胶团、反胶团萃取ppt课件
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6
反胶团：
表面活性剂的 极性头朝内，疏 水的尾部向外， 中间形成极性的 “核”
有机溶剂
极性的“核”
极性 “头”
非极性 “尾” 7
3、表面活性剂 表面活性剂的存在是构成反胶团的必要
条件，有三类表面活性剂都可在非极性溶 剂中形成反胶团。 （1）阴离子型表面活性剂 （2）阳离子型表面活性剂 （3）非离子型表面活性剂
W= C[AOT]
W越大，反胶团的半径越大。
17
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。
形成反胶团的最小浓度称为临界胶团浓 度 （CMC）。
大多数在0.1~1.0mmol/L之间。 CMC 与表面活性剂的种类有关。
见下表
15
某些表面活性剂的临界胶束浓度／(mol／L)
表面活性剂
CMC
表面活性剂
CMC
R8SO4Na
0.136
R12COOK
0.0125
R12SO4Na
0.00865
R12SO3Na
C、非离子型表面活性剂。能形成更大的反胶团 体系，能分离相对分子量更大的蛋白质，但这类体 系容易乳化。
11
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。
8
常用的表面活性剂及其相应的有机溶剂
表面活性剂
有机溶剂
表面活性剂 有机溶剂
AOT n-烃类(C6～C10)、异辛烷、 Brij60
辛烷
环己烷、四氯化碳、苯
CTAB 己醇／异辛烷，己醇／辛烷 TritonX 己醇／环己烷
三氯甲烷／辛烷 磷脂酰胆碱 苯、庚烷
TOMAC
环己烷
磷脂酰乙醇胺 苯、庚烷
9
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。
C10H21CH2COOK
0.025
R10CH(SO4Na)R5 2.35×10—3
C10H21CH2(COOK)2
0.13
R8CH(SO4Na)R7 4.25×10—3Biblioteka Baidu
16
（2）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 ： W = C [水] C[表面活性剂]
如：表面活性剂是AOT，则 C[水]
12
表面活性剂聚集体的可能的微观构造
13
二、反胶团的物理化学特性及制备
1、反胶团的物理化学特性 影响反胶团的大小的因素： （1）表面活性剂和非极性有机溶剂的种类、浓度； （2）操作时体系的温度、压力； （3）微小水池中的离子强度等。
14
（1）反胶团的临界胶团浓度 表面活性剂在非极性有机溶剂相中能
18
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。
19
20
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。
胶团萃取
胡姝姝 宋均凤 2016-11-28
1
目录
一、胶团与反胶团概述 二、反胶团的物理化学特性及制备 三、反胶团萃取机理 四、在分离工艺中的应用
2
一、胶团与反胶团概述
1、胶团的形成及特性 2、反胶团的形成及特性 3、表面活性剂 4、反胶团的分类
3
1、胶团的形成及特性
胶团或反胶团的形成均是表面活性剂分子自聚 的结果，是热力学稳定体系。
4
水 正胶团：
表面活性剂的极 性头朝外，疏水的 尾部朝内，中间形 成非极性的“核”
极性 “头”
非极性的 “核”
非极性 “尾” 5
2、反胶团的形成及特性
若有机溶剂中加入表面活性剂，当其浓度超过 临界浓度时，就会在有机相中也形成聚集体，称 为反胶团。在反胶团中，表面活性剂的非极性基 团在外，与有机相接触，而极性基团则排列在内 形成一个极性核。 特性：此极性核具有溶解极性物质的能力，极 性核溶解水后，就形成“水池”。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。
R12O(CH2CH2O)6H 8.7×10—5 R12O(CH2CH2O)12H 1.4×10—4
R14O(CH2CH2O)6H 1×10—5
R16O(CH2CH2O)6H 1×10—6
C8H17CH2COOK
0.01
R16SO4Na
5.8×10—4
C8H17CH2(COOK)2
0.35
R12CH(SO4Na)R3 1.72×10—3
10
4、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；
将表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶 团浓度（criticalmicelle concentration,CMC）时，表 面活性剂就会在水溶液中聚集在一起形成聚集体， 称为胶团（micelles）。
特性：水溶液中胶团的表面活性剂的极性基团 向外与水相接触，而非极性基团在内，形成一个非 极性的核心，此核心可以溶解非极性物质。
0.01
R14SO4Na
0.0024
R12SO4Na
0.00865
R16SO4Na
0.00058
R12NH3Cl
0.014
R18SO4Na R8O(CH2CH2O)6H
0.000165 9.9×10—3
R12N(CH3)3Br R12O(CH2CH2O)6H
0.016 8.7×10—5
R10O(CH2CH2O)6H 9×10—4 R12O(CH2CH2O)9H 1×10—4
反胶团：
表面活性剂的 极性头朝内，疏 水的尾部向外， 中间形成极性的 “核”
