双水相萃取ppt

4.2、蛋白质双水相萃取与酶促反应
Enzymetic reaction
enzyme
enzyme
enzyme
enzyme
enzyme
substrate
product
双水相萃取技术的发展趋势
解决易乳化、相分 离时间长、成相聚 合物的成本较高、 水溶性高聚物粘度 较大且不易定量控 制等问题
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与其它技术结合 的多元化利用
3.1、 蛋白质双水相萃取体系常用聚合物
聚乙二醇 -葡聚糖
聚乙二醇 -磷酸盐
无毒原则
3.2、影响蛋白质分配系数的因素
两相的 两相溶 组成
液的比 例
聚合物的分子 质量、浓度、 极性及离子的 种类、浓度、 电荷等
温度、 蛋白质的 pH值 分子质量、等 电荷、极 性
在很大的浓度范围内，被 分离蛋白质的分配系数与 浓度无关，而与被分离蛋 白质的性质及选定的双水 相系统的性质有关
3 ）无机盐的循环
一种方法是将含磷酸钠的盐相冷却到6 ℃， 使盐结晶析出，然后用离心机分离收集；另一 种 是用电 渗析法 、膜分 离法回 收盐类 或除 去 PEG 相的盐。双水相萃取所用的设备一般都是 其他两相体系如水-有机溶剂体系所通用的设备， 商业化的混合器-沉淀器系统以及离心分离机已 成功应用于双水相萃取。用磁性分离等新技术 也可提高两相分离。尽管刚开始应用时，大多 数双水相萃取是间歇式的，但此技术更适合于 错流萃取的连续生产，这样可有效利用空间和 时间，尤其是在与其他分离技术如凝胶过滤、 膜分离等相结合使用时。
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双水相萃取技术的应用概 况及进展
姓名：白玮丽 学号：s1210002 专业：生物化工

Contents
First
双水相萃取的简介
形成原因
Second 双水相萃取的应用概况
双水相技术的发展趋势 及展望
Third
first
双水相萃取的简介
技 术 诞 生
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。
生物工程 方面
2、在抗生素的提取和纯化中的应用
M.M. Bora 等探讨了用 PEG/盐双水相体系萃取头孢类抗生素，在 最佳条件：PEG-600 和Na2SO4组成双水相体系，pH 为 8.0， PEG 和 Na2SO4浓度各为20%时，头孢类抗生素在双水相体系中良 好的分配系数（达到了 3.5）以及疏水性都证明了该实验的可行性。 Babak Mokhtarani，Ramin Karimzadeh 等用PEG、Na2SO4和 H2O组成双水相体系，萃取分离环丙沙星[5]。吴祥庭等［6］采用 PEG/盐的双水相系统，从离心除菌后的发酵液中萃取谷胱甘肽，考 察 PEG 分子质量、盐、PEG 浓度、酒石酸钾钠浓度、pH、环境温 度、发酵液加入量对谷胱甘肽萃取率的影响，并采用响应面分析法 优化试验条件，结果表明，选用 PEG/四水合酒石酸钾钠双水相系 统的最佳提取条件为: PEG( 15%) /四水合酒石酸钾钠( 13%) 双水相 溶液10 ml、pH 6．7、温度 63 ℃、发酵液加入量1 ml，此时谷胱 甘肽分配系数K为3．5，萃取率 84．13% 。Yangyang Jiang[7]等 用PEG与[C4mim]PF6(溴化1-丁基-3-乙基咪唑)形成的离子液体双 水相萃取青霉素。经过3个步骤，不仅能很好地萃取出青霉素，而 且咪唑-PEG，离子液体都能得到回收，因此是一种绿色的萃取方法。
几种常见的双水相体系
类 型 形成上相的聚合物 聚乙二醇 形成下相的聚合物 葡聚糖 聚乙烯醇 聚乙二醇 聚乙烯吡咯烷酮 聚乙二醇 羧甲基纤维素钠 丙醇 磷酸钾 非离子型聚合物/ 非离子 型聚合物
聚丙二醇
高分子电解质/非离子型聚 羧甲基纤维素钠 合物 高分子电解质/高分子电解 葡聚糖硫酸钠 质 聚合物/ 低分子量化合物 葡聚糖
聚合物/ 无机盐
聚乙二醇
硫酸铵
second 双水相萃取的应用概况
双水相萃取技术作为一种新 型的分离技术日益受到重视, 与传统的萃取及其他分离技 术相比具有操作条件温和、 作用力 处理量大、易于连续操作等 为引力 优点,从而使其能广泛应用于 生物工程、药物分析和金属 分离等方面。 生物 工程
药物 分析
开发新型优 质的廉价双 水相体系来自23进一步拓宽 应用领域。
5.2、蛋白质双水相萃取的缺点
分离后的蛋白质 液含有高分子聚 系统中水的含量 合物和盐类，需 高，分离后的蛋 缺点 要将其除去。 白质液浓度低， 需要浓缩以提高 产物的浓度。
5.3、双水相萃取技术在工业使用上存
在的问题和解决方法
存在问题：成相聚合物价格昂贵是阻碍该 技术应用于工业生产的主要因素。葡聚糖 是医疗上的血浆代用品，价格很高，用粗 品代替精制品又会造成葡聚糖相粘度太高， 使分离困难。研究应用最多的PEG并不是 双水相体系最适和的聚合物，磷酸盐又会 带来环境问题。 解决方法：开发新型廉价的双水相系统是 该技术应用急需解决的问题。
