5.7双水相萃取
第七节 双水相萃取法
一、双水相的形成
如葡聚糖与聚乙二醇按一定比例与水混合，静置平衡后，分成互不 相溶的两个水相，上相富含PEG，下相富含葡聚糖
常用于物质分离的高聚物体系有: 聚乙二醇(简称PEG)/葡聚糖(简称Dextran) 常见的高聚物/无机盐体系为: PEG/硫酸盐或磷酸盐体系。
二、双水相萃取的基本概念
（一）相图 相图右上部为两相区，左下部为均相区，两相与均 相的分界线叫双节线。组成位于A点的系统实际上 由位于C、B两点的两相所组成，BC称为系线。 当系线向下移动时， 长度逐渐减小，表明 两相的差别减小，当 达到K点时，两相间 差别消失，K点称为 临界点。
（二）分配系数 影响分配系数的因素包括很多，如粒子大小、 疏水性、表面电荷、粒子或大分子的构象等， 这些因素微小的变化可导致分配系数较大的变 化，因而双水相萃取有较好的选择性。
三、影响双水相萃取的因素
（一）、成相高聚物的分子量
一般原则:对于给定的相系统，如果一种高聚物被低分子量的同种高 聚物所代替，被萃取的大分子物质,如蛋白质、核酸、细胞粒子等，将 有利于在低分子量高聚物一侧分配.
第七节
双水相萃取
早在1896年,Ｂｅｉｊｅｒｉｎｃｋ发现,当明胶与琼脂或明胶与可溶性淀粉溶 液相混时,得到一个混浊不透明的溶液,随之分为两相,上相含有大部分 水,下相含有大部分琼脂(或淀粉),两相的主要成分都是水.这种现象被 称为聚合物的不相溶性,由此而产生了双水相萃取.
双水相萃取技术始于20世纪50年代,1956年瑞典伦德大Albertsson 将双水相萃取分离技术应用于生物产品分离。
一、基本原理
表面活性剂溶于非极性溶剂中，并使其浓度超过临界胶 束浓度，便会在有机溶剂内形成聚集体，非极性基团在外， 极性基团则排列在内，形成一个极性核，此极性核具有溶 解极性物质的能力。当含有此种反胶束的有机溶剂与蛋白 质的水溶液接触后，蛋白质及其他亲水性物质能够溶于极 性核内部的水中，由于周围的水层和极性基团的保护，蛋 白质不与有机溶剂接触，从而不会造成失活。
《双水相萃取技术》课件
03
双水相萃取技术的实验操作
实验准备
01
02
03
实验材料
准备双水相萃取所需的试 剂和材料，如蛋白质溶液 、双水相体系、离心管等 。
实验设备
确保实验所需的设备齐全 ，如离心机、天平、量筒 等。
安全措施
确保实验环境安全，穿戴 适当的实验服和护目镜， 避免试剂溅出。
实验步骤
加入蛋白质溶液
将待分离的蛋白质溶液加入离 心管中。
应用范围广泛
该技术在生物、医药、环保等领域有 广泛应用，可用于蛋白质、酶、细胞 等的分离和纯化。
操作简便高效
双水相萃取技术操作简单，分离速度 快，可实现大规模生产。
环境友好
该技术使用无毒或低毒性的物质，对 环境友好，符合绿色化学的发展趋势 。
技术展望
深入研究机理
进一步深入研究双水相萃取技术的机理，提高分 离效率和选择性。
蛋白质回收率测定
测定蛋白质的回收率，评估双水相萃取技术的效 果。
3
数据分析
对实验数据进行统计分析，了解双水相萃取技术 的分离效果和影响因素。
04
双水相萃取技术的优缺点
技术优势
高分离效率
双水相萃取技术能够实现高效率的分离过程，对于一些难以分离 的物质，如蛋白质、酶等，能够实现快速、准确的分离。
低成本
收集上清液
将上清液收集到适当的容器中 ，以便后续分析。
配制双水相体系
按照所需的浓度配制双水相体 系，确保比例准确。
离心分离
将离心管放入离心机中，设定 适当的转速和时间进行离心分 离。
