃取可以通过调节溶剂体系的性质和条件，实现对复杂混合物中目标化合物的分离纯化，从而提高化合物的纯度和产率，为药物研发提供了有效的手段。
除了上述应用外，双水相萃取还可以用于环境监测、食品工业等领域。
例如，在环境监测中，可以利用双水相萃取将有机污染物和水样分离，进而进行有机污染物的检测与分析。
双水相萃取技术及其应用
题目：双水相萃取技术及其应用学院：化学化工学院专业：生物工程班级：0801 学号：200806030106 学生姓名：李夫教师姓名：谢涛完成日期：2011年10月30日双水相萃取技术及其应用摘要：介绍了双水相萃取技术(ATPE)的应用现状，综述了近年来取水相萃取技术的相关研究进展。
针对双水相系统(ATPE)的经济适用性问题，对新型A TPS相组成材料的研究取得了极大的发展；为了提高双水相萃取技术的选择性和分离效率，在组成传统ATPS的聚合物上偶联亲和配基的亲和ATPS也得到关注；双水相萃取技术的发展趋势还体现在与其他生物分离技术的结合以及萃取机理和热力学模型的优化上。
关键词：双水相萃取;原理;应用The Techniques and Application of the Aqueous Two-PhaseExtractionAbstract：The applications of the aqueous two-phase extraction(ATPE) in the years were summarized, and the advances on the research of A TPE were reviewed The novel aqueous two-phase systems were developed by using the cheaper phase forming polymer. In order to improve the selective and separation efficiency，the affinity extraction using aqueous two-phase systems(ATPS) which links affinity ligand to polymer In traditional A TPS got progressed. The integration with related techniques was also the development direction of A TPE, which overcame some shortcomings in the single A TPE. Although the application of the extraction equipments and continuous operation technique in A TPE indicated that the industrializations of APTE were growing up, establishing the thermodynamic model and theories about the partioning of solute in A TPS need to be optimized.Key words: aqueous two-phase extraction; principle; application双水相萃取(Aqueous two-phase extraction，AIPE)技术始于20世纪印年代，从1956年瑞典伦德大学的Albensson发现双水相体系到1979年德国GBF的Kula等人将双水相萃取分离技术应用于生物产品分离，虽然只有20多年的历史，但由于其条件温和，容易放大，可连续操作，目前，已成功地应用于蛋白质、核酸和病毒等生物产品的分离和纯化，双水相体系也已被成功的应用到生物转化及生物分析中。
