胶团和反胶团萃取

（3）溶解法 将含有反胶团（W＝3~30）的有机溶液与蛋白质固体 粉末一齐搅拌，使蛋白质进入反胶团中 。 用于非水溶性蛋白质。 该法所需时间较长，含蛋白质的反胶团体系稳定。 说明反胶团“水池”中的水与普通水的性质有区别。
二、反胶团萃取原理
从宏观上看反胶团萃取，是有机相－水相间的分配萃取，和 普通的液液萃取在操作上具有相同特征。 微观上，是从主体水相向溶解于有机溶剂相中的反胶 团微水相中的分配萃取。 从原理上，可当做“液膜”分离操作的一种。 如下图所示 ：
（3）助表面活性剂的影响 蛋白质的分子量往往很大，超过几万或几十万，使表 面活性剂形成的反胶团的大小不足以包容大的蛋白质，而 无法实现萃取，此时加入一些非离子表面活性剂，使它们 插入反胶团结构中，就可以增大反胶团的尺寸，溶解相对 分子质量较大的蛋白质。
（4）溶剂体系的影响 溶剂的性质，尤其是极性，对反胶团的形成和大小 都有影响。 常用的溶剂有：烷烃类（正己烷、环己烷、正辛烷 、异辛烷等）。 有时也使用助溶剂，如醇类。可以调节溶剂体系的 极性，改变反胶团的大小，增加蛋白质的溶解度。
反胶团的分类
1、单一表面活性剂反胶团体系： 是指在使用时无须加入助剂的表面活性剂，具有多条中等长度的烷 基尾和一个较小的极性头。
A、 阴离子型，如AOT。该体系结构简单和稳定，反胶团体积较大 ，适用于等电点较高的、相对分子量较小的蛋白质的分离；
B、阳离子型，如CTAB，DAP等。该体系适用于等电点较低的、相对 分子量较大的蛋白质的分离； 分子量更大的蛋白质，但这类体系容易乳化。 C、非离子型表面活性剂，能形成更大的反胶团体系，能分离相对
◘ 反胶团含水率W ： ◘ W用水和表面活性剂的摩尔浓度之比来定义，即：
W C水 C表面活性剂
◘ 如表面活性剂是AOT，则
W C水 C AOT
◘ W越大，反胶团的半径越大
◘
当W < 6-8 时， “水池”（微水相）中水分子被 表面活性剂亲水基团强烈地束缚，其表观粘度可增大 到普通水粘度的50倍，且疏水性非常强。另外，其冰 点通常低于0℃。 这一部分水使表面活性剂的亲水性基团水合化，即 被牢固地束缚着，所以粘度很大，流动性很差。
向）胶团。
水
极性头
正胶团是在极性溶液中形成的，
其亲水性的极性端向外指向极 性（如水）溶液，疏水性的非 极性“尾”向内相互聚集在一
非极性的核 非极性尾
起。

反胶团是两性表面活性 剂在非极性有机溶剂中 亲水性基团自发的向内 聚集而成，内含微小水 滴，其疏水性的非极性 尾部向外，指向非极性 溶剂，而极性头向内， 与在水相中形成的微胶 团方向相反。
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，不会造成失活。
◘ 蛋白质进入反胶团溶液是一协同过程。在有机溶 剂相和水相两宏观相界面间的表面活性剂层 ,同 邻近的蛋白质分子发生静电吸引而变形 ,接着两 界面形成含有蛋白质的反胶团 ,然后扩散到有机 相中 ,从而实现了蛋白质的萃取。(可能机理） ◘ 改变水相条件 (如pH值、离子种类或离子强度 ) ,又可使蛋白质从有机相中返回到水相中 ,实现反 萃取过程。
反 胶 团 的 溶 解 模 型
(a)水壳模型；(b)插入模型 (c)吸附模型；(d)溶解模型
反胶团萃取的优点
(1)有很高的萃取率和反萃取率并具有选择性； (2)分离、浓缩可同时进行，过程简便；
(3)能解决蛋白质(如胞内酶)在非细胞环境中迅速失
活的问题； (4)由于构成反胶团的表面活性剂往往具有细胞破壁功效，因 而可直接从完整细胞中提取具有活性的蛋白质和酶； (5)反胶团萃取技术的成本低，溶剂可反复使用等。
三.影响反胶团萃取因素
（1）水相pH值的影响 表面活性剂的极性头是朝向反胶团的内部，使反胶团的内壁带有一 定的电荷，而蛋白质是一种两性电解质，水相的pH 值决定了蛋白质分 子表面可电离基团的离子化程度，当蛋白质所带电荷与反胶团内所带 电荷的性质相反时，由于静电引力，可使蛋白质转移到反胶团中。
相反，当水相pH大于等电点时，由于静电斥力，使溶入反胶团的蛋
胶团和反胶团萃取
姓名：秦洪 学号：1300507068
一、基本概念 二、原理 三、影响因素 四、应用 五、反胶团萃取设备
2014/3/5
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一.基本概念
胶团萃取 ——是被萃取物以胶团或者胶体形式从水相被萃取到有
机相的溶剂萃取方法。它既可用于无机物的萃取，也可用于有机物的
萃取。 ◘ 在无机物的方面：金属或其无机盐可以形成疏水胶体粒子粒子进入有