清洗沉淀
清洗离心管中的沉淀，确保蛋 白质的纯度和回收率。
实验结果分析
1 2
双水相萃取技术
双水相萃取技术双水相体系简介( 双水相体系简介(Aqueous two phase extraction, ATPE) )早在1896年,Beijerinck发现,当明胶与琼脂或明胶与可溶性淀粉溶液相混时,得到一个混浊不透明的溶液，随之分为两相,上相富含明胶,下相富含琼脂(或淀粉), 这种现象被称为聚合物的不相溶性(incompatibility),从而产生了双水相体系(Aqueous two phase system,ATPS)。
双水相萃取原理双水相萃取与水-有机相萃取的原理相似，都是依据物质在两相间的选择性分配，但萃取体系的性质不同。
当物质进入双水相体系后，由于表面性质、电荷作用和各种力( 如憎水键、氢键和离子键等) 的存在和环境的影响，使其在上、下相中的浓度不同。
对于某一物质，只要选择合适的双水相体系，控制一定的条件，就可以得到合适的分配系数，从而达到分离纯化之目的。
双水相的形成双水相系统PEG = 聚已二醇Kpi = 磷酸钾DX = 葡聚糖(dextran双水相体系的分类高聚物/高聚物双水相体系高聚物/无机盐双水相体系低分子有机物/无机盐双水相体系表面活性剂双水相体系双水相萃取体系的特点1) 整个体系的含水量高(70%~90%), 萃取是在接近生物物质生理环境的条件下进行，故而不会引起生物活性物质失活或变性；2) 单级分离提纯效率高。
通过选择适当的双水相体系，一般可获得较大的分配系数，也可调节被分离组分在两相中的分配系数，使目标产物有较高的收率；3) 传质速率快，分相时间短。
双水相体系中两相的含水量一般都在80%左右，界面张力远低于水-有机溶剂两相体系，故传质过程和平衡过程快速；4) 操作条件温和，所需设备简单。
整个操作过程在室温下进行，相分离过程非常温和，分相时间短。
大量杂质能与所有固体物质一起去掉，大大简化分离操作过程；双水相萃取体系的特点5) 过程易于放大和进行连续化操作。
双水相萃取易于放大，各种参数可以按比例放大而产物收率并不降低，易于与后续提纯工序直接相连接，无需进行特殊处理，这对于工业生产来说尤其有利；6) 不存在有机溶剂残留问题，高聚物一般是不挥发性物质，因而操作环境对人体无害；7) 双水相萃取处理容量大，能耗低。
双水相萃取技术
双⽔相萃取技术双⽔相萃取技术（two-aqueous phase extraction）⼀、前⾔近年来，随着基因⼯程、蛋⽩质⼯程、细胞培养⼯程、代谢⼯程等⾼新⽣物技术研究⼯作的⼴泛展开，各种⾼附加值的⽣化新产品不断涌现，对⽣化分离技术也提出了越来越⾼的要求。
与上游过程相⽐，⽬前作为下游过程的⽣化分离纯化技术往往存在步骤多，收得率低，处理时间长，重复性差等缺点，这样便严重阻碍了⽣物技术的⼯业化发展。
因此，就迫切需要⼀种分离步骤少，收得率⾼，处理时间短，并且易于放⼤的⽣化分离纯化技术，双⽔相萃取技术就满⾜了这⼀需要。
特别是基因⼯程技术的发展，需要从细胞中提取⾼质量的遗传物质，由于细胞破碎后，在溶液中存在⼤量的轻质细胞碎⽚，给遗传物质的提取形成了很⼤的⼲扰，通常通过离⼼分离和溶剂萃取难以得到⾼纯度⾼活性的遗传物质，⽽通过双⽔相初步提取，可以使⽬标物和轻质碎⽚得到很好的分离，且⽬标物的活性⼏乎没有损失。
因此双⽔相萃取技术得到了很⼤的重视，并且在近20年⾥取得了较⼤的发展。