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随着新世纪高新生物技术的广泛展开，双水相萃取 技术作为一种新型的分离技术，可以利用不复杂的设备、 并在温和条件下进行简单的操作就可获得较高收率和有效 成分，克服了常规萃取有机溶剂对生物物质的变性作用， 在萃取过程中保持生物物质的活性及构象等明显的技术优 势，并且取得了一些阶段性的成果，在生物工程、药物分 析、金属分离等方面有着广阔的应用前景。生物技术的发 展，必将促进双水相萃取体系的完善，包括新萃取体系的 开发、工艺优化、萃取剂回收、体系分相技术、萃取设备 和基础理论研究等，从而更显示出双水相分离技术在生物 物质分离的独特优点。今后，随着对双水相体系研究的深 入，以及其他双水相体系的不断开发，例如离子液体双水 相体系，其形成机理，热力学模型、动力学模型以及工艺 技术等方面的问题最终会被突破和解决，其应用领域将进 一步拓宽，双水相萃取将会成为一种优良的分离技术。
金属 分离
second
双水相萃取的应用概况
作用力 形成双水相系统 为斥力 作用力 形成两相，一相为两 为引力 高聚物，一相为水相
作用力无 强烈引力 和斥力
生物 工程
药物 分析
金属 分离
完全互溶，形成均一相
生物工程 方面
1、在提取酶和蛋白质中的应用
这是双水相体系研究和应用最多 的方面，对发酵液、细胞培养液、 植物、动物组织中细胞内、外的酶 和蛋白质均可提取。工业上已有几 种双水相体系用于从发酵液中分离 提取蛋白质和酶，绝大多数是用 PEG 作上相成相聚合物，葡聚糖、 盐溶液和羟甲基淀粉的其中一种作 下相成相物质。近几年来,已经成功 地利用双水相萃取技术分离出牛胰 腺中的胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、生 姜蛋白酶等
药物分析
3、 在天然产物活性成分提取中的应用
赵爱丽等通过采用非离子表面活性剂聚乙二醇-磷酸氢二钾-水双 水相体系分离纯化黄芩苷，萃取率为 98.6%。此方法所形成双水相 体系操作简便，萃取率高，方法重复性好，可适用工业化生产。郭 丽等采用微胶囊与双水相联合萃取技术提取柑桔精油。通过调整β环糊精和硫酸钠的浓度比，可有效控制囊化萃取物中柑桔精油的质 量，总收率高达 96%以上。将微胶囊技术和双水相萃取技术相结合 用于提取柑桔精油，不仅能提高柑桔精油的提取率和纯度，而且还 能避免提取过程中的高温、氧化、聚合等情况的发生，有效地保护 柑桔精油的天然组分[8]。S. Chethana，Chetan A. Nayak 等[9]首 次把双水相萃取作为一种下游分离过程应用到从甜菜中萃取甜菜红 碱。
金属分离
3、 在金属分离中的应用
张星刚等[11]采用聚乙二醇/无水硫酸钠双水相体系萃取光度法测 定锌。张焱，亓新华等[12]利用 Cd (Ⅱ)与乙基紫( EV) 、KI 缔合后， 把盐析剂加入到丙醇-水双水相体系萃取分离镉。在(NH4)2SO4存 在条件下，无表面活性剂 EV 的加入，以及加入一定酸性条件下存 在的碘离子，Cd(Ⅱ)萃取率只有 68%，而同样条件下，加入 mg 级 用量的 EV 后，达到了完全分离。实验还考察其它如 Fe(Ⅲ)， Co(Ⅱ)等离子干扰因素，结果表明了这些离子都得到完全分离。用 双水相体系对 μg 含量的含镉废水经过滤净化处理后可直接排放， 对治理重金属镉对水的污染具有参考价值。
在其他方面的应用
双水相萃取除了以上的应用外,还用于萃取其他生物活性 物质、抑制剂、分离环境污染物(如苯酚和对苯二酚)、萃 取食用色素、双水相萃取分析等。 α-淀粉酶抑制剂可以用来治疗糖尿病、肥胖症以及合成干 扰内源性甘油三酯,还可以用作杀虫剂。研究人员成功地 利用双水相萃取技术从白芸豆及银针茶中分离纯化出α-淀 粉酶抑制剂。彭佳黛等研究了PEG2000/(NH4)2SO4双水 相体系分离银针茶α-淀粉酶抑制剂,结果表明,α-淀粉酶抑 制剂主要分配于上相,当PEG2000的质量分数为16%、 (NH4)2SO4的质量分数为14%、NaCl质量分数为 0· 0013%时,α-淀粉酶抑制剂的萃取率最大[13]。曹文等 [14]将丙醇/硫酸铵双水相体系应用于焦化厂废水中酚类物 质的萃取分离。对于50.0 mL含酚废水,最佳硫酸铵用量为
4、蛋白质双水相萃取过程
主要有三部分构成：
目的产物的萃取
PEG+盐 P E G 循 环
PEG循环
无机盐的循环
匀浆液
ATPS
上相（产物） 下相（废物）
分离器
上相（PEG、杂蛋白） 下相（目的产物）
ATPS
+盐
分离器
与其它技术结合的多元化利用
如与磁场、生物转化、超声波、微波、壳聚 糖沉淀相结合、高效层析、电泳等技术的 集成，既提高了分离效率，又简化了分离 流程以及提高回收等优点。 高云涛等通过双水相与超声耦合从灯盏花 中提取分离类黄酮，发现丙醇/硫酸铵超声 波灯盏花类黄酮明显好于回流提取法。刘 琳等用微波辅助双水相来提取盾叶薯蓣中 的皂苷成分，乙醇/硫酸铵微波盾叶薯蓣皂 苷总皂苷提取率为95.1%。