双水相萃取的应用
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。
萃取技术—双水相萃取技术(药物分离纯化课件)
内侧流 外侧 分配 萃取物
体 流体 系数
细胞色素 C 磷酸盐 PEG 0.18 肌红蛋白 磷酸盐 PEG 0.009 过氧化氢酶 磷酸盐 PEG 0.12 尿激酶 磷酸盐 PEG 0.65
内侧流 速,cm/s
16.3 4.0 16.3 16.3
外侧流 传质系 速,cm/s 数,cm/s
6.6 5.5?0 -6 5.0 7.5?0 -7 5.0 2.8?0 -5 5.0 2.0?0 -4
双水相萃取的应用--双水相萃取技术（萃取技术）
1.双水相萃取的应用
双水相分离条件 （1） 目的分子与细胞应分配在不同的相 （2） 分配系数应足够大 （3） 离心机容易分离
双水相萃取的应用
分离物质
举例
体系
NaDS-硫酸葡聚糖
酶 核酸 生长素 病毒 干扰素
细胞组织
过氧化氢酶的分离 分离有活性核酸DNA 人生长激素的纯化 脊髓病毒和线病毒纯化 分离β－干扰素
双水相萃取的应用--双水相萃取技术（萃取技术）
2.双水相萃取分离技术的发展方向 （1）廉价双水相体系的开发
优点： (1)蛋白质溶解度大。蛋白质在PPT浓度到15％以前没有沉淀，但在PEG浓度大于
5％时，溶解度显著地减小，在盐溶液中的溶解度更小。 (2)粘度小。PPT的粘度是粗dextran的1/2,传质好。 ⑶价格便宜。PPT几十$/kg,粗dex几百$/kg
系线
TMB：系线连接双节线上两点的 直线。
在临界点处，分配系数为1
临界点
药物分离与纯化技术课程
3．双水相相图
系线反映的信息:
(1)系线长度：衡量两相间相对差别的尺度。越长则两相间性质差 别越大，反之则越小；趋向于零时，（双节线上的点，临界点）， 两相差别消失，成为均一相。
双水相萃取技术的研究现状与应用
基本内容
3、环保领域：双水相萃取技术在废水处理、重金属离子去除等方面具有潜在 应用价值。例如，通过双水相萃取技术成功实现了对含有重金属离子的废水的处 理，降低了废水中的重金属离子浓度。
基本内容
双水相萃取技术的研究方法双水相萃取技术的研究方法主要包括以下内容： 1、影响因素研究：双水相萃取技术的分离效果受到多种因素的影响，如双水 相体系的组成、目标物在双水相体系中的分配系数、实验温度和pH值等。通过对 这些影响因素的研究，可以优化双水相萃取工艺，提高目标物的分离效果。
基本内容
3、双水相萃取技术的设备研发和工艺优化将成为未来的研究重点，以进一步 降低操作成本，提高实际应用中的效率和稳定性。
基本内容
4、双水相萃取技术与其他新兴技术的结合，如微流控技术、纳滤技术等，将 成为未来的一个重要研究方向，以实现更高效、更便捷的分离和纯化过程。
基本内容
结论双水相萃取技术作为一种有效的分离和纯化技术，在食品、制药、环保 等领域已得到广泛应用。通过对该技术的研究和应用，不仅有利于促进相关领域 的技术进步，提高生产效率和产品质量，还有助于推动相关产业的绿色发展，为 实现可持续发展作出贡献。未来，随着科学技术的不断进步和创新，双水相萃取 技术将在更多领域展现其巨大潜力，为人类社会的进步和发展作出更大贡献。
基本内容
展望未来双水相萃取技术在多个领域显示出广泛的应用前景，但仍存在一定 的挑战和问题需要进一步探讨和研究。未来的发展趋势可能包括：
基本内容
1、双水相萃取技术的理论研究将更加深入，以进一步优化双水相体系的组成 和性质，提高目标物的分离效果。
基本内容
2、双水相萃取技术的应用领域将进一步拓展，特别是在新能源、新材料、生 物医药等领域的应用研究将更加活跃。
双水相萃取的原理及应用
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。
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。
双水相萃取分离技术的研究进展及应用
双水相萃取分离技术的研究进展及应用1 前言近年来，随着分离技术在生命科学、天然药物提纯及各类抗生素药物生产等方面应用的需求和发展，一种新型的液液分离技术—双水相萃取技术应运而生。