⼆、发展史双⽔相萃取技术⼜称之为⽔溶液两相分配技术（Partition of two aqueous phase system）1、1896年，Beijernek 在琼脂和可溶性淀粉或明胶混合时，发现这种混合溶液能较快地分为两层，他把这种现象称之为聚合物的“不相容性”（incompatibility）――――体系的发现2、1956年瑞典伦得（Luhd）⼤学的Albertson发现双⽔相萃取技术可⽤于蛋⽩质的选择分离，但⽬标蛋⽩同成相⾼聚物的分离是影响了其⼤规模⼯业应⽤。
――――――――――发现可以⽤于分离提纯3、20世纪70年代中期西德的Kula和Kroner等⼈⾸先将双⽔相技术应⽤于从细胞匀浆液中提取酶和蛋⽩质，从⽽⼤⼤改善了胞内酶的提取过程，提⾼了酶的收得率。
―――――――利⽤于活性物质的提取4、1989年，Diamond等⼈以Flory－Huggins理论为基础，推导出⽣物分⼦在双⽔相体系中的分配模型，但有局限性，仍需继续探索，不断完善。
双水相萃取操作步骤
双水相萃取操作步骤
嘿，朋友们！今天咱来聊聊双水相萃取那些事儿。
这双水相萃取啊，就像是一场奇妙的分离魔法。
首先呢，你得准备好你的“魔法材料”，也就是各种试剂和样品啦。
这就好比要做好一顿美味大餐，食材可得精挑细选呀。
然后就是搭建“魔法舞台”啦。
把需要分离的混合物放进去，就像把
各种食材放进锅里一样。
这时候，你就等着看它们在这个特殊的“舞台”上开始表演啦。
接下来，就是关键的时刻啦！就像一场精彩的魔术，两种互不相溶
的水相开始形成，目标物质会在其中一相中富集起来。
你看，多神奇呀！
在这个过程中，可不能马虎哦。
要时刻关注着，就像照顾小婴儿一
样细心。
温度啦、浓度啦，都得把握好，不然这场“魔法”可就施展不
顺利咯。
想象一下，如果温度不合适，就好像炒菜时火候没掌握好，那结果
可就不那么美妙啦。
而且呀，不同的物质在双水相系统中的分配情况可是不一样的哟。
这就跟不同的人有不同的性格似的，得慢慢去了解，去摸索最佳的条件。
等呀等呀，终于到了收获成果的时候啦。
把富含目标物质的那一相分离出来，就像从一堆杂物中找到了自己最心爱的宝贝一样，那种喜悦感，真是没法形容。
你说这双水相萃取是不是很有意思呀？它能帮我们把那些复杂混合物中的宝贝给找出来，让它们为我们所用。
所以呀，大家可别小看了这看似简单的操作步骤，这里面的学问可大着呢！只有认真对待，才能让双水相萃取这个“魔法”发挥出最大的威力呀。
总之呢，双水相萃取就是这样一个充满魅力的技术，让我们在科学的世界里不断探索，不断发现新的惊喜。
大家都快去试试吧！。
蛋白分离纯化技术之双水相萃取技术
蛋白分离纯化技术之双水相萃取技术双水相萃取是一项蛋白分离和蛋白纯化技术，是利用物质在两相间的选择分配差异而进行分离提纯的，目前已经被广泛应用与医药化学、细胞生物学、生物化工和食品工业等领域。
双水相萃取技术用于提取蛋白质等生物活性物质时，具有操作简单、体系含水量高，在萃取过程中可以保持物质的构象稳定、蛋白不易失活并获得高的萃取率的特点。
1、双水相萃取技术可分离和纯化蛋白双水相萃取技术可以用于蛋白分离和蛋白纯化，包含在一些蛋白分离公司提供的服务。
早期，如在20世纪60年代，有研究者全面进行了生物大分子在双水相系统中的分配行为的研究，得到了蛋白质、酶、核酸、病毒、抗体抗原复合物以及细胞等的分配数据。
双水相系统具有温和的操作条件，对于在极性条件下易造成变性失活的蛋白质和酶的提取中表现出了很大的优势。
双水相萃取法进行蛋白分离和蛋白纯化的原理是：聚合物与聚合物之间或聚合物与盐之间由于分子空间阻碍作用形成了双水相。
