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《新型的萃取技术-双水相萃取》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、2005年第3期化学教育7新型的萃取技术双水相萃取李伟柴金玲谷学新(首都师范大学化学系北京100037)摘要本文介绍了双水相萃取技术的原理与特点及近年来该技术在生命科学,复杂中药体系的分离以及抗生素药物提取等方面的研究进展。并探讨了其今后的发展趋势。关键词双水相萃取生命科学天然药物溶剂萃取法是分离技术中最重要的方法之一。传统的溶剂萃取分离是依据被分离物质在两个互不相溶液相中的溶解性不同而达到分离目的。一般的萃取体系包括有机相和水相两部分,迄今为止,已有若干种分类方法。依据萃取机理和被萃取物质的性质,可分
2、为中性配合萃取体系、阳离子交换萃取体系、离子缔合萃取体系、协同萃取体系等。随着近年来分离技术在生命科学、天然药物提纯及各类抗生素药物等方面应用的迅速发展,新型的萃取技术应运而生。例如对于生物物质来说,分离的对象复杂,既包括可溶物,如蛋白质和核酸,也包括悬浮的小颗粒,如细胞器和整个细胞;由于生物物质极易变性和失活,给分离带来很大的难度。双水相萃取(Aqueous[1]two-phaseextraction,ATPE)是两种水溶性不同的聚合物或者一种聚合物和无机盐的混合溶液,在一定的浓度下,体系就会自然分成互不相容的两相。被分离物质进入双水相体系后由于表面性质、电荷间作用和各种作用
3、力(如憎水键、氢键和离子键)等因素的影响,在两相间的分配系数K不同,导致其在上下相的浓度不同,达到分离目的。1双水相萃取技术的发现及特点1.1双水相的形成及类型早在1896年,Beijerinck观察到,明胶与琼脂或明胶与可溶性淀粉溶液混合时,得到一种不透明的混合溶液,静置后可分为两相,上相中含有大部分的明胶,下相中含有大部分琼脂(或淀粉),这种现象被称为聚合物的不相容性,从而产生了双水相。例如将2.2%(质量分数)的葡聚糖水溶液与0.72%的甲基纤维素的水溶液等体积混合静置后,可以得到两个液层,下层含有71.8%的葡聚糖,上层含有90.3%的甲基纤维[2]素,两相的主要成
4、分都是水。表1常见的双水相系统类型上相的组分下相的组分甲基聚丙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯聚丙二醇吡咯烷酮、羟丙基葡聚糖非离子型聚合物/非离子型聚合物聚乙二醇聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、葡聚糖、聚蔗糖乙基羟乙基纤维素葡聚糖甲基纤维素葡聚糖、羟丙基葡聚糖聚丙二醇硫酸钾非离子型聚合物/无机盐硫酸镁、硫酸钾、硫酸铵、硫酸钠、甲酸钠、酒聚乙二醇石酸甲钠硫酸葡聚糖钠盐羧甲基纤维素钠盐高分子电解质/高分子电解质羧甲基葡聚糖钠盐羧甲基纤维素钠盐葡聚糖丙醇非离子型聚合物/低分子量组分聚丙烯乙二醇磷酸钾、葡萄糖甲氧基聚乙二醇磷酸钾由于双水相萃取条件较为温和,不会导致被分离物质的失活,该技
5、术已应用于生物大分子的分离和纯化,并且在生物小分子的分离、抗生素提取、中药中有效成分提取分离、稀有金属/贵金属分离等方面的应用也取得了进展。在双水相体系中,常见的水溶性高聚物有:聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇、甲基纤维素、聚丙烯乙二醇、吐温、聚氧乙烯类表面活性剂等;聚乙二醇/葡聚糖和聚乙二醇/无机盐是常用的双水相体系,由于葡8化学教育2005年第3期聚糖价格昂贵,聚乙二醇/无机盐体系应用更为广泛。现把几种常见的双水相体系列于表1。1.2双水相萃取技术的特点ATPE作为一种新型的分离技术,对生物物质、天然产物、抗生素等的提取、纯化表现出以下优
6、势:(1)含水量高(70%~90%),在接近生理环境的体系中进行萃取,不会引起生物活性物质失活或变性;(2)可以直接从含有菌体的发酵液和培养液中提取所需的蛋白质,还能不经过破碎直接提取细胞内酶,省略-7-4了破碎或过滤等步骤;(3)分相时间短,自然分相时间一般为5min~15min;(4)界面张力小(10~10mN/m),有助于两相之间的质量传递,界面与试管壁形成的接触角几乎是直角;(5)不存在有机溶剂残留问题,高聚物一般是不挥发物质,对人体无害;(6)大量杂质可与固体物质一同除去;(7)易于工艺放大和连续操作,与后续提纯工序可直接相连接,无需进行特殊处理;(8)操作条件温和,
7、整个操作过程在常温常压下进行;(9)亲和双水相萃取技术可以提高分配系数和萃取的选择性。在实际应用中,双水相体系中的水溶性高聚物具有难挥发性,反萃取是必不可少的,同时由于盐会进入反萃取剂也会给分离工作带来一定的难度。2双水相萃取技术的应用2.1双水相萃取与生命科学通常,溶剂萃取分离时,由于使用了有机溶剂会使生物大分子(如蛋白质和酶)失活。从20世纪90年代初期,人们致力于应用ATPE技术分离提取蛋白质,避免蛋白质的变性。目前,已成功应用于蛋白质、生物酶、菌体、细胞、细胞器、亲水性生物大分子