双水相萃取技术又称水溶液两相分配技术，是利用组分在两水相间分配的差异而进行组分的分离提纯的技术。
由于双水相萃取分离过程具有条件温和、可调节因素多、易于放大、可连续操作且不存在有机溶剂残留等优点，已被广泛用于生物物质的分离和提纯。
在1956年，瑞典的Albertsson 首次运用了双水相萃取技术来提取生物物质，开始对ATPS(双水相系统)进行比较系统的研究，测定了许多ATPS的相图，考察了蛋白质、核酸、病毒、细胞及细胞颗粒在ATPS中的分配行为，为发展双水相萃取技术打下了坚实的基础。
目前，双水相萃取技术已被广泛地应用于医药化学、细胞生物学、生物化工和食品工业等领域，是一项拥有广阔应用前景的新型分离技术。
本文将就双水相萃取技术的原理、应用和发展情况作一简述。
2 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。
溶质(包括蛋白质等大分子物质、稀有金属以及贵金属的络合物、中草药成分等)在双水相体系中服从Nernst[ 1]分配定律：K= C上/ C下（其中K为分配系数，C上和C下分别为被分离物质在上、下相的浓度）系统固定时，分配系数为一常数，与溶质的浓度无关。
当目标物质进入双水相体系后，在上相和下相间进行选择性分配，这种分配关系与常规的萃取分配关系相比，表现出更大或更小的分配系数。
如各种类型的细胞粒子、噬菌体的分配系数都大于100或者小于0101，因此为物质分离提供了可能。
水溶性两相的形成条件和定量关系常用相图来表示，以PEG/ Dextran体系的相图为例(图1[2 ] )，这两种聚合物都能与水无限混合，当它们的组成在图1曲线的上方时(用M点表示)体系就会分成两相，分别有不同的组成和密度，轻相(或称上相)组成用T点表示，重相(或称下相)组成用B表示。
双水相萃取的应用
双水相萃取在蛋白质分离纯化中的应用双水相萃取技术( Aqueous two-phase extraction ,ATPE) 是指亲水性聚合物水溶液在一定条件下形成双水相,由于被分离物在两相中分配的不同,便可实现分离；其双水相体系可由高聚物/高聚物双水相体系、高聚物/无机盐双水相体系、低分子有机物/无机盐双水相体系、表面活性剂双水相体系等组成，被广泛用于生物化学、细胞生物学和生物化工等领域的产品分离和提取。
同时，双水相萃取技术作为一种新型的分离技术日益受到重视；此方法可以在室温环境下进行,双水相中的聚合物还可以提高蛋白质的稳定性,收率较高【1】。
1、近年来双水相萃取技术研究综述概述由于双水相萃取技术在生物工程、医药分析、金属及一些煤矿等化学分析中具有重要作用,因此也一直是分离提纯领域研究的热点。
特别是在近几年，随着生物工程技术、生物化学技术、高分子技术的发展，双水相萃取技术的研究也取得了较快的发展。
2008年，郭宪厚【2】对双水相萃取技术进行了综述,阐述了双水相萃取技术的基本原理、特点、工艺流程、物质分配平衡的影响因素及其在生命科学，复杂中药体系的分离以及重金属回收等方面的应用，并对双水相萃取技术的发展前景作了展望。
2009年，徐长波、王巍杰【3】对双水相萃取技术进行了综述，并发表了《双水相萃取技术研究进展》，以此综述了双水相萃取技术基本原理、特点、应用及热力学模型,并对双水相萃取技术存在的问题和发展趋势作了论述。
2010年，马春宏、朱红【4】等，发表了《双水相萃取技术的应用研究进展》，对双水相萃取技术的具体应用进行了相关综述，简单介绍了双水相萃取技术及其原理、特点, 综述了双水相体系在生物工程( 其中包括萃取分离抗生素、酶、分离提纯蛋白质和萃取其他生物活性物质) 、药物分析和金属分离等方面的应用。
2010年，姜大雨、朱红【5】对离子液体双水相萃取的应用研究进行了综述，指出了离子液体双水相的研究取得的一些阶段性的成果，介绍了离子液体双水相体系及其优点, 综述了离子液体双水相体系在生物工业分析、药物分析和金属分离等方面的应用，同时展望了离子液体双水相体系的应用前景。
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