当待分离物质进入体系后，由于各组分表面性质、电荷作用和各种力的作用和溶液环境的影响，使其在上、下相中的分配系数不同，通过调节体系参数使被分离物质在两相间选择性分配，从而实现目标组分的分离纯化。
双水相萃取技术进行蛋白分离和蛋白纯化具有以下优点：（1）易于放大，各种参数可以按照比例放大而不降低产物收率[1]；（2）双水相系统传质和平衡过程速度快，回收效率高、能耗较小；（3）易于进行连续化操作、设备简单，且可以直接与后续提纯工序相连接，无需进行特殊处理；（4）相分离条件温和，双水相体系的张力很小，有利于保持生物分子的活性，可以直接用在发酵液中；（5）影响双水相体系的因素比较复杂，可调参数多，便于改变操作条件提高纯化效果。
美迪西提供蛋白质分离纯化技术服务，可以根据客户要求，提供从小试到规模生产全程的蛋白分离纯化服务，并根据工艺的要求结合产品特点给客户定制适用的工艺和系统。
2、双水相萃取技术分离和纯化物质的研究α-淀粉酶是一类用途十分广泛的酶，在粮食、食品加工，以及医药行业等都经常使用，由于α-淀粉酶是具有重要应用价值的工业酶，周内外很多课题组对它进行了研究。
第七章 双水相萃取
第七章双水相萃取第一节概述基因工程产品如蛋白质和酶往往是胞内产品，需经细胞破碎后才能提取、纯化，细胞颗粒尺寸的变化给固—液分离带来了困难，同时这类产品的活性和功能对pH值、温度和离子强度等环境因素特别敏感，由于它们在有机溶剂中的溶解度低并且会变性，而且大部分蛋白质分子有很强的亲水性，不能溶于有机溶剂中，因此传统的溶剂萃取法并不适合。
采用在有机相中添加表面活性剂产生反胶束的办法可克服这些问题，但同样存在相的分离。
因此基因工程产品的商业化迫切需要开发适合大规模生产的、经济简便的、快速高效的分离纯化技术。
其中双水相萃取技术，又称水溶液两相分配技术是近年来出现的引人注目、极有前途新型分离技术。
双水相萃取就是针对生物活性物质的提取所开发的一种新型液一液萃取分离技术。
双水相萃取法的特点是能够保留产物的活性，整个操作可以连续化，在除去细胞或细胞碎片时，还可以纯化蛋白质2～5倍，与传统的过滤法和离心法去除细胞碎片相比，无论在收率上还是成本上都要优越得多见表11．1所示。
双水相萃取法和传统的酶粗分离方法(如盐析或有机溶剂沉淀等)相比也有很大的优势，如以 -半乳糖苷酶为例，用沉淀或双水相萃取纯化的比较见表11．2。
除此以外，处理量相同时，双水相萃取法比传统的分离方法，设备需用量要少3～10倍，因此已被广泛地应用在生物化学、细胞生物学和生物化工领域，进行生物转化、蛋白质、核酸和病毒等产品的分离纯化和分析等。
用此法来提纯的酶已达数十种，其分离过程也达到相当规模，如甲酸脱氢酶的分离已达到几十千克湿细胞规模，半乳糖苷酶的提取也到了中试规模等。
近年来又进行了双水相萃取小分子生物活性物质，如红霉素、头孢菌素C、氨基酸的研究和亲和双水相萃取的研究，大大扩展了应用范畴并提高了选择性；使双水相萃取技术具有更大的潜力和宽阔的前景。
双水相萃取现象最早是1896年由Beijerinck在琼脂与可溶性淀粉或明胶混合时发现的这种现象被称为聚合物的“不相溶性”。
5.7双水相萃取
酵母菌存在下
肺炎克雷氏菌存在下
图5 细胞物质浓度对酶分配的影响
3、盐和缓冲液的影响
水溶液中存在的离子会影响溶质在两 相间的分配。因为阴阳离子的不均匀分配 会产生相界面电位，影响蛋白质、核酸等 荷电大分子的分配。通常增加盐浓度可提 高酶的分配系数。