双水相萃取技术
新型功能双水相系统
温度敏感型双水 相体系
聚合物浓度的影响
聚合物分相的最低浓度为临界点，系线的 长度为零，此时分配系数为1，即组分均 匀的分配于上下相. 随着成相聚合物的总浓度或聚合物/盐混合 物的总浓度增大，系统远离临界点，系线 长度增加，两相性质的差别(疏水性等)增 大，蛋白质分子的分配系数将偏离临界点 处的值(K=1)，即大于1或小于1。因此,成 相物质的总浓度越高，系线越长，蛋白质 越容易分配于其中的某一相。
盐的种类影响
在双聚合物系统中，无机离子具有各自的分配系数， 不同电解质的正负离子的分配系数不同，从而产生不 同的相间电位。由于各相要保持电中性，使得带电生 物大分子，如蛋白质和核酸等分别向两相移动分配。
盐浓度的影响
盐的浓度不仅影响蛋白质的表面疏水性，而且扰 乱双水相系统，改变各相中成相物质的组成和相 体积比。 例如，PEG/磷酸盐体系中上下相的PEG和磷酸 盐浓度及Cl-在上下相中的分配平衡随添加NaCl 浓度的增大而改变，这种相组成即相性质的改变 直接影响蛋白质的分配系数，如图。 离子强度对不同蛋白质的影响程度不同，利用这 一特点，通过调节双水相系统的盐浓度，可有效 地萃取分离不同的蛋白质。
lnK=lnK0+lnKe+lnKh+lnKb+lnKs+lnKc
式中，下标e、h、b、s、c分别表示静电作用、疏水作用、生 物专一性、分子大小、形态结构对分配系数的贡献。lnK0是 包括其他因素（盐的水合作用、配体相互作用）在内的分配 系数。
静电作用
非电解质型溶质的分配系数不受静电作用的影 响，利用相平衡热力学理论可推导下述分配系数表 达式： lnK=Mλ/RT M-溶质的相对分子质量；λ-与溶质表面性质和 成相系统有关的常数;R-玻尔兹曼常数；T-绝对温度。 生物大分子物质的M值一般很大，λ的微小变化 会引起分配系数很大的变化。因此利用不同的表面 性质，可以达到快速分离非电介质型的大分子溶质 的目的。
5.3 双水相萃取
5.3.5 双水相萃取体系的影响因素
8
盐类的影响
7 6 5 4 3 2 1 0 0 0.1 0.2 ×Ë Á á ¼ Ø £ ¨ 0.3
µ KÖ
盐浓度对K值的影响
○普鲁兰酶，9%PEG4000 /1.25%DexT500 ,pH7.8 □富马酸脱氢酶，9%PEG4000 /2%DexT500 , pH7.5 ●甲醛脱氢酶，9%PEG4000 /2%DexT500 , pH7.5 ▣1,4-葡萄糖磷酸化酶，7.2%PEG4000 /6.7%DexT500 , pH7.5
5.3.5 双水相萃取体系的影响因素
聚合物分 子量的影响
1.9
ý K µ Ê ä Ï ·Å Ö
1.4 0.9 0.4 0 0.5 1 1.5 2
Ͼ Æ ÛÌ Ç· Ö× ÓÁ ¿× 100000
葡聚糖平均分子量对酶的分配系数的影响
■ 异亮氨酰基-tRNA 合成酶，9.3%PEG/6.2%Dex,73mM 磷酸钾，pH7.0 ▤ α -糖苷酶，10%PEG/5%Dex,100mM 磷酸钾，pH6.3
• 酶的双水相萃取可以在室温下进行.
• 使用 PEG/(NH4)2SO4 相系统从细菌中萃取荧光素酶时， 温度对分配系数的影响不明显。
5.3.5 双水相萃取体系的影响因素
双水相体系的性质
• 黏度：
• 两相密度差：
• 表面张力：
不仅影响相分离速度 和流动特性，而且影 主要决定于体系的组成 响物质的传递和颗粒 和两相间组成的差别， 在两相中的分配； 在相图上体现在与结线 的长度成线性关系； 一般加入不同比例 的磷酸盐和氯化钠 来控制相间电势
1）定义： •将对目的酶具有离子交换、疏水作用或适当亲和力的亲和
双水相萃取技术在生物制药中的应用
经过近二十年的发展,双水相 萃取技术已形成两类基本模型: 一是利用热力学作用原理发展 出的晶格模型，通过聚合成相 作用研究蛋白质等物质的分离 提纯
2
双水相萃取分离特点
