反膠團萃取

1、現代分離科學12010VOL27：467479關于反膠團萃取的研究（陜西師范大學化學與材料科學院劉瑞林710062）摘要：本問介紹了反膠團萃取的基本概念及其影響反膠團萃取蛋白質的因素，并分析了動力學和熱力學的理論，從而建立了平衡模型。關鍵詞：反膠團、萃取、平衡模型1研究背景傳統(tǒng)的分離方法，如液液萃取技術，具有操作連續(xù)、多級分離、放大容易和便于控制等優(yōu)點，在化學、化工、石化等領域得到廣泛應用。但很難用于具有某些特殊性質的生化產品(如蛋白質

2、、氨基酸等)的提取與分離，原因在于這類物質多數不溶于非極性有機溶劑，或與有機溶劑接觸后會引起變性和失活。20世紀80年代中期發(fā)展起來的反膠團萃取技術解決了這一難題。所謂反膠團，是指當油相中表面活性劑的濃度超過臨界膠束濃度后，其分子在非極性溶劑中自發(fā)形成的親水基向內、疏水基向外的具有極性內核(polarce)的多分子聚集體(aggregates)。反膠團的極性內核可以溶解某些極性物質，而且在此基礎上還可以溶解一些原來不能溶解的物質，即所謂

3、二次加溶原理。例如，反膠團的極性內核在溶解了水后，在內核中形成“水池”(waterpoo1)，可以進一步溶解蛋白質、核酸和氨基酸等生物活性物質。膠團的屏蔽作用，使這些生物物質不與有機溶劑直接接觸，而水池的微環(huán)境又保護了生物物質的活性，從而達到了溶解和分離生物物質的目的。這種技術既利用了溶劑萃取的優(yōu)點，又實現了生物物質的有效分離，作為一種新型的生物分離技術應用于蛋白質、氨基酸及藥物、農藥等物質的分離分析中，顯示了巨大的應用潛力。[1]2文

4、獻綜述2.1反膠團的形成[2]正向膠團(nmalmicelle)是表面活性劑分子在極性溶劑，如水中形成的一種親水基團(頭)朝外，而疏水基團(尾)朝內的具有非極性內核的多分子聚集體。洗滌劑中的表面活性劑分子在水中形成的就是這種膠團，其非極性內棱可以溶解各種油污。從而達到去污的效果。與此相反，表面活性劑在非極性溶劑如某些有機溶劑中就會形成親水頭向內和疏水尾向外的具有極性內核(polarce)的多分子聚集體(aggregates)，由于其表面

5、活性劑的排列方向與一般的正向膠團相反，因此，稱為反現代分離科學32010VOL27：467479氫鍵破壞；只有在W。較大時，才存在自由水。當含反膠團的有機溶劑和蛋白質水溶液接觸時，蛋白質在某種作用力(靜電、親和、疏水)下進入“水池”中，水和表面活性劑分子在蛋白質周圍形成一個保護層，使蛋白質避免與有機溶劑接觸，不致失活。2.3反膠團萃取蛋白質的影響因素蛋白質的萃取受很多因素影響，這些因素包括原料液的pH值、離子強度、表面活性劑和有機溶劑種

6、類等：蛋白質等電點、親水性、電荷密度及分布也是影響其萃取的重要因素。2.3.1表面活性劑表面活性劑是反膠團萃取的一個關鍵因素，不同結構的表面活性劑形成的反膠團含水量和性能有很大差別。通常希望所選表面活性劑形成極性核較大的反膠團，且反膠團與蛋白質的作用不應太強，以減少蛋白質的失活。最常用的是陰離子表面活性劑丁二酸(二)2乙基己基酯磺酸鈉(AOT)，它形成反膠團時，不需要加入助劑。AOT反膠團體系適宜于萃取小分子量(分子量30kDa)蛋白質

7、(如溶菌酶、胰蛋白酶、細胞色素C等)。Somnuk等[4]用AOT異辛烷體系進行了從發(fā)酵液中提取細胞色素C、溶解酵素、核糖核酸酶A的試驗，結果三種酶的最終萃取率在70％~97％之間，并發(fā)現酶在原料液中的初始濃度對萃取率[萃入有機相的蛋白質濃度(或質量)與原料相中蛋白質濃度(或質量)的比值]沒有影響。Ludger[5]等用同一反膠團體系在Graesser接觸器中對溶解酵素和細胞色素C進行提取，40min后，兩者的萃取率都在95％以上。AO

8、T反膠團體系對于分子量較大(胃蛋白酶、血紅蛋白、血清蛋白等)的蛋白質萃取率很低，且易在兩相界面形成不溶性凝聚物[67]。分子量大，蛋白質的體積就大，傳遞過程中障礙也大，所以萃取率相對的小。Goto[8]等合成了一系列雙油基磷酸型(DOLPA、DTDPA、DEPTA)表面活性劑。他們發(fā)現，DTDPA反膠團體系對溶解酵素和細胞色素C的萃取率近乎100％，對血紅蛋白(HB)的萃取率為80％；而同一條件下AOT反膠團體系對HB的萃取率僅為16％

9、，且在兩相界面上有紅色不溶凝聚物出現。結果表明，決定蛋白質萃取率的一個關鍵因素是表面活性劑的疏水基結構，由于表面活性劑的疏水基和蛋白質的疏水部位問的作用，可顯著提高蛋白質萃取率。為使大分子蛋白質溶入反膠團，所用表面活性劑有較強的疏水性是必要的，DTDPA疏水基比AOT大，對蛋白質的輸水部位作用較強，所以對血紅蛋白有較好的萃取。Long等[9]用DEPTA異辛烷萃取血紅蛋白的試驗。結果表明，原料相中血紅蛋白濃度為0.5mgmL、KC1為0