生化分離工程2萃取分離(已修改)
2025-10-23 15:00 本頁面
【正文】 2021328 1 反膠團萃取 ? 反膠團（ reversed micelles） 是兩性表面活性劑在非極性有機溶劑中親水性基團自發(fā)地向內(nèi)聚集而成的，內(nèi)含微小水滴的，空間尺度僅為納米級的集合型膠體。是一種自我組織和排列而成的，并具熱力學(xué)穩(wěn)定的有序構(gòu)造。 2021328 2 ? 反膠團的微小界面和微小水相具有兩個特異性功能： ①具有分子識別并允許選擇性透過的半透膜的功能； ②在疏水性環(huán)境中具有使親水性大分子如蛋白質(zhì)等保持活性的功能。 ? 因此，反膠團可作為 ? 生物膜的簡化模型； ? 作為顯示酶類性質(zhì)的一種模型進行基礎(chǔ)性研究； ? 作為具有新型功能的疏水性反應(yīng)場； ? 作為酶和微生物的一種新型的固定化方法； ? 作為微小型的生物反應(yīng)器； ? 在生物技術(shù)領(lǐng)域中作為生理活性物質(zhì)以及生物活性大分子的特異性分離場（分離、濃縮等方法）。 2021328 3 反膠團萃取技術(shù)的特點 ? 反膠團萃取技術(shù)的突出優(yōu)點 ①有很高的萃取率和反萃取率并具有選擇性； ②分離、濃縮可同時進行，過程簡便； ③能解決蛋白質(zhì)（如胞內(nèi)酶）在非細胞環(huán)境中迅速失活的問題； ④表面活性劑往往具有細胞破壁功效，可直接從完整細胞中提取具有活性的蛋白質(zhì)和酶； ⑤成本低，溶劑可反復(fù)使用等。 2021328 4 反膠團的形成 ? 反膠團的構(gòu)造 ? 當(dāng)向水溶劑中加入表面活性劑時，如表面活性劑的濃度超過一定的數(shù)值時，形成 正膠團（ normal micelle） 。 ? 當(dāng)向非極性溶劑中加入一定量的表面活性劑時，會形成 反膠團 或 反向膠團（ reversed micelles） 。 ? 在反膠團中有一個極性核心，它包括由表面活性劑極性端組成的內(nèi)表面、平衡離子和水，被稱之為“水池”（ water pool） 。這個“水池”具有極性，可以溶解具有極性的分子和親水性的生物大分子。 2021328 5 ? 常用的表面活性劑 ? AOT（ Aerosol OT），其化學(xué)名稱是琥珀酸二（ 2乙基己基）酯磺酸鈉（ Sodium di2ethylhexylsulfosuccinate），結(jié)構(gòu)式下 ? CTAB（溴代十六烷基三甲銨）、 TOMAC（氯化三辛基甲銨）、 PTEA（磷脂酰乙醇胺）。 ? 常用的非極性有機溶劑 ? 有 環(huán)己烷、庚烷、辛烷、異辛烷、己醇、硅油 等。 2021328 6 ? 反膠團的物理化學(xué)特性 ? CMC （ critical micelle concentration） ～ mmol/L的范圍內(nèi)。 ? 反膠團含水率 W ? W用水和表面活性劑的濃度之比來定義，即 W＝ c水 ／ c表 ? W是個非常重要的參數(shù) ， W越大 ， 反膠團的半徑越大 。 ? 反膠團“水池”中的水與普通水差異大。當(dāng) W＜ 6～8時，微水相中的水分子被表面活性劑親水性基團強烈地束縛，其表觀粘度可增大到普通水粘度的 50倍，且疏水性非常強。另外，其冰點通常低于 0℃ 。這一部分水實際上起著使表面活性劑的親水性基團水合化的作用。因為這一部分水被牢固地束縛著，所以粘度很大，流動性很差。 2021328 7 ? 在 AOT反膠團中，水合化一分子 AOT需要6～ 8個水分子，而其他水分子則不受束縛，可與普通水一樣自由流動，所以當(dāng) W＞ 16時，“水池”中的水逐漸接近主體水相粘度，膠團內(nèi)也形成雙電層。 圖 214 膠團變化示意圖 2021328 8 ? 反膠團的制備 ? 即將含蛋白質(zhì)的水相與含表面活性劑的有機相接觸。 ? 將含有蛋白質(zhì)的水溶液直接注入到含有表面活性劑的非極性有機溶劑中去。這種方法的過程較快并可控制反膠團的平均直徑和含水量。 ? 對非水溶性蛋白質(zhì)可用該法 。 將含有反膠團 （ W＝3～ 30） 的有機溶液與蛋白質(zhì)固體粉末一起攪拌 ， 使蛋白質(zhì)進入反膠團中 ， 該法所需時間較長 。 含蛋白質(zhì)的反膠團也是穩(wěn)定的 。 2021328 9 圖 215 蛋白質(zhì)溶解方式示意圖 2021328 10 反膠團萃取蛋白質(zhì)的基本原理 ? 反膠團萃取是有機相 水相間的分配萃取。 ? 是從主體水相向溶解于有機溶劑相中反膠團微水相中的分配萃取。 ? 同時也是一個 濃縮操作。 ? 改變水相條件 可實現(xiàn)反萃取。 圖 216 反膠團萃取蛋白質(zhì)的示意圖 2021328 11 “ 水殼 ” 模型 （ watershell mode）） ? 蛋白質(zhì)向非極性溶劑中反膠團的納米級水池中的溶解，有圖 217所示的四種可能。 ① 大分子蛋白質(zhì)被 封閉在“水池”中 ② 蛋白質(zhì)中的親脂部 分直接與非極性溶 劑的碳氫化合物相 接觸 ③ 蛋白質(zhì)被吸附在微 膠團的“內(nèi)壁”上 ④ 蛋白質(zhì)被幾個微膠 團所溶解， 圖 217 蛋白質(zhì)向反膠團溶解的可能模型 2021328 12 ? 酶、蛋白質(zhì)萃取特性 ? 分離場（膠團）
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