反胶团萃取

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反胶团中生物分子的溶解
上图中，图(a)为水壳模型；(b)为蛋白质中的疏水部分直接与有机相接 触；(c)为蛋白质被吸附在胶团的内壁上；(d)为蛋白质的疏水区与被几个反 胶团的表面活性剂疏水尾发生作用，并被反胶团所溶解。上述四种模型中， 现在被多数人所接受的是水壳模型，尤其对于亲水性蛋白质。因为弹性光散 射等许多实验研究均间接地证明了水壳模型的正确性。由图可知，在水壳模 型中，蛋白质居于“水池”的中心，而此水壳层则保护了蛋白质，使它的生 物活性不会改变。 生物分子溶解于反胶团相的主要推动力是表面活性剂与蛋白质的静电相 互作用。反胶团与生物分子间的空间阻碍作用和疏水性相互作用对生物分子 的溶解度也有重要影响。
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反胶团萃取过程及其应用
反胶团萃取可采用各种传统的液液萃取中普遍使用的微分萃
取设备(如喷淋塔)和混合/澄清型萃取设备。需要指出的是， 反胶团萃取技术仍处于起步阶段，尚未得到大规模工业应用。
在此只能就一些研究结果加以介绍。
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反胶团萃取过程及其应用
下图是多步间歇混合/澄清萃取过程，采用反胶团萃 取分离核糖核酸酶、细胞色素C和溶菌酶等三种蛋 白质。在pH=9时，核糖核酸酶的溶解度很小，保
反胶团萃取过程 及其应用
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反胶团萃取过程及其应用
用反胶团技术萃取蛋白质时,用以形成反胶团的表面活性剂起着
关键作用。现在多数研究者采用AOT为表面活性剂。
AOT是琥珀酸二(2-乙基己基)酯磺酸钠或丁二酸二异辛酯磺酸钠 (Aerosol OT)。溶剂则常用异辛烷 (2,2,4-二甲基戊烷)。AOT作为反-2反胶团形成过程及其特性
从胶体化学可知,向水溶液中加入表面活 性剂，当表面活性剂的浓度超过一定值时， 就会形成胶体或胶团，它是表面活性剂的聚 集体。在这种聚集体中，表面活性剂的极性 头向外，即向水溶液,而非极性尾向内。当向 非极性溶剂中加入表面活性剂时，如果表面 活性剂的浓度超过一定值,也会在溶剂内形成 表面活性剂的聚集体，称这种聚集团为反胶
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胶团的表面活性剂是由于它具有两个优点：一是所形成的反胶团的含
水量较大，非极性溶剂中水浓度与表面活性剂浓度之比可达50~60; 另一点是AOT形成反胶团时,不需要助表面活性剂。AOT的不足之处
是不能萃取分子量较大的蛋白质,且沾染产品。如何进一步选择与合
成性能更为优良的表面活性剂将是今后应用研究的一个重要方面。
团。在这种聚集体中，表面活性剂的憎水的
非极性尾向，与在水相中所形成的胶团反向。
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反胶团形成过程及其特性
右图为几种可能的表面活性剂聚集体的构型。 从图中可看出，在反胶团中有一个极性核心， 它包括了表面活性剂的极性头所组成的内表 面、抗衡离子和水,被形象地称为“水池”。
由于极性分子可以溶解在 “水池”中，也因
② 膜起相分离器和相接触器的作用，从而在连续操作的 条件下可防止液泛等发生；
③ 提高萃取速度及规模放大容易。
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反胶团萃取过程及其应用
大量的研究工作已经证明了反胶团萃取法提取蛋白质的可行性与优 越性。不管是自然细胞还是基因工程细胞中的产物都能被分离出来；不 仅发酵滤液和浓缩物可通过反胶团萃取进行处理，就是发酵清液也可同 样进行加工。不仅是蛋白质和酶都能被提取，还有核酸、氨基酸和多肽 也可顺利地溶于反胶团。 然而反胶团萃取在真正实用之前还有许多有待于研究和 解决的问题，例如表面活性剂对产品的沾染、工业规模所需 的基础数据；反胶团萃取过程的模拟和放大技术等。尽管如 此,用反胶团萃取法大规模提取蛋白质由于具有成本低、溶剂 可循环使用、萃取和反萃取率都很高等优点，正越来越多地 为各国科技界和工业界所研究和开发。
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反胶团萃取过程及其应用
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反胶团萃取过程及其应用
利用中空纤维膜组件可以进行生物分子的反胶团萃取。中空 纤维膜材料多为聚丙烯等疏水材料，孔径在微米级，以保证
生物分子和含有生物分子的反胶团的较大通量。反胶团膜萃
取技术的优点是： ① 水相和有机相分别通过膜组件的壳程和管程流动，从
而保证两相有很高的接触比表面积；
散的亲水微环境。 许多生物分子如蛋白质是亲水憎油的，一般仅
微溶于有机溶剂，而且如果使蛋白质直接与有机溶
剂相接触,往往会导致蛋白质的变性失活,因此萃取过 程中所用的溶剂必须既能溶解蛋白质又能与水分层，
同时不破坏蛋白质的生物活性。反胶团萃取技术正
2009 是适应上述需要而出现的。 2010 2011 2012 2013
此可溶解在非极性的溶剂之中。
反胶团中生物 分子的溶解
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反胶团中生物分子的溶解
由于反胶团内存在微水池这一亲水微 环境,可溶解氨基酸、肽和蛋白质等生 物分子。因此,反胶团萃取可用于氨基 酸、肽和蛋白质等生物分子的分离纯
化，特别是蛋白质类生物大分子。对
于蛋白质的溶解方式，已先后提出了 四种模型，见图。
留在水相而与其他两种蛋白质分离；相分离得到的
反胶团相(含细胞色素C和溶菌酶)与0.5mol/dm3的 KCl水溶液接触后，细胞色素C被反萃到水相，而溶
菌酶保留在反胶团相；此后,含有溶菌酶的反胶团相
与2.0mol/dm3KCl，pH值为11.5的水相接触，将 溶菌酶反萃回收到水相中。
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反胶团萃取
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反胶团形成过程及其特性
CONTENTS
目录
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反胶团萃取过程及其应用
反胶团中生物分子的溶解
反胶团形成过程 及其特性
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反胶团形成过程及其特性
反胶团萃取(Reversed micellar extraction)的 分离原理是表面活性剂在非极性的有机相中超过临
界胶团浓度而聚集形成反胶团，在有机相内形成分