双水相萃取技术通过利用两相溶液的聚合，当两相水溶液浓度含量过高时自然分离效 果，实现有用物质的分离提纯。该项技术最早发现于18世纪90年代 在研究人员研究 明胶、可溶淀粉两种水溶液混合过 程，通过将上述两种溶液混合，得出一个浑浊不 透明液体，随后静置发生分离，形成两层液相溶液，也就是 双水相溶液。从双水相 溶液形成的特点来看，该体系 形成的主要原因是利用了高聚物之间的不相容效果，
双水相萃取技术在生物制药领域的应用
例如研究葛根素在 PEG/ (NH)SO₄ 双水相体系以及丙酮/K,HPO₂溶液 中的分 离特征，在前者体系中PEG1500 质量分数达到20%, (NH₄)SO₄ 质量分数达到16%,所得组分的分配系数 高达148.2,同时萃取回收率高达 99%以上
而在后者 丙酮萃取溶液中，丙酮与水的质量配比为8:2,K₂HPO 质量 1.5g, 最终所得萃取回收率达到了99.55%,因此 可以看出双水相萃取技 术在提纯天然组分中的应用 效果较好I1
显著
双水相萃取技术在生物制药领域的应用
利用 双水相萃取技术常温从枯草芽孢杆菌发酵液中分离 β-甘露聚糖酶，相比原发酵液 纯度可达2.76倍，同 时萃取回收率也接近99% 双水相萃取技术在分离抗生素中的应用 在20世纪90年代人们利用双水相系统分离生 物小分子时，包括抗生素、氨基酸以及天然 药物提纯 过程中，发现双水相萃取技术在能耗上要明显低于传 统萃取技术，同时在提 取效率上也有着显著优势。例 如利用PEG3350/K,HPO₄溶液萃取青霉素G 发酵液， 青霉素 G 的分配系数可达13~14.5,萃取率高达 97%,提纯纯青霉素溶液时，萃取率也能达到95%; 在
双水相萃取法的原理与应用
双水相萃取法的原理与应用1. 原理介绍双水相萃取法是一种分离提取化合物的方法，通过利用两种不相溶的溶剂构成两个水相层，达到从一个水相层向另一个水相层进行分配的目的。
双水相萃取法具有选择性强、操作简便、成本低廉等特点，已广泛应用于生物分离纯化、环境污染检测、食品安全等领域。
2. 原理步骤双水相萃取法的基本步骤如下：1.准备两种互不相溶的溶剂，一般常用的是极性和非极性的溶剂，如水和有机溶剂。
确保两种溶剂相分离的界面有尽可能大的接触面积。
2.将待提取物溶解在一个适宜的溶剂中，使其分布均匀。
3.加入两种溶剂，振荡或搅拌使两相充分混合并达到平衡分配。
4.待体系分层后，通过离心或重力沉淀将两相分离。
5.收集有机相或水相中的萃取物，进行进一步的分析或应用。
3. 应用领域双水相萃取法在以下领域有广泛的应用：•生物分离纯化：双水相萃取法可用于分离和纯化生物大分子，如蛋白质、酶等。
通过调节溶剂体系的性质，可以实现对不同生物大分子的选择性分离。
•环境污染检测：双水相萃取法在环境污染物的检测中有重要应用。
通过使用适当的溶剂和调节pH值，可以有效地富集和分离样品中的有机污染物，如农药、重金属等。
•食品安全：双水相萃取法被广泛应用于食品安全领域。
利用双水相萃取法可以快速、高效地提取食品中的有害物质，如农药残留、食品添加剂等，确保食品质量和安全性。
•药物研发：双水相萃取法在药物研发中起着重要作用。
通过双水相萃取法可以从复杂的生物样品中富集和分离药物分子，为药物研发提供重要的前处理步骤。
4. 优缺点双水相萃取法具有以下优点：•选择性强：通过调节溶剂体系的性质，可以实现对不同化合物的选择性分离。
•操作简便：双水相萃取法操作简单方便，不需要复杂的仪器设备。
•成本低廉：双水相萃取法所需的溶剂成本较低，适用于大规模应用。
然而，双水相萃取法也存在一些缺点：•萃取效率较低：双水相萃取法对于某些极性化合物的富集效果较差。
•溶剂耗量大：双水相萃取法需要大量的有机溶剂来保证分离效果。
双水相萃取
操作步骤