◘ 4 、微分萃取设备
◘ 表面活性剂在溶液中开始形成胶团时的浓度称为 临界胶束浓度，简称CMC。当溶液中表面活性剂浓 度低于CMC时，它主要以单体形式，即分子或离子 形式存在。表面活性剂形成胶团后，溶液的许多 物理化学质，如表面张力、摩尔电导率、渗透压 、密度、增溶性能等，在一个很窄的浓度范围内 呈现不连续变化。
胶团分为正（向）胶团和反（
第二步：利用提高离子强度，将细胞色素C反萃到水 相中，而溶菌酶仍留在反胶团中。
第三步：进一步提高pH值和离子强度，将溶菌酶反萃 到水相中。
2.浓缩α-淀粉酶 3、直接提取胞内酶 4、反胶团萃取用于蛋白质的复性 5、从植物中提取油和蛋白质
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五.反胶团萃取设备
◘ 1、膜萃取器 ◘ 2、离心萃取器
◘ 3、混合澄清槽
机相。
◘ 被萃取物主要限于金、银、硫酸钡等， 溶剂主要限于氯仿、四氯化碳和乙醚等。
胶团—— 胶团是双亲（即亲水又亲油）物
质在水或有机溶剂中自发形成的聚集体。
胶团的形成——当向水溶液中加入表面 活性剂达到一定浓度时就会形成表面 活性剂聚集体，即胶团。
◘ 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。 ◘ 表面活性剂的分类： 阴离子表面活性剂；阳离子表面活性剂； 非离子型表面活性剂。
反胶团的微小界面和微小水相具有两个特异性功能：
(1)具有分子识别并允许选择性透过的半透膜的功能；
(2)在疏水性环境中具有使亲水性大分子如蛋白质等
保持活性。
在反胶团萃取蛋白质使用最多的是阴离子型表面活性 剂AOT ，AOT容易获得，它具有双链，形成反胶团时无需添 加辅助表面活性剂且有较好的强度；它的极性基团较小， 所形成的反胶团空间较大，有利于生物大分子进入。
AOT的Wmax=60，若W值再增大，反胶团溶液变浑 浊，并开始分层。
二、反胶团的制备
制备反胶团系统一般有以下三种方法： （1）注入法 将含有蛋白质的水溶液直接注入到含有表面活性剂的 非极性有机溶剂中去，然后进行搅拌直到形成透明的溶液 为止。 该方法过程快，并能较好地控制反胶团的平均直径和 含水量。
四 在分离工艺中的应用
一、蛋白质分离 利用图8-8和图8-9的静电相互作用，通过三步分离 核糖核酸酶a、细胞色素c和溶菌酶。 调整pH，进行正萃取分离，通过控制KCl浓度，反 萃取分离，获得较好地分离效果和收率。
第一步：在pH=9.0和较低的盐浓度下，核糖核酸酶a 带负电荷，不能被反胶团萃取，留在水相中，而细胞色素 C和溶菌酶由于都带正电荷，被萃取到反胶团中。
2、混合表面活性剂反胶团体系： 是指两种或两种以上表面活性剂构成的体系，一般来 说，混合表面活性剂反胶团对蛋白质有更高的分离效率。 3、亲和反胶团体系： 是指除了有组成反胶团的表面活性剂以外，还有具有 亲和特征的助剂，它的亲和配基与蛋白质有特异的结合能 力，往往极少量亲和配基的加入就可使萃取蛋白质的选择 性大大提高。
在AOT反胶团中，水合化一分子AOT需要6~8个水分
子，而其它水分子则不受束缚，可与普通水一样自由流动 。
故当W > 16时，“水池”中的水逐渐接近主体水相粘 度，胶团内也形成二重电荷层。
见下图。
假定反胶团为球形（除了W或表面活性剂浓度很 大外），反胶团平均直径dm的增加和W的增加基本成 正比，W=0~50之间，dm=2~30nm。
白质反向萃取出来，实现了蛋白质的反萃取。
（2）水相离子强度的影响 a：离子强度影响到反胶团内壁的静电屏蔽的程度，降低了蛋白 质分子和反胶团内壁的静电作用力。 b：减小了表面活性剂极性头之间的相互斥力，使反胶团变小。 这两方面的效应都会使蛋白质分子的溶解性下降，甚至使已溶 解的蛋白质从反胶团中反萃取出来。
非极性有机溶剂
极性 “头”
极性的 “核”
非极性“尾”
反微团内溶解的水称为微水相或水池
反胶团的构造 向非极性溶剂中加入表面活性剂时，当表面活 性剂的浓度超过一定的数值时，会在非极性溶剂 内形成表面活性剂的聚集体。与在水相中不同的 是，非极性溶剂内形成的表面活性剂聚集体，其 疏水性的非极性尾部向外，指向非极性溶剂，而 极性头向内，与在水相中形成的微胶团方向相反 ，因而称之为反胶团或反向胶团。
（2）相转移法 将酶或蛋白质从主体水相转移到含表面活性剂的非极 性有机溶剂中形成反胶团-蛋白质溶液，即把含有表面活 性剂的有机相和含有蛋白质的水相接触，在缓慢的搅拌下 ，一部分蛋白质缓慢转入（萃入）有机相。 该过程较慢，但形成的体系处于稳定的热力学平衡状 态，有利于在有机溶剂相中获得较高的蛋白质浓度。