图6 聚乙二醇4000/硫酸铵系统中，支链淀 粉酶的分配系数与硫酸铵总浓度的关系
葡聚糖本质上是一种几乎不能形成偶 极现象的球形分子，而PEG是一种具有共 享电子对的高密度直链聚合物。各个聚合 物分子都倾向于在其周围有相同形状、大 小和极性的分子，同时，由于不同类型分 子间的斥力大于同它们的亲水性有关的相 互吸引力，因此聚合物发生分离，形成二 个不同的相，这就是所谓的“聚合物不相 溶性”。
层析技术可分离蛋白质、核酸以及细胞混
合物。
食品工业中用来从酸水解产物中提取风味
物质：
二肽、氨基酸、核苷酸等
八、双水相萃取的工艺流程
目的产物的萃取
PEG的循环
无机盐的循环
连续错流萃取回收酶的流程图
九、成相聚合物的回收
膜处理
沉淀
离子交换和吸附
电泳或亲和分配和双水相萃取相结合
蛋白质分配在盐相：盐可用错流操作方式
系统聚合物组成
系统物化性质
盐及缓冲液 温度
1、双水相中聚合物组成的影响 当两种不同聚合物的溶液混合时，可能存 在三种情况：
完全混溶性（匀相溶液）； 物理的不相溶性（相分离）； 复杂的凝聚（相分离）。
eg. 离子和非离子型聚合物都可使用在双水 相系统的构成上，但当这两种聚合物是离 子化合物并带有相反电荷时，它们相互吸 引并发生复杂的凝聚。
细胞色素 牛血清蛋白
乳酸脱氢酶 过氧化氢酶
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葡聚糖也可 由其他多糖代替， 可得到类似的结 果，如右图所示。
图4 200C聚乙二醇/羟丙基淀粉 和聚乙二醇/葡聚糖系统的相图
2、双水相系统物理化学性质的影响
双水相系统的性质主要取决于下列物理 参数：密度（ ρ ）和两相间密度差、黏度 （μ）和两相间黏度差、表面张力（σ）。
表4 聚乙二醇4000/葡聚糖PL500系统的物理化学常数
细胞浓度 /% 20 30
分配系 数 2.95 8.2
Candida Boidinii Saccharomg ces Cerevisine Escherichia Coli
过氧化氢 酶 已糖激酶
收 率 /% 81 92
天冬氨酸 酶
PEG1550 /磷酸钾盐
25
5.7
96
7
细胞组织的分离
用三甲胺PEG/ Dextran 体系可分离含胆 碱受体的细胞；
0.52 0.13
细胞色素
0.17
0.34 0.08
0.13
0.14 0.05
0.12
0.11 0.03
牛血清蛋白 69000 乳酸脱氢酶 14000 0
过氧化氢酶 25000 0
0.82
0.38
0.16
0.10
由表2、表3可见，蛋白质的分配系数随着 葡聚糖相对分子量的增加而增加，随着 PEG相对分子量的增加而降低。
生物小分子物质的分离：
双水相体系萃取分离技术对青霉素G钠盐等 生物小分子物质的分离也可以取得理想效 果；
药物的分离和提纯：
如基因工程药物、抗菌素、动、植物药物 的提取，也可以利用该技术开发我国传统 的中草药；
在分析检测中的应用：
液- 液分配层析(LL PC)
将一种聚合物连接在固体颗粒(支持物) 上， 另一种聚合物的溶液作为流动相，这种柱
硫酸葡聚糖钠盐 聚丙烯乙二醇 羧基甲基葡聚糖钠盐 甲基纤维素
羧甲基葡聚糖钠盐
聚乙二醇
羧甲基纤维素钠盐
磷酸钾、硫酸铵、硫酸钠、硫酸镁、酒石酸钾钠
五、双水相萃取的理论基础
相平衡关系
图1 PEG/DEX体系相图
物质在两相中的分配
生物大分子在两相中的分配仍服从分配定
律。
ct k cb
六、双水相系统中物质分配的影响因素