一、重点 双水相萃取放大容易：一般10ml离心管的实验结果可直接放大到工业规模。具体实验步骤： 1、配制一系列不同浓度、pH及离子强度的双水相，每个双水相改变一个参数。 2、加入料液，再加水使整个系统质量达到5~10g。离心管封口后充分混合。 3、1800－2000g下离心3－5min，使两相完全分离。 4、用吸管或移液管将上相和下相分别吸出，测定上、下相中目标产物的浓度或生物活性，计算分配系数。 5、上、下两相中目标产物的总量应与加入量对比，以检验是否存在沉淀或界面吸附现象，并可确认浓度或活 性测定中产生的系统误差。 6、分析目标产物的收率和纯化倍数，确定最佳双水相系统。 二、特点： 1、含水量高（70%～90%），适宜提取水溶性的蛋白质、酶等生物活性物质，且不易引起蛋白质的变性失活。 2、不存在有机溶剂残留问题。3、易于放大，各种参数可按比例放大而产物收率并不降低。
可形成双水相的双聚合物体系很多，如聚乙二醇（PEG）/葡聚糖（Dx）,聚丙二醇/聚乙二醇，甲基纤维素/ 葡聚糖。双水相萃取中采用的双聚合物系统是PEG/Dx，该双水相的上相富含PEG，下相富含Dx。另外，聚合物与 无机盐的混合溶液也可以形成双水相，例如，PEG/磷酸钾（KPi）、PEG/磷酸铵、PEG/硫酸钠等常用于双水相萃 取。PEG/无机盐系统的上相富含PEG,下相富含无机盐。
原理
某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可以形成两相，并且在两相中水分均占很大比例，即形成 双水相系统（aqueous two-phase system,ATPS）。利用亲水性高分子聚合物的水溶液可形成双水相的性质， Albertsson于20世纪50年代后期开发了双水相萃取法（aqueous two-phase extraction），又称双水相分配法。 20世纪70年代,科学家又发展了双水相萃取在生物分离过程中的应用，为蛋白质特别是胞内蛋白质的分离和纯化 开辟了新的途径。
双水相萃取的原理
双水相萃取的原理
双水相萃取是一种常用的分离和富集技术，广泛应用于化学、生物、环境等领域。
它利用两种不相溶的溶剂相，通过分配系数差异，实现对目标物质的有效提取和富集。
其原理基于两种相互不溶的溶剂相，在搅拌混合后形成两个分离的相，从而实现目标物质的迁移和富集。
首先，双水相萃取的原理基于两种溶剂相的选择。
通常情况下，一种是水相，
另一种是有机相。
两种相的选择要根据目标物质的亲和性来确定，以实现对目标物质的高效萃取和分离。
水相通常是极性溶剂，而有机相则是非极性溶剂，这样可以实现对不同类型物质的有效提取。
其次，双水相萃取的原理基于分配系数的差异。
分配系数是指在两种不相容的
溶剂相中，目标物质在两相之间的分配比例。
不同物质在不同溶剂相中的分配系数是不同的，利用这一特性可以实现对目标物质的选择性提取。
通过调整两相中目标物质的分配系数差异，可以实现对目标物质的高效富集。
另外，双水相萃取的原理还基于两种相的分离和回收。
在萃取过程中，两种相
会形成分层，通过分离设备可以将两相有效地分离开来。
这样一来，可以方便地回收目标物质，并对两种相进行再利用，从而实现对目标物质的高效富集和分离。
总的来说，双水相萃取的原理是基于两种不相容的溶剂相之间的分配系数差异，实现对目标物质的选择性提取和富集。
通过合理选择溶剂相、调整分配系数差异、实现两相的分离和回收，可以实现对目标物质的高效分离和富集。
这种方法简单易行，成本低廉，因此在化学、生物、环境等领域得到了广泛的应用。
双水相萃取
（2）双水相体系形成的原因：
聚合物的不相溶性（空间位阻）
聚合物的不相溶性：各个聚合物分子，都倾向于在其
周围有形状、大小和极性相同的分子，同时，由于不同
类型分子间的斥力大于同它们的亲水性有关的相互吸引 力，因此聚合物发生分离，形成两个不同的相。
对于某些聚合物溶液与一些无机盐溶液相混时，只要
浓度达到一定范围时，体系形成双水相的机理尚不清楚。
这种影响与蛋白质相对分子质量也存在关系，相对分子质量越
