反胶束萃取ReversedMicelleExtraction随着基因工程和细胞工程的发展，尽管传统的分离
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(如溶剂萃取技术)已在抗生素等物质的生产中广泛应用，并显示出优良的分离性能，但它却难以应用于蛋白质的提取和分离。一是被分离对象－蛋白质等在40-50℃便不稳定，开始变性，而且绝大多数蛋白质都不溶于有机溶剂，若使蛋白质与有机溶剂接触，也会引起蛋白质的变性；二是萃取剂问题，蛋白质分子
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面带有许多电荷，普通的离子缔合型萃取剂很难奏效。胶束：在溶液内部多个表面活性剂分子的亲油基团互相吸引，缔合在一起，形成亲油基团向内、亲水基团向外、在水中稳定分散、大小在胶体粒子范围的集合体，称胶束。临界胶束浓度(CriticalMicelleConcentration)：开始形成胶束的最低浓度，称CMC。OOOWWOOOWWOOOWWOOOWWOOOWWOOOWWOOOWWOOOWW1反胶束溶液形成的条件和特性概念：反胶束(reversedmicelle)是表面活性剂分散于连续有机相中一种自发形成的纳米尺度的聚集体。反胶束溶液是透明的、热力学稳定的系统。表面活性剂是反胶束溶液形成的关键。概念表面活性剂(surfactant)是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。表面张力：是指一种使表面分子具有向内运动的趋势，并使表面自动收缩至最小面积的力。当一滴单一成分的液体在恒温、恒压条件下达平衡时，则总呈球状，即具有最小的表面积。由于表面分子受力不平衡而产生的张力。优点成本低、溶剂可反复使用、萃取率和反萃取率都高；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；由于构成反胶束的表面活性剂往往具有溶解细胞的能力，可用于直接从整细胞中提取蛋白质和酶。1.1表面活性剂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。常用的表面活性剂及相应的有机溶剂容易获得，其特点是具有双链，极性基团较小、形成反胶束时不需加助表面活性剂，并且所形成的反胶束较大，半径为170nm，有利于大分子蛋白质进入。阴离子表面活性剂AOT，化学名为丁二酸－2－乙基己基磺酸钠常使用的阳离子表面活性剂(1)CTAB(cetyl-methyl-ammoniumbromide)溴化十六烷基三甲胺/十六烷基三甲基胺溴(2)DDAB(didodecyldimethylammoniumbromide)溴化十二烷基二甲铵(3)TOMAC(triomethyl-ammoniumchloride)氯化三辛基甲铵1.2临界胶束浓度(CMC)临界胶束浓度,是胶束形成时所需表面活性剂的最低浓度，用CMC来表示。体系特性，与表面活性剂的化学结构、溶剂、温度和压力等因素有关。1.3胶束与反胶束的形成正常胶束在胶束中，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。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，则在有机溶剂内形成聚集体，这种聚集体称为反胶束。胶束：表面活性剂的极性头朝外，疏水的尾部朝内，中间形成非极性的“核”水非极性的“核”极性“头”非极性“尾”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”有机溶剂极性“头”极性的“核”非极性“尾”当含有反胶束的有机溶剂与蛋白质的水溶液接触后，蛋白质及其他亲水物质能够通过螯合作用进入此“水池”。由于周围水层和极性基团的保护，保持了蛋白质的天然构型，不会造成失活。反胶束萃取的优点极性“水池”具有较强的溶解能力。生物大分子由于具有较强的极性，可溶解于极性水池中，防止与外界有机溶剂接触，减少变性作用。由于“水池”的尺度效应，可以稳定蛋白质的立体结构，增加其结构的刚性，提高其反应性能。反胶束萃取蛋白质的基本原理界面张力在0.1－2mN/m范围内，密度差为10％-20％，反胶束溶液粘度适中，大约为1mPa·s这一数量级。反胶束萃取蛋白质的基本原理蛋白质进入反胶束溶液是一种协同过程，即在宏观两相(有机相和水相)界面间的表面活性剂层，同邻近的蛋白质发生静电作用而变形，接着在两相界面形成了包含有蛋白质的反胶束，此反胶束扩散进入有机相中，从而实现了蛋白质的萃取；改变水相条件(如pH值和离子种类及其强度等)又可使蛋白质由有机相重新返回水相实现反萃取过程。双水相萃取Two-aqueousPhaseExtraction基因工程产品如蛋白质和酶往往是胞内产品，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；在有机溶剂中的溶解度低并且会变性，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问题；双水相萃取技术又称水溶液两相分配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。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。1、双水相系统聚合物的不相溶性：当两种高分子聚合物之间存在相互排斥作用时，由于相对分子质量较大，分子间的相互排斥作用与混合过程的熵增加相比占主导地位，一种聚合物分子的周围将聚集同种分子而排斥异种分子，当达到平衡时，即形成分别富含不同聚合物的两相。这种含有聚合物分子的溶液发生分相的现象称为聚合物的不相容性。1、双水相系统双水相萃取：利用物质在不相溶的，两水相间分配系数的差异进行萃取的方法。可以构成双水相的体系有：高聚物/高聚物PEG/Dextran双水相萃取中常采用的双聚合物系统为PEG/Dx，该双水相的上相富含PEG，下相富含Dx。高聚物/无机盐PEG/硫酸盐PEG/无机盐系统的上相富含PEG，下相富含无机盐。双水相萃取的应用1酶的提取和纯化2核酸的分离和纯化3人生长激素的提取4病毒的分离和纯化5生物活性物质的分析检测超临界流体萃取法SupercriticalFluidExtraction超临界流体萃取气体萃取流体萃取稠密气体萃取压力流体萃取蒸馏萃取超临界流体萃取超临界流体：当一种流体处于其临界点的温度和压力之下，则称之为超临界流体。特点：密度接近液体－－萃取能力强粘度接近气体－－传质性能好超临界流体萃取利用超临界流体的特殊性质，使其在超临界状态下，与待分离的物料接触，萃取出目的产物，然后通过降压或升温的方法，使萃取物得到分离。常用萃取剂极性萃取剂：乙醇、甲醇、水（难）非极性萃取剂：二氧化碳（易）超临界二氧化碳萃取临界点：T：304.2KP：7.38MPa优点：缺点：临界条件温和设备投资大产品分离简单无毒、无害不燃无腐蚀性价格便宜超临界流体萃取的基本过程超临界流体萃取的应用咖啡因萃取植物油：胚芽油、玉米油、γ亚麻酸天然香料：杏仁油、柠檬油啤酒花尼古丁
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