萃取在生产生活中的应用
4、膜萃取
1、膜萃取技术简介
膜萃取，又称固定膜界面萃取，是基于非孔膜技术发展起来的一 种样品前处理方法，是膜过程和液液萃取过程相结合的新的分离技术， 其萃取过程与常规萃取过程中的传质、反萃取过程十分相似。因此又 称为微孔膜液液萃取，但与通常的液液萃取过程不同，其传质过程是 分离料液相和溶剂相的微孔膜表面进行的，即在有机溶剂和水溶液相 接触的固定界面层上完成的，故又被称为固定界面层膜萃取，简称膜
传统的提取方法使部分不稳定的 香气成分受热变质，但在超临界条件 下，可以将整个分离过程在常温下进 行，萃取物的主要成分—精油和特征
的呈味成分同时被抽出，并且CO2 无
毒、无残留现象。从洗涤用品、化妆 品中的添加剂到香水，使得植物芳香 成分在精细日用化工中是不可或缺的 一部分。
4.2 食品方面的应用 伴随着人类社会的进步，饮食文化的内 涵不断丰富，人们对食品提出了营养性、方 便性功能性等更多的要求，同时还越来越强 调其安全性。我国食品工业应用超临界萃取 技术已逐步由实验室研究走向产业化，集中 用在脱咖啡因、啤酒花有效成分萃取、植物 油脂的萃取、色素的分离等方面。
了目前最先进的方法。
2、原理
超临界CO2流体萃取（SFE）分离过程的 原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度 的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶 解能力的影响而进行的。在超临界状态下， 将超临界流体与待分离的物质接触，使其有 选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大
小的成分依次萃取出来。当然，对应各压力
4.3 超临界萃取技术在医药领域的应用 超临界CO2萃取技术用于中草药有效成分的提取分离是目前医药领域最广 泛的应用之一。目前已有直接利用纯SC-CO2萃取中草药中的活性成分, 涉及的中
草药或天然植物在百种以上。与传统方法相比, 超临界CO2萃取仅需调整很少的
双水相萃取的原理及应用
双水相萃取的应用
ATPE 的应用
双水相萃取的应用 3) 核酸的分离纯化
ATPE 的应用
4) 病毒、细胞器、细胞的分离
ATPE 的应用
4) 病毒、细胞器、细胞的分离
ATPE 的应用
双水相萃取的应用 5）中草药成分的提取
甘草、银杏液、黄芩苷等的有效成分分离。 谢涛等利用 PEG 4000/ K2HPO4 组成的双水相体 系从三七中萃取三七皂苷,回收率为 96 %。
(2)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（或酶），可直接提取细胞内酶，避免破碎或过滤等 步骤。
ATPE 的特点
双水相的特点
(3)分相时间短，自然分相时间一般为5min～15 min。 (4)界面张力小(10-7～ 10-4mN／m)，利于两相之间的质量 传递。
(5)不存在有机溶剂残留问题，高聚物不易挥发， 对人体无害。
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。
ATPE 的历史：
ATPE 的基本原理:
双水相萃取的原理及应用
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。
双水相萃取的应用
双水相萃取在蛋白质分离纯化中的应用双水相萃取技术( Aqueous two-phase extraction ,ATPE) 是指亲水性聚合物水溶液在一定条件下形成双水相,由于被分离物在两相中分配的不同,便可实现分离；其双水相体系可由高聚物/高聚物双水相体系、高聚物/无机盐双水相体系、低分子有机物/无机盐双水相体系、表面活性剂双水相体系等组成，被广泛用于生物化学、细胞生物学和生物化工等领域的产品分离和提取。
同时，双水相萃取技术作为一种新型的分离技术日益受到重视；此方法可以在室温环境下进行,双水相中的聚合物还可以提高蛋白质的稳定性,收率较高【1】。
