生物分离工程反胶团萃取ppt课件.ppt

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1、反胶团萃取反胶束溶液的形成条件和特征反胶团萃取蛋白质的原理反胶团萃取的影响因素反胶团萃取萃取蛋白质的应用主要用于蛋白质和酶的分离1反胶束溶液形成的条件和特征反胶束或逆胶束(reversedmicelle)是表面活性剂分散于连续有机相中自发形成的纳米尺度的一种聚集体。反胶束溶液是透明的、热力学稳定的系统。聚集体微观上恰似纳米级大小的微型水池。这些水池可溶解某些蛋白质,使其与周围的有机溶剂隔离,从而避免蛋白质的失活。通过改变操作条件,又可使溶解于水池中的蛋白质转移到水相中,这样就实现了不同性质蛋白质间的分离或浓缩。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AO

2、Tn-烃类（C6~C10）异辛烷Brij60辛烷环己烷、四氯化碳、苯TritonX己烷/环己烷CTAB己醇/异辛烷，己烷/辛烷磷脂酰胆碱苯、庚烷三氯甲烷/辛烷TOMAC环己烷磷脂酰乙醇胺苯、庚烷AOT(Aerosol0T)为丁二酸—2—乙基己基酯磺酸钠反胶束形成的必要条件：表面活性剂的浓度必须高于其临界胶束浓度。临界胶束浓度（CriticalMicelleConcentrationCMC）表面活性剂在溶液中会从单体（单个离子或分子）缔合成为胶态聚集物，即形成胶团。溶液性质发生突变的浓度，也即形成胶团的浓度称为临界胶束浓度。在非极性溶剂中CMC值的变化范围是0.1—1.0mM十二烷基硫

3、酸钠溶液的物理性质胶束与反胶束的形成反胶束的尺寸，即“水池(waterpool)”的大小和形状随表面活性剂—溶剂系统的变化而变化，同时也受温度、压力、离子强度的影响。反胶束的形状通常为球形，也有人认为是椭球形或棒形，其半径一般为10-100nm。可由理论模型推算，计算公式如下：、分别为水的相对分子量和密度；Na为阿伏伽得罗常数；au为每个表面活性剂分子在反胶束表面的面积，与表面活性剂、水相和有机溶剂的特性有关，对于离子型表面活性剂，在室温下，au为0.5~0.7nm2。W0为每个反胶束中水分子与表面活性剂分子数的比值。AOT在异辛烷中形成的反胶团直径可用下述经验式推断：一般W0

4、40，dm12，可容纳一个直径为5~10nm的蛋白质。当相对分子量大于100~200kD，难于溶解在反胶团中。反胶团的含水率W0与反胶团特性的关系：以AOT为例：W06~8时，反胶团内微水相的水分子受表面活性剂亲水基团的强烈束缚，表观黏度上升50倍，疏水性也极高；W016，微水相的水与正常的水相近，反胶团内可形成双电层。2、反胶束萃取蛋白质的原理水-AOT-异辛烷系统相图反胶束萃取蛋白质的示意图萃取蛋白质原理蛋白质进入反胶束溶液是一种协同过程。即在宏观两相(有机相和水相)界面间的表面活性剂层，同邻近的蛋白质发生静电作用而变形，接着在两相界面形成了包含有蛋白质的反胶束，此反胶束扩

5、散进入有机相中，从而实现了蛋白质的萃取。改变水相条件(如pH值和离子种类及其强度等)又可使蛋白质由有机相重新返回水相，实现反萃取过程。蛋白质进入反胶束溶液的推动力表面活性剂与蛋白质之间的静电作用和位阻效应是导致蛋白质进入反胶束的主要推动力。（1）静电作用力在反胶束体系中，表面活性剂与蛋白质都是带电的分子，因此静电相互作用是萃取过程中的一种重要推动力，静电力的大小与溶液的pH值有直接关系。2.位阻效应许多亲水性物质，如蛋白质、核酸及氨基酸等，都可以通过溶入反胶束“水池”来达到溶于非水溶剂中的目的，但是反胶束“水池”的物理性能（大小、形状等）及其中水的活度受水含量W0的影响。对于一个特定

6、的分离体系，存在一个临界含水量W临，当W0>W临，水含量对萃取率的影响很小，而当W0W临，萃取率急剧下降。对于一个热力学稳定的反胶束体系，W040，反胶束的最大半径Rm=6nm，所以反胶束萃取适用于相对分子量低于10万的蛋白质分子（r=5nm）。（3)疏水性相互作用蛋白质的疏水性影响其在反胶团中的溶解形式，因而影响其分配系数。反胶束萃取蛋白质的动力学萃取过程：蛋白质从液相主体扩散到界面在界面形成包容蛋白质的反胶束含有蛋白质的反胶束在有机相中扩散离开界面反萃过程：含有蛋白质的反胶束从有机相主体扩散到界面包容蛋白质的反胶束在界面崩裂蛋白质从界面扩散到水溶液主体影响反胶束萃取的主要因素

7、影响反胶束萃取蛋白质的主要因素与反胶束相有关的因素与水相有关的因素与目标蛋白质有关的因素与环境有关的因素表面活性剂的种类pH值蛋白质的等电点系统的温度表面活性剂的浓度离子的种类蛋白质的大小系统的压力有机溶剂的种类离子的强度蛋白质的浓度助表面活性别及其浓度蛋白质表面的电荷分布1表面活性剂对萃取的影响（1）表面活性剂类型的影响阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂都可用于形成反胶束，进行反胶束萃取。选择的原则：A:有利于增强蛋白质和反胶束间的静电