实验七 反胶束萃取法PH对萃取率的影响

和普通的液液萃取在操作上具有相同特征。 微观上，是从主体水相向溶解于有机溶剂相中的反胶团
微水相中的分配萃取。 从原理上，可当做“液膜”分离操作的一种。 如下图所示 ：
反胶束萃取的动力来自于两方面： （1）静电作用：当溶剂所带电荷与表面活性相反时，
由于静电引力的作用，溶质易溶于反胶团，溶解 率或分配系数较大，反之，则不能溶解于反胶团 中。 （2）空间位阻作用：增大反胶束极性核的尺寸，以 减少大分子蛋白质进入胶核的阻力。
都有影响。 常用的溶剂有：烷烃类（正己烷、环己烷、正辛烷、
异辛烷等）。 有时也使用助溶剂，如醇类。可以调节溶剂体系的
极性，改变反胶团的大小，增加蛋白质的溶解度。
反胶体萃取技术的优点
(1)反胶束萃取具有成本低、溶剂可反复使用、萃取率和反 萃取率都很高等突出的优点。
（2）反胶束萃取还有可能解决外源蛋白的降解，即蛋白质 (胞内酶)在非细胞环境中迅速失活的问题，而且由于构成 反胶束的表面活性剂往往具有溶解细胞的能力，因此可用 于直接从整细胞中提取蛋白质和酶。反胶束萃取技术为蛋 白质的分离提取开辟了一条具有工业开发前景的新途径
正常胶束：
表面活性剂的极 性头朝外，疏水
水
的尾部朝内，中
间形成非极性的
“核”
非极性“尾”
非极性的“核”
极性“头” 图a
（三）反胶束
若将表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中，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，这种聚集体称为反胶束，其结构示意见图b。 在反胶束中，表面活性剂的非极性基团在外与非极性 的有机溶剂接触，而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，极性核溶 解水后，就形成了“水池”。
常用表面活性剂 表面活性剂的存在是构成反胶团的必要条件，
有三类表面活性剂都可在非极性溶剂中形成反胶 团。 （1）阴离子型表面活性剂：AOT （2）阳离子型表面活性剂：CTAB （3）非离子型表面活性剂：SPAN80
（二）正常胶束
将表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶束浓 度时，表面活性剂就会在水溶液中聚集在一起而形成聚 集体，在通常情况下，这种聚集体是水溶液中的胶束， 称为正常胶束。结构示意见图a。在胶束中，表面活性 剂的排列方向是极性基团在外，与水接触，非极性基团 在内，形成一个非极性的核心、在此核心可以溶解非极 性物质。
反胶束萃取概述
二、技术简介
反胶束萃取技术(Reversed Micelles Extraction)是利用表面活性剂在有机溶剂中自 发形成一种纳米级的反胶束相来萃取水溶液中 的大分子蛋白质。
（一）表面活性剂 表面活性剂是胶体和界面化学中一类重要的有机化合
物，这类化合物由非极性的“尾基”和极性的“头基”两 部分组成。
体积较大，适用于等电点较高的、相对分子量较小的蛋白 质的分离；
B、阳离子型，如CTAB，DAP等。该体系适用于等电点较 低的、相对分子量较大的蛋白质的分离；
C、非离子型表面活性剂，能形成更大的反胶团体系， 能分离相对分子量更大的蛋白质，但这类体系容易乳化。
2、混合表面活性剂反胶团体系： 是指两种或两种以上表面活性剂构成的体系，一般
实验七 反胶束萃取法pH传统的分离方法（如溶剂萃取技术）难以应用于生化 产品（如蛋白质、氨基酸等）的提取和分离。其主要原因 在于这类物质多数不溶于非极性有机溶剂，或与有机溶剂 接触后会引起变性和失活；而盐析、沉淀、层析、电泳等 生化分离方法又不能实现连续和放大作用。
相反，当水相pH大于等电点时，由于静电斥力，使溶入 反胶团的蛋白质反向萃取出来，实现了蛋白质的反萃取。
2、水相离子强度的影响 a：离子强度影响到反胶团内壁的静电屏蔽的程
度，降低了蛋白质分子和反胶团内壁的静电作用力。 b：减小了表面活性剂极性头之间的相互斥力，
使反胶团变小。 这两方面的效应都会使蛋白质分子的溶解性下
来说，混合表面活性剂反胶团对蛋白质有更高的分离 效率。 3、亲和反胶团体系：
是指除了有组成反胶团的表面活性剂以外，还有具 有亲和特征的助剂，它的亲和配基与蛋白质有特异的 结合能力，往往极少量亲和配基的加入就可使萃取蛋 白质的选择性大大提高。
二、反胶团萃取原理
（一）原理 从宏观上看反胶团萃取，是有机相－水相间的分配萃取，
有机溶剂 反胶束：
表面活性剂的极 性头朝内，疏水 的尾部向外，中 间形成极性的“核”
非极性“尾”
极性的“核”
极性“头” 图b
(四)反胶团的分类
1、单一表面活性剂反胶团体系： 是指在使用时无须加入助剂的表面活性剂，具有多条中
等长度的烷基尾和一个较小的极性头。 A、阴离子型，如AOT。该体系结构简单和稳定，反胶团
影响反胶团萃取生物分子的主要因素
1、水相pH值的影响 表面活性剂的极性头是朝向反胶团的内部，使反胶团
的内壁带有一定的电荷，而蛋白质是一种两性电解质，水 相的pH值决定了蛋白质分子表面可电离基团的离子化程度， 当蛋白质所带电荷与反胶团内所带电荷的性质相反时，由 于静电引力，可使蛋白质转移到反胶团中。
降，甚至使已溶解的蛋白质从反胶团中反萃取出来。
3、助表面活性剂的影响
蛋白质的分子量往往很大，超过几万或几十万，使表 面活性剂形成的反胶团的大小不足以包容大的蛋白质，而 无法实现萃取，此时加入一些非离子表面活性剂，使它们 插入反胶团结构中，就可以增大反胶团的尺寸，溶解相对 分子质量较大的蛋白质。
4、溶剂体系的影响 溶剂的性质，尤其是极性，对反胶团的形成和大小
蛋白质分离上的常见问题：对温度、溶剂等敏感，易 变性失活；原料中目标蛋白成分浓度小；杂质含量高，成 分复杂；种类繁多，批量的特异性分离比较困难。
因此研究和开发易于工业化的、高效的生化物质分离 方法已成为当务之急。反胶团萃取法就是在这一背景下发 展起来的一种新型分离技术。
反胶团萃取技术reversed micellar extration：源 于20世纪70年代，本质上是一种液液萃取技术，利用表面 活性剂在有机相中形成反胶团，从而在有机相中形成分散 的微水环境，使生物分子在有机相（萃取相）内存在与反 胶团的微水环境，从而避免生物分子特别是蛋白质类生物 活性物质难于溶解在有机相中或在有机相中发生不可逆变 性的现象。其实质是蛋白质在水相和反胶团微水相间的分 配过程。