反胶束萃取

• 表面活性剂：是由亲水憎油的极性基团和亲油 憎水的非极性基团两部分组成的两性分子，可 分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和 非离子型表面活性剂，它们都可用于形成反胶 束。在反胶束萃取蛋白质的研究中，用得最多 的是阴离子表面活性剂AOT(AerosolOT)， 其化学名为丁二酸—2—乙基己基酯磺酸钠,结 —2— , 构式如下: :
Ⅲ.从发酵液中提取胞外酶: 从发酵液中提取胞外酶:
• 在生化物质提取方面，反胶束溶液能否作为萃 取剂，要看它们是否可以从实际发酵液中选择 性地萃取目标蛋白质。有人采用浓度为 250mol／m3的AOT／异辛烷反胶束溶液， 从芽孢杆菌的全发酵液中提取和纯化碱性蛋白 酶(一种洗涤酶，Mr＝33000)，通过优化过 程参数，相对比活力可高达6，三级错流操作 时，酶的提取收率为50％。这一事实有力地证 明了利用反胶束萃取处理全发酵液的可行性， 同时表明采用这一技术可使纯化和浓缩一步完 成。
反胶束萃取原理： 反胶束萃取原理：
• 将表面活性剂添加到水或者有机溶剂中，并使其浓度超过临 界胶束浓度（即胶束形成时所需表面活性剂的最低浓度）， 表面活性剂就会在水溶液或有机溶剂中聚集在一起而形成聚 集体，这种聚集体成为胶束。 • 通常将在水溶液中形成的聚集体胶束，成为正胶束。如果将 表面活性剂加入到有机溶剂中，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。 在反胶束中，表面活性剂的非极性集团在外，与非极性的有 机溶剂接触，而极性基团排列在内，形成一个极性核，此极 性核吸收水后就形成了水池，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等组分的水溶液接触 后，蛋白质及其他亲水物质能够进入此水池中，而与其他不 能进入反胶束的组分分离。
反胶束萃取优点： 反胶束萃取优点：
• 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。 • 反胶束萃取一般适用于生物产品的特殊分离，可以 在分离过程中不破坏产品的生物机能。它是一项具 有广阔前途的分离方法，代表了生物化学技术的新 发展、新方向。 • 此外，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。可见，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。
• Ⅲ.萃取。
• 在适宜的条件下将含有目的物的水溶液与反胶束体系 混合均匀，然后静止一段时间，将目的物萃取到反胶 束中。要控制的萃取条件：pH值、离子强度、温度。
• Ⅳ.反萃取。
• 萃取完成后，将反胶束与水溶液分离，自适宜的条件 下，再将含有目的物的反胶束与反萃取缓冲溶液混合， 目的物从胶束转移的缓冲液中。然后将反胶束分离， 从缓冲溶液中获得所需的分离物质。
反胶束萃取的操 作过程: 作过程:
• Ⅰ.表面活性剂与有机溶剂的选择。 • 在反胶束萃取中，首先要根据欲分离组分 的特征，选择适宜的表面活性剂及有机溶 剂。表面活性剂通常与某些有机溶剂配合 使用,如下表。
• Ⅱ.反相胶束的形成。
• 将适量表面活性剂添加到有机溶剂中，搅拌混合，再 让它静止一段时间，表面活性剂就会形成反胶束。
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反胶束萃取缺点： 反胶束萃取缺点：
• 与传统的分离方法相比,反胶束萃取技 术还是一个相对年轻的领域,某些理论 和方法都是针对具体的反胶束体系而 言的,目前可利用的反胶束体系还相当 有限,这给该技术的应用带来了困难。
反胶束萃取蛋白 质的应用
Ⅰ.分离蛋白质混合物：
• 分子量相近的蛋白质，由于它的pI值及其他 因素而具有不同的溶解度，可利用反胶束溶 液的选择性溶解进行分离。例如对于三种低 相对分子质量蛋白质的混合物细胞色素C、 核糖核酸酶a和溶菌酶，通过控制水相pH和 KCI浓度可将它们分离开来。 • 蛋白质及其他亲水物质能够进入反胶束的极 性核内，由于周围水层和极性头的保护，保 持了蛋白质的天然构象。
Ⅱ.浓缩α—淀粉酶
• 用TOMAC／异辛烷反胶束溶液对α—淀粉酶 水溶液进行两级(混合—澄清槽)连续萃取和反 萃取操作的过程见图lo．14。结果可使。 α— 淀粉酶浓缩8倍，酶活力的得率约为45％，如 果在反胶束相中添加非离子型表面活性剂以提 高其分配系数并增大搅拌转速提高其传质速率， 则反萃取水相中的<，／ α—淀粉酶活力得率 可达到85％，浓缩17倍，反胶束相每次循环 的表面活性剂损失可减少到2．5％。
• 随着生物技术及基因工程的发展,开发和研究 适合于多种用途的分离方法尤为重要。蛋白 质等生物活性分子通过反胶束增溶于有机溶 剂而不影响其活性,这是分离技术研究领域的 一项突破。 • 反胶束萃取技术的应用过程中,不存在毒性试 剂,对人体无害,而且反胶束溶液可以反复利 用,亲和配体的引入,提高了目标物的萃取率 及分离的选择性,以及近年来与其它应用技术 的结合等方面,都显示了较大的应用潜力。 • 随着研究的深入,有理由认为该技术在生物化 学、物理化学、分析化学等领域的应用将更 为广泛。
Ⅳ.直接提取胞内酶:
• 反胶束萃取的另一个用途是可直接从发 酵液中提取胞内酶，如用CTAB／己 醇—辛烷(1：9，y／y)体系反胶束溶液 从棕色固氮菌细胞悬浮液中提取、纯化 胞内脱氢酶。菌体细胞在表面活性剂的 作用下破裂，析出的胞内酶随即进入反 胶束的水池中，再通过加入合适的溶液 改变环境，酶又能被反萃取，进入水溶 液。
Ⅴ.反胶束萃取用于使蛋白质复性:
• 反胶束萃取的一个非常吸引人的应用是使蛋白 质复性。重组DNA技术生产的大部分蛋白质， 须溶于强变性剂中，使它们从细胞中抽提出来。 除去变性剂，进行复性的过程通常要在非常稀 的溶液下操作，以避免部分复性中间体的凝聚。 有人用AOT／异辛烷反胶束溶液萃取变性的核 糖核酸酶，将负载有机相连续与水接触除去变 性剂盐酸胍，再用谷胱甘肽的混合物重新氧化 二硫键，使酶的活性完全恢复，最后由反萃液 回收具有完全活性的核糖核酸酶，总收率达到 了50％。
反胶束萃取
应用化学0901班： 马佳晨、于金宁、 王晓云、张少武、 甄 媛、郑香丽。
反胶束萃取是一种特殊方 反胶束萃取是 式的萃取操作，是利用反 胶束将组分分离的一种分 离技术。被萃取物以胶体 或胶团形式被萃取
• 反胶束,又称为反胶团，是分散于连续有机 相中的、是表面活性剂分散于连续有机相 中形成的纳米尺度的一种聚集体。反胶束 溶液是透明的、热力学稳定系统。 • 由于反胶束是由表面活性剂分散于连续 有机相中而自发形成的纳米尺度的聚集 体，所以表面活性剂是反胶束溶液形成 表面活性剂是反胶束溶液形成 的关键。 的关键。