制药工程原理与设备-03分离工程基础与设备2(反胶束萃取)

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2 反胶束的溶解作用
溶解推动力
A 静电作用： 静电作用： 理论上， 理论上 ， 当溶质所带电荷与 表面活性剂相反时， 表面活性剂相反时 ， 由于静电引 力的作用，溶质易溶于反胶团， 力的作用 ， 溶质易溶于反胶团 ， 溶解率或分配系数较大； 反之， 溶解率或分配系数较大 ； 反之 ， 则不能溶解到反胶团相中。 则不能溶解到反胶团相中 。 右 图 为pH值对不同蛋白质的溶解率急 值对不同蛋白质的溶解率急 剧变化图 剧变化 图 ： 当 pH<pI时 ， 即在带 时 正电荷的pH范围内蛋白质的溶解 正电荷的 范围内蛋白质的溶解 率接近100%， 说明静电相互作 率接近 ， 用对蛋白质的反胶团萃取起决定 性作用。 性作用。
（二）反胶束萃取 1 基本术语 2 反胶束的溶解作用 3 反胶束萃取的操作 4 萃取的影响因素 5 Applications
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1 基本术语
胶束(micelles)：向水中加入表面活性剂 ， 水溶液的 δ随 [S]增大而下降。 ： 向水中加入表面活性剂S，水溶液的δ 增大而下降。 胶束 增大而下降 达到一定值后， 缔合形成水溶性胶束 缔合形成水溶性胶束, 当[S]达到一定值后，S缔合形成水溶性胶束 溶液的表面张力不再随表 达到一定值后 面活性剂浓度的增大而降低。胶团形成均是S分子自聚集的结果 分子自聚集的结果， 面活性剂浓度的增大而降低。胶团形成均是 分子自聚集的结果，是热 力学稳定体系。 力学稳定体系。 自组装(selfassembly)：自动有序聚集的过程。 自组装 ：自动有序聚集的过程。 临界胶束浓度(critical micelle concentration,CMC)：S在水溶剂中形成胶 临界胶束浓度 ： 在水溶剂中形成胶 束的最低浓度。 束的最低浓度。 反胶束(reverse micelles)：若向有机溶剂中加入一定浓度 ，在有机溶剂 反胶束 ：若向有机溶剂中加入一定浓度S， 中所会形成胶束。当形成反胶束时，水在有机相中的溶解随[S]线性增 中所会形成胶束 。 当形成反胶束时 ， 水在有机相中的溶解随 线性增 因此，可通过测定有机相中平衡水浓度的变化， 大。因此，可通过测定有机相中平衡水浓度的变化，确定形成反胶团的 最低表面活性剂浓度。 最低表面活性剂浓度。 反胶束的形态：球形或近似球形，也呈柱状。 反胶束的形态：球形或近似球形，也呈柱状。 极性核( 分子的自组装形成了极性核。 极性核(polar core): S分子的自组装形成了极性核。 微水相或“水池” 微水相或“水池”(water pool)：反胶束内溶解的水。 ：反胶束内溶解的水。
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2 反胶束的溶解作用
在各pro的pI处(排除了静电相互作用的影响 ， 反胶团萃 的 处 排除了静电相互作用的影响 排除了静电相互作用的影响)， 在各 取实验研究表明：随着M增大 增大， 的分配系数(m, 溶解率 溶解率) 取实验研究表明：随着 增大，pro的分配系数 的分配系数 下降。 很小。 增大， 下降。当M>20KD时，m很小。表明随 增大，空间排阻作 时 很小 表明随M增大 用增大, 的溶解率降低。 用增大 pro的溶解率降低。图的结果还表明，要据 的溶解率降低 图的结果还表明，要据pro间M 间 的差别可以选择性对pro进行萃取分离。 进行萃取分离。 的差别可以选择性对 进行萃取分离 C 疏水性相互作用 aa的疏水性各不相同，研究表明，除pH和I外，aa或肽的 的疏水性各不相同，研究表明， 或肽的m 的疏水性各不相同 和 外 或肽的 疏水性的增大而增大。 随aa疏水性的增大而增大。蛋白质的疏水性影响其在反胶团 疏水性的增大而增大 中的溶解形式，因而影响其分配系数。疏水性较大的pro可 中的溶解形式 ， 因而影响其分配系数。 疏水性较大的 可 能以“半岛式”形式溶解。 能以“半岛式”形式溶解。 D 分配系数 分配系数m(or K):
4) 蛋白质分子量 蛋白质分子量M
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4 萃取的影响因素
5) S A 种类 B [S]
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4 萃取的影响因素
6) 助表面活性剂
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5 Applications
1) 蛋白质分离
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5 Applications
2) 胞内酶的提取
3)、蛋白质复性 、
3) 蛋白质复性
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小结
1 萃取的分类及其特点 萃取的分类及其特点； 2 分配定律与分配平衡； 分配定律与分配平衡； 3 弱电解质的分配平衡； 弱电解质的分配平衡； 4 化学萃取； 化学萃取； 5 有机溶剂的选择； 有机溶剂的选择； 6 乳化现象； 乳化现象；
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2 反胶束的溶解作用
B 空间相互作用 盐浓度增大对反胶团相 产生脱水效应， 含水率W 产生脱水效应 ， 含水率 0 随盐浓度的增大而降低， 随盐浓度的增大而降低 ， 反胶团直径减小， 反胶团直径减小 ， 空间排 阻作用增大， 溶解下降。 阻作用增大，pro溶解下降。 溶解下降 如 ， AOT/异辛烷系统的含 异辛烷系统的含 水 率 与 I-0.5 成 正 比 。 图 中 W0与NaCl浓度关系为： 浓度关系为： 浓度关系为 图还示： 图还示 ： AOT/异辛烷系 异辛烷系 统的含水率与AOT浓度无 统的含水率与 浓度无 关 ， 这是多数反胶团系统 的共性。 的共性。
y = mx
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3 反胶束萃取的操作
A 萃取的基本方法 B 反萃取
C 分级萃取
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4 萃取的影响因素
1) pH value
AOT=二-(2-已基已基)琥珀 酸酯磺酸钠。
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4 萃取的影响因素
2) 盐浓度 W0
盐浓度 S&ProZ 选择性
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4 萃取的影响因素
3) 盐离子的种类Fra bibliotek104 萃取的影响因素
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2 反胶束的溶解作用
微水池溶解和分离作用： 微水池溶解和分离作用： 反胶团的微水池的水可溶解氨基酸、 反胶团的微水池的水可溶解氨基酸 、 肽和蛋白质等生物分子, 肽和蛋白质等生物分子 为生物分子提 供易于生存的亲水微环境. 因此，反胶 供易于生存的亲水微环境 因此， 团萃取可用于氨基酸、 团萃取可用于氨基酸 、 肽和蛋白质等 生物分子的分离纯化， 生物分子的分离纯化 ， 特别是蛋白质 类生物大分子。 类生物大分子。 蛋白质溶解模型： 蛋白质溶解模型： a、水壳模型：蛋白质位于水池的中心， 、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隔开； 周围存在的水层将其与反胶团壁隔开 ； b、 半岛模型 ： pro表面存在强烈疏水 、 半岛模型： 表面存在强烈疏水 该区直接与有机相接触； 区，该区直接与有机相接触； c、pro吸附于反胶团内壁； 吸附于反胶团内壁； 、 吸附于反胶团内壁 d、pro疏水区与几个反胶团的 疏水尾 、 疏水区与几个反胶团的S疏水尾 疏水区与几个反胶团的 发生相互作用，被几个小反胶团所 溶解” “溶解”。