葡聚糖本质上是一种几乎不能形成偶 极现象的球形分子，而PEG是一种具有共 享电子对的高密度直链聚合物。各个聚合 物分子都倾向于在其周围有相同形状、大 小和极性的分子，同时，由于不同类型分 子间的斥力大于同它们的亲水性有关的相 互吸引力，因此聚合物发生分离，形成二 个不同的相，这就是所谓的“聚合物不相 溶性”。
三、双水相系统的重要特征
两相的黏度：萃取相在2~10mPa.s范围
内，而发酵液匀浆相在 100~10000mPa.s 范围内。
双水相系统呈现出低的界面张力。
四、双水相体系的类型
表1 几种典型双水相体系 聚丙二醇 聚乙二醇 聚乙二醇、聚乙烯醇、葡聚糖、羟丙基葡聚糖 聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、葡聚糖、聚蔗糖
虽然葡聚糖T500 和水解过的葡聚糖 相对分子量在同一 数量级，但二者的 双节线离得远，这 种差别是由于聚合 度分布性效应造成 图2 的。
200C聚乙二醇4000/葡聚糖系统双节点曲线， 比较三种不同类型的葡聚糖
表2 葡聚糖分子对不同相对分子量蛋白质分配系数的影响 蛋白质 相对分子 量 葡聚糖 40 12384 69000 0.18 0.18 葡聚糖组成 葡聚糖 70 0.14 0.23 葡聚糖 葡聚糖 220 500 0.15 0.31 0.17 0.34 葡聚糖 2000 0.21 0.41
可见，高聚物 - 高聚物体系对活性物质 变性作用小，界面吸附少，但价格高。因 而寻找廉价的高聚物-高聚物体系是双水相 萃取技术发展的一个重要方向。
目前比较成功的是用变性淀粉 PPT 代替昂贵的 DEX。 PPT-PEG体系已被用 于从发酵液中分离过氧化氢酶、 β-半乳 糖苷酶等。
该体系具有很多优点：
层析技术可分离蛋白质、核酸以及细胞混
合物。
食品工业中用来从酸水解产物中提取风味
物质：
二肽、氨基酸、核苷酸等
八、双水相萃取的工艺流程
目的产物的萃取
PEG的循环
无机盐的循环
连续错流萃取回收酶的流程图
九、成相聚合物的回收
膜处理
沉淀
离子交换和吸附
电泳或亲和分配和双水相萃取相结合
蛋白质分配在盐相：盐可用错流操作方式
PEG/质 量分数% 6.0 6.5 8.0 9.0 Dextran/ 质量分数 % 5.8 6.1 7.6 8.5 Δρ/ μ/ μ g/ 界面宽度/ VT/VB 质量分数 (Kg/m (mPa.s) (mPa.s) 3) % 6.2 10.5 19.8 24.8 1.5 1.4 1.7 1.9 18 32 64 79 4.1 3.6 4.3 4.4 43 100 3.3 364 σ/ (mN/ m) 0.3*10
细胞色素C 肌红蛋白
尿激酶
磷酸盐
PEG
0.65
16.3
5.0
2.0*10-4
⑶. 双水相萃取同亲和层析相结合
在PEG或DEX上接上一定的亲和配基， 这样不但使体系具有双水相处理量大的特 点，而且具有亲和层析专一性高的特点。
表10 亲和层析和亲和双水相比较
亲和双水相 亲和配基 收率% 处理量 u/ml 120 染料浓 度 umol.m 20~24 收率% 亲和层析 处理量 u/ml 20 染料浓 度 umol.m 2
温度的变化 虽然影响液相物理 性质的变化，从而 影响溶质在两相间 的分配，但总的来 说，影响不敏感。
图8 不同温度下葡聚糖500/ 聚乙二醇6000/水系统相图
七、双水相系统的应用
生物行业 食品工业
表5 双水相萃取在生物分离中的应用
酶的提取和纯化
表6 从破碎的细胞中萃取分离酶