大，影响也随之增大。
（2）高聚物的浓度：
成相物质的总浓度越高，蛋白质越容易分配于其中的某一相；
而对于细胞等颗粒来说，在临界点附近细胞大多分配于其中的
某一相。
（3）盐的种类和浓度：
盐的种类和浓度对分配系数的影响，主要反映在相间电位和
蛋白质的疏水性差异上，这是由于当双水相系统中存在这些
加入盐使目标蛋白质转入富盐相来回收 PEG；B)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。 无机盐的循环：将含无机盐相冷却，结晶，然后用离 心机分离收集。除此之外还可用电渗析法、膜分离法回
收盐类或除去 PEG相的盐。
（3）双水相萃取在药物分离中的应用
①细胞匀浆液中 蛋白质的纯化
液膜萃取
反胶团萃取
内容提纲：
1.双水相体系 2.双水相萃取的基本原理 3.影响双水相分配的主要因素
4.双水相萃取技术的发展
5.双水相萃取操作及应用
1.双水相体系
（1）双水相系统：一定浓度的两种水溶性高聚物或一
种高聚物与盐类在水中能形成两层互不相溶的匀相水溶液， 这样的水相系统称为双水相系统。
5%PEG6000 上层组成：2%Dextran500 93%水 3%PEG6000 下层组成：7%Dextran500 90%水
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双水相萃取的原理及应用
1. 前言
双水相萃取是一种常用的物质分离方法，广泛应用于化学、生物、医药等领域。
本文将介绍双水相萃取的原理及其在不同领域中的应用。
2. 原理
双水相萃取是利用两种不相溶的溶剂（通常为水和有机溶剂）之间的相互作用，以实现物质的分离和提取。
其原理基于分子之间的相互作用力，包括疏水性、极性和亲合力等。
2.1 水相与有机相的选择
在进行双水相萃取实验时，选择合适的水相和有机相是十分重要的。
常用的水
相溶剂有水、盐水等，而有机相溶剂则包括乙酸乙酯、正己烷等。
选择水相和有机相时需要考虑样品的性质、溶解度以及分离的目的。
2.2 萃取剂的选择
萃取剂是进行双水相萃取的关键因素之一。
常用的萃取剂包括酸、碱、络合剂等。
通过选择不同的萃取剂，可以实现对不同种类物质的萃取和分离。
2.3 萃取过程
双水相萃取的过程包括三个主要步骤：混合、均相化和相分离。
首先，将水相
溶液、有机相溶液和适量的萃取剂混合，形成两相体系。
随后，通过剧烈搅拌等方法，使两相充分混合，进一步提高物质的分离效果。
最后，待两相达到平衡后，通过离心等方法使两相分离，获得所需的物质。
3. 应用
双水相萃取在许多领域中具有广泛的应用。
以下列举了一些常见的应用领域。
3.1 化学分析
双水相萃取可用于化学分析中的样品预处理。
通过选择合适的萃取剂和萃取条件，可以实现对样品中目标物质的浓缩和提取。
在质谱分析、气相色谱等分析方法中，双水相萃取常被用于样品前处理，提高分析的准确度和灵敏度。
3.2 生物制药
在生物制药过程中，双水相萃取被广泛应用于蛋白质分离和纯化。
通过调节水相和有机相的条件，可以实现对蛋白质的特异性提取和纯化。
此外，双水相萃取还可以用于细胞培养液中目标物质的富集，提高生物药物产量。
3.3 环境监测
双水相萃取可用于环境监测中对水体和土壤中的有害物质进行提取和分析。
通过调节萃取剂的种类和浓度，可以有效地提取出目标物质，实现对环境中的污染物的定性和定量分析。
3.4 食品工业
在食品工业中，双水相萃取可用于食品中添加剂、农药残留等有害物质的提取和检测。
其易操作、高效和环境友好的特点使其成为食品安全监控的有力工具。
4. 总结
双水相萃取作为一种常用的物质分离方法，在化学、生物、医药等领域中发挥着重要作用。
通过合理选择水相与有机相、萃取剂以及优化萃取过程，可以实现对不同种类物质的高效分离和提取。
双水相萃取在化学分析、生物制药、环境监测和食品工业等领域中有着广泛的应用前景。