第八章反胶团萃取资料

反胶团的构造
当向非极性溶剂中加入表面活性剂时， 如表面活性剂的浓度超过一定的数值时， 在非极性溶剂中表面活性剂聚集成团，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，与在水相中行成的微 胶团方向相反，因而称为反胶团。
反胶团体系的分类

1、 单一表面活性剂反胶团体系 研究得最多的是阴离子型ＡＯＴ , 该体系结构简单和稳定 , 反胶团体积相对较大 , 适用于等电点较高的较小相对分子质 量蛋白质的分离 , 其次有ＤＯＬＰＡ ( 二油基磷酸 ) 。另一类 是阳离子表面活性剂 , 如ＣＴＡＢ(溴代十六烷基三甲铵) , Ｔ ＯＭＡＣ（氯化三辛基甲铵） , ＤＡＰ ( 十二烷基丙酸铵 ), Ｄ ＤＡＢ ( 二十二烷基二甲基溴化铵 ) 等。该体系适用于等电点 较低的较大相对分子质量蛋白质的分离。而非离子型表面活 性剂能构成更大的反胶团 , 但这类体系容易乳化。一般在使用 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 , 如ＡＯＴ , ＤＤＡＢ有二条疏水尾 , 而Ｔ ＯＭＡＣ有三条疏水尾。
（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 蛋白质等保持活性的功能。
反胶团萃取在分离蛋白中应用的优点
（1）有很高的萃取率和反萃取率并具有选择性; (2) 分离和浓缩可同时进行，过程简便; （3）能解决蛋白质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具有细胞破壁 功能，所以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。
第八章 反胶团萃取



概述 反胶团的形成 反胶团的理化特性及制备 反胶团萃取的原理 在分离工艺中的应用
概
述
1.概念 反胶团(Reversed Micelles)是两性表面活 性剂在非极性有机溶剂中亲水性基团自发 地向内聚集而成的，内含微小水滴，空间 尺度仅为纳米级的集合型胶体。
反胶团的两个特异性功能
反胶团的制备



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溶剂中去，然后进行搅拌直到形成透 明的溶液为止。这种方法的过程较快并可较好的控制反胶 团的平均直径和含水量。 方法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。 即将含蛋白质的水相与含表面活性剂的有机相接触，在缓 慢的搅拌下，一部分蛋白质转入（萃入）有机相。此过程 较慢，但最终的体系处于稳定的热力学平衡状态，这种方 法可在有机溶剂相中获得较高的蛋白质浓度。 方法3：溶解法——对非水溶型蛋白质可用该法。将含有反 胶团的有机溶剂与蛋白质固体粉末一起搅拌，使蛋白质进 入反胶团中，该法所需时间较长。含蛋白质的反胶团也是 稳定的， 这也说明反胶团“水池”中的水与普通水的性质 是有区别的。
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影响反胶团萃取生物分子的主要因素

水相离子强度的影响 水相离子强度的增加产生两方面的影响: (1) 离子强度影响到反胶团内壁静电屏蔽的程 度 , 降低了蛋白质分子与反胶团内壁的静电作用 力； (2) 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的 溶解性下降 , 甚至使已溶解的蛋白质从反胶团中 反萃出来。
影响反胶团萃取生物分子的主要因素

水相ｐＨ值的影响 表面活性剂的极性头朝向反胶团内部 , 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 , 当蛋白质所带的电荷与反胶团内所带的电荷性质相反时 , 由于静电引力 , 可使蛋白质于反胶团中。例如 : 当用阴离 子表面活性剂ＡＯＴ构成反胶团时 , 其内壁带负电荷 , 若 水相的ｐＨ值 < 蛋白质的等电点ｐＩ , 则蛋白质带正电荷 , 在静电引力的作用下 , 使蛋白质进入反胶团而实现了萃取。 相反 , 当ｐＨ > ｐＩ时 , 由于静电斥力 , 使溶入反胶团的 蛋白质反向萃取出来 , 实现了蛋白质的反萃。若使用的是 阳离子表面活性剂 , 则情况与上相反。因此 , 水相的ｐＨ 值是影响反胶团萃取蛋白质的最主要因素。

3、 亲和反胶团体系 这是指体系中除了有组成胶团的表面活性剂 外 , 还有具有亲和特性的助剂 , 它的亲和配基与目 标蛋白质有特异的结合能力 , 往往极少量亲和配 基的加入就会使萃取蛋白质的选择性大大提高。 例如 , 以一种三嗪蓝染料ＣＢ ( Ｃｉｂａｃｒｏｎ Ｂｌｕｅ3ＧＡ ) 为亲和配基 , 极少量的加入ＣＴ ＡＢ体系后 , 可以萃取原来不被萃取的牛血清白 蛋白。

2、
Hale Waihona Puke Baidu
混合表面活性剂反胶团体系 这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体系对蛋白 质有更高的分离效率。例如将ＡＯＴ与ＤＥＨＰ Ａ ( 二 -(2-乙基己基 ) 磷酸 ) 构成的混合体系 , 可 萃取相对分子质量较大的牛血红蛋白 , 萃取率达 80% 。其他 , 如ＡＯＴ/ＤＯＬＰＡ , ＡＯＴ/Ｔｗ ｅｅｎ 85 体系对蛋白质的萃取能力都优于单一的 ＡＯＴ体系。非离子表面活性剂的加入可使反胶 团变大 , 从而可萃取相对分子质量更大的蛋白质。
反胶团的物理化学特性及制备
（1）反胶团的临界胶团浓度：将表面活性剂在非极 性有机溶剂相中能形成反胶团的最小浓度称为临 界胶团浓度。（ 大多数在0.1～1.0mmol/L的范围 内。 （2）反胶团含水率W：用水和表面活性剂的浓度之 比来定义。W越大，反胶团的半径越大。当W＜ ６～８时，微水相中的水分子被表面活性剂亲水 性基团强烈的束缚，其表观粘度可增大到普通水 粘度的50倍，且冰点通常低于0摄氏度。
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影响反胶团萃取生物分子的主要因素

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助表面活性剂的影响 蛋白质的相对分子质量往往很大 , 超过 几万至几十万 , 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 , 使它们插入反胶团的结构中 , 就可以增大反 胶团的尺寸 , 溶解较大相对分子质量的蛋白 质。
影响反胶团萃取生物分子的主要因素

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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、正 十二烷等 ) 、四氯化碳、氯仿等等。有时也 用添加助溶剂 , 如醇类 ( 正丁醇等 ) 来调节 溶剂体系的极性 , 改变反胶团的大小 , 增加 蛋白质的溶解度。