1、近年来双水相萃取技术研究综述概述由于双水相萃取技术在生物工程、医药分析、金属及一些煤矿等化学分析中具有重要作用,因此也一直是分离提纯领域研究的热点。
特别是在近几年，随着生物工程技术、生物化学技术、高分子技术的发展，双水相萃取技术的研究也取得了较快的发展。
2008年，郭宪厚【2】对双水相萃取技术进行了综述,阐述了双水相萃取技术的基本原理、特点、工艺流程、物质分配平衡的影响因素及其在生命科学，复杂中药体系的分离以及重金属回收等方面的应用，并对双水相萃取技术的发展前景作了展望。
2009年，徐长波、王巍杰【3】对双水相萃取技术进行了综述，并发表了《双水相萃取技术研究进展》，以此综述了双水相萃取技术基本原理、特点、应用及热力学模型,并对双水相萃取技术存在的问题和发展趋势作了论述。
2010年，马春宏、朱红【4】等，发表了《双水相萃取技术的应用研究进展》，对双水相萃取技术的具体应用进行了相关综述，简单介绍了双水相萃取技术及其原理、特点, 综述了双水相体系在生物工程( 其中包括萃取分离抗生素、酶、分离提纯蛋白质和萃取其他生物活性物质) 、药物分析和金属分离等方面的应用。
2010年，姜大雨、朱红【5】对离子液体双水相萃取的应用研究进行了综述，指出了离子液体双水相的研究取得的一些阶段性的成果，介绍了离子液体双水相体系及其优点, 综述了离子液体双水相体系在生物工业分析、药物分析和金属分离等方面的应用，同时展望了离子液体双水相体系的应用前景。
双水相萃取
双水相萃取
双水相萃取技术是一种新型的有机合成技术，它可以将一种有机物质从另一种有机物质中分离出来，这可以大大地提高有机化学反应的效率。
双水相萃取是以水为介质的组合相萃取，其特点是有机溶剂和水在反应容器中共存，利用不同的pH值将两种有机物质分别提取到两个水相中去。
双水相萃取这种技术可以用于有机合成中，当反应容器中有多种不同有机物质时，利用双水相萃取可以将其中一种有机物质从另一种有机物质中提取出来，从而可以有效地减少对反应物的有害影响，提高反应的效率。
同时，双水相萃取还可以用于多相反应的分离，如有机-水-有机-水多相反应、有机-水-水有机反应等，这种技术可以将有机物和水的相，利用不同的pH值将其分离出来，提取各自的产物。
双水相萃取技术也可以用于重金属元素的提取和富集，将有机物中含有重金属元素的物质提取出来，提高重金属元素的度。
双水相萃取技术可以用来将有机物中含有大量盐和其他有机物的物质，利用pH值分别提取出来，从而大大改善污染现象。
双水相萃取技术还可以将有机物质中含有有害物质的有机物从另一种有机物中提取出来，减少有害物质对人体的危害。
双水相萃取技术的优点不仅体现在反应效率的提高，而且还体现在它的环境友好性。
因为双水相萃取技术整个反应过程中所使用的有机溶剂是水，那么在完成反应后，所产生的废物也是水，这就避免了对环境的污染，更有利于保护自然环境。
总之，双水相萃取技术可以有效地实现有机物质从另一种物质中的分离和提取，节省了大量的时间和费用，可以有效地提高反应的效率，也符合生态环境的发展趋势。
因此，双水相萃取技术在有机化学领域有着重要的应用价值，并将在未来发挥更大作用。
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(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、加入盐使目标蛋白质转入富盐相来回收PEG
二、将PEG相通过离子交换树脂，用洗脱剂洗去PEG， 再洗出蛋白质。
(3) 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 之外还有电渗析法、膜分离法回收盐类或除去PEG相的盐。
２．如何从聚合相中回收目的产物、循环 利用聚合物与盐以降低成本问题还有待进 一步研究。
目前双水相萃取技术应用的主要问题是 原料成本高和纯化倍数低。因此,开发廉价双 水相体系及后续层析纯化工艺,降低原料成本, 采用新型亲和双水相萃取技术,提高分离效率 将是双水相分离技术的主要发展方向。
采用双水相技术,可直接处理发酵液,且基本消 除乳化现象,在一定程度上提高了萃取收率,加快了 实验进程. 但引起的纯度下降,需要进一步研究和 改进.