有机溶剂
极性的“核”
极性 “头”
非极性 “尾” 7
3、表面活性剂 表面活性剂的存在是构成反胶团的必要
条件，有三类表面活性剂都可在非极性溶 剂中形成反胶团。 （1）阴离子型表面活性剂 （2）阳离子型表面活性剂 （3）非离子型表面活性剂
W= C[AOT]
W越大，反胶团的半径越大。
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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。
形成反胶团的最小浓度称为临界胶团浓 度 （CMC）。
大多数在0.1~1.0mmol/L之间。 CMC 与表面活性剂的种类有关。
见下表
15
某些表面活性剂的临界胶束浓度／(mol／L)
表面活性剂
CMC
表面活性剂
CMC
R8SO4Na
0.136
R12COOK
0.0125
R12SO4Na
0.00865
R12SO3Na
C、非离子型表面活性剂。能形成更大的反胶团 体系，能分离相对分子量更大的蛋白质，但这类体 系容易乳化。
11
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。
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常用的表面活性剂及其相应的有机溶剂
表面活性剂
有机溶剂
表面活性剂 有机溶剂
AOT n-烃类(C6～C10)、异辛烷、 Brij60
辛烷
环己烷、四氯化碳、苯
CTAB 己醇／异辛烷，己醇／辛烷 TritonX 己醇／环己烷
三氯甲烷／辛烷 磷脂酰胆碱 苯、庚烷
TOMAC
环己烷
磷脂酰乙醇胺 苯、庚烷
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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。
C10H21CH2COOK
0.025
R10CH(SO4Na)R5 2.35×10—3
C10H21CH2(COOK)2
0.13
R8CH(SO4Na)R7 4.25×10—3Biblioteka Baidu
16
（2）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 ： W = C [水] C[表面活性剂]
如：表面活性剂是AOT，则 C[水]
12
表面活性剂聚集体的可能的微观构造
13
二、反胶团的物理化学特性及制备
1、反胶团的物理化学特性 影响反胶团的大小的因素： （1）表面活性剂和非极性有机溶剂的种类、浓度； （2）操作时体系的温度、压力； （3）微小水池中的离子强度等。
14
（1）反胶团的临界胶团浓度 表面活性剂在非极性有机溶剂相中能
18
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。
19
20
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。
胶团萃取
胡姝姝 宋均凤 2016-11-28
1
目录
一、胶团与反胶团概述 二、反胶团的物理化学特性及制备 三、反胶团萃取机理 四、在分离工艺中的应用
2
一、胶团与反胶团概述
1、胶团的形成及特性 2、反胶团的形成及特性 3、表面活性剂 4、反胶团的分类
3
1、胶团的形成及特性
胶团或反胶团的形成均是表面活性剂分子自聚 的结果，是热力学稳定体系。
4
水 正胶团：
表面活性剂的极 性头朝外，疏水的 尾部朝内，中间形 成非极性的“核”
极性 “头”
非极性的 “核”
非极性 “尾” 5
2、反胶团的形成及特性
若有机溶剂中加入表面活性剂，当其浓度超过 临界浓度时，就会在有机相中也形成聚集体，称 为反胶团。在反胶团中，表面活性剂的非极性基 团在外，与有机相接触，而极性基团则排列在内 形成一个极性核。 特性：此极性核具有溶解极性物质的能力，极 性核溶解水后，就形成“水池”。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。
R12O(CH2CH2O)6H 8.7×10—5 R12O(CH2CH2O)12H 1.4×10—4
R14O(CH2CH2O)6H 1×10—5
R16O(CH2CH2O)6H 1×10—6
C8H17CH2COOK
0.01
R16SO4Na
5.8×10—4
C8H17CH2(COOK)2
0.35
R12CH(SO4Na)R3 1.72×10—3
10
4、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；
将表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶 团浓度（criticalmicelle concentration,CMC）时，表 面活性剂就会在水溶液中聚集在一起形成聚集体， 称为胶团（micelles）。
特性：水溶液中胶团的表面活性剂的极性基团 向外与水相接触，而非极性基团在内，形成一个非 极性的核心，此核心可以溶解非极性物质。
0.01
R14SO4Na
0.0024
R12SO4Na
0.00865
R16SO4Na
0.00058
R12NH3Cl
0.014
R18SO4Na R8O(CH2CH2O)6H
0.000165 9.9×10—3
R12N(CH3)3Br R12O(CH2CH2O)6H
0.016 8.7×10—5
R10O(CH2CH2O)6H 9×10—4 R12O(CH2CH2O)9H 1×10—4