菌体
酶
双水相组 成 PEG-粗 Dex PEG/盐
CibacronBlue3GA
90
60
ProcionRec HE-3B
95
100
12~15
85
35
4
近年来亲和双水相发展极为迅速，仅 在PEG上可接的配基就有十多种，分离产 物达到几十种，分配系数成百上千倍的提 高。
思考:
1、双水相体系是如何形成的？ 2、双水相萃取的基本原理是什么？ 3、影响双水相萃取得率的因素有哪些？ 4、试分析亲和双水相的分离机制。
细胞色素 牛血清蛋白
乳酸脱氢酶 过氧化氢酶
磷酸果糖 激酶
140000 250000
800000
0.06 0.11
<0.01
0.05 0.23
0.01
0.09 0.40
0.01
0.16 0.79
0.02
0.10 1.15
0.03
表3 PEG分子对不同相对分子量蛋白质分配系数的影响
蛋白质 体系的组成 相对分 子量 D-500（9%） D-500 D-500（8%） D-500（8%） /P/P/P（8%）/P4000(7.1%) 6000 (6%) 20000(6%) 40000(6%) 12384 0.17
双 水 相 萃 取 现 象 最 早 是 1896 年 由
Beijerinck 在琼脂与可溶性淀粉或明胶 混合时发现的，被称为“聚合物的不相 溶性”。
20 世 纪 60 年 代 瑞 典 Lund 大 学 的
Albertsson P A及其同事们最先提出双水 相萃取技术并做了大量工作。
70 年代中期西德的 Kula M R 和 Kroner
下，用超滤或渗析等膜过滤回收；
蛋白质积聚在PEG中：加入盐使蛋白质重
新分配到盐相中。PEG的分离同样可用膜 分离来实现。
十、双水相萃取技术的进展
1、廉价双水相体系的开发
表6 两种双水相体系的比较
体系 优点 缺点 PEG/DEX 盐浓度低，活性 价格贵，黏度大，分 损失小 相困难 PEG/盐 成本低，黏度小 盐浓度高，活性损失 大，界面吸附多
eg. 在 PEG-DEX系统中加入 NaClO4或 KI，能增加上相对带正电物质的亲和效 应，并迫使带负电物质进入下相；若加 入Li3PO4，则与上述效应刚好相反。
因此，只要设法改变界面电位，就 能控制蛋白质等荷电大分子转入某一相。
图7 聚乙二醇葡聚糖系统中支链淀粉酶的分配与pH值的关系
4、温度的影响
比 PEG- 盐体系稳定，与 PEG-DEX 体系 相图相似； 蛋白质溶解度大； 黏度小； 价格便宜。
2、双水相萃取技术同其他分离技术结合
⑴. 双水相体系同生物转化相结合
图10 利用双水相体系将木质纤维素转化为乙醇流程
利用葡萄糖和淀粉生产乙醇；
利用葡萄糖生产丙酮丁醇；
利用淀粉和纤维素水解生产葡萄糖；
系统聚合物组成
系统物化性质
盐及缓冲液 温度
1、双水相中聚合物组成的影响 当两种不同聚合物的溶液混合时，可能存 在三种情况：
完全混溶性（匀相溶液）； 物理的不相溶性（相分离）； 复杂的凝聚（相分离）。
eg. 离子和非离子型聚合物都可使用在双水 相系统的构成上，但当这两种聚合物是离 子化合物并带有相反电荷时，它们相互吸 引并发生复杂的凝聚。
病毒的纯化：
用PEG/ NaDS 体系可对脊髓病毒和腺病 毒进行纯化,回收率可达90%
生长激素的率Y= 60%；
干扰素的分离： 用PEG- 磷酸酯/ 盐体
系分离β- 干扰素, Y= 97 %; 从重组大 肠杆菌匀浆中提取α- 干扰素, Y= 99.15 % ,纯度提高25 倍
水解酪蛋白；