三、表面活性剂双水相的应用
阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠和阳离子 表面活性剂溴化十二烷基三乙铵的混合体系,在一定 浓度和混合比范围内、无任何外加物质的条件下,可 以形成两个互不混溶和平衡共存的水相,两相均为很 稀的表面活性剂水溶液(其总质量浓度在1 %以下) , 称为表面活性剂双水相.
可形成双水相的双聚合物体系：如聚乙 二醇(polyethylene glycol, PEG)/葡(dextran， Dx)，聚丙二醇(polypropylene glycol) / 聚乙 二醇和 甲基纤维素(methylcellulose)/葡聚糖 等。双水相萃取中常采用的双聚合物系 统为
PEG/Dx
双水相萃取的应用
two aqueous phase extraction
制作：张颖聪 化得文 何秀莲 左佳敏 刘媛第一节 双水相萃取的简介
• 技术诞生： 1896年 Bei jerinck 观察到“明胶-琼 脂水溶液混合”，“明胶-淀粉水溶液混合”，先 得到一浑浊不透明溶液，随后分为两相
• 双水相体系是指某些高聚物之间或高聚物与无机 盐之间,在水中以适当的浓度溶解后形成的互不相 溶的两相或多相水相体系。
第三节 双水相萃取的应用
一、分离和提取各种蛋白质(酶)
用聚乙二醇(PEG) / 羟丙基淀粉酶(Reppal PEG) 体系经两步法可从黄豆中分离磷酸甘油酸激酶(PGK) 和磷酸甘油醛脱氢酶( GAPDH).
二、提取抗生素和分离生物粒子
用双水相技术直接从发酵液中将丙酰螺旋酶素 与菌体分离后进行提取,可实现全发酵液萃取操作 . 采用PEG/ Na2HPO4 体系,最佳萃取条件是pH = 8. 0～8.15 , PEG2000(14 %) / Na2HPO4 ( 18 %) , 小 试收率达69.12 % , 对照的乙酸丁酯萃取工艺的收率 为53.14 %.
除双聚合物体系外，聚合物与无机盐的 混合溶液也可形成双水相
第二节 双水相萃取的工艺流程
双水相萃取技术的工艺流程主要由三部分构成 (1) 目的产物的萃取
原料匀浆液与PEG和无机盐在萃取器中混合, 然后进入分离器分相。首先是通过选择合适的双 水相组成,一般使目标蛋白质分配到上相而细胞碎 片,核酸,多糖和杂蛋白等分配到下相。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回收利用和目 的产物进一步加工处理。
这是双水相分离技术的一个新的分支,其中阳离 子表面活性剂过量的双水相体系,称为阳离子双水 相.
第四节 双水相萃取技术的发展
尽管双水相萃取技术用于大规模生产 具有许多明显的优点,但大量文献表明,双水 相萃取技术在工业中还没有被广泛利用。 原因：
１．两相间的溶质分配对于具有高度选择 性、需要从上千种蛋白中分离一种蛋白这 种情况提供了很小的范围。