微生物工程工藝與設(shè)備萃取分離技術(shù)及其設(shè)備反膠束

微生物工程工藝與設(shè)備萃取分離技術(shù)及其設(shè)備反膠束第1頁/共26頁反膠束萃取技術(shù)

第2頁/共26頁主要內(nèi)容反膠束萃取工藝的發(fā)展背景1反膠束萃取及其特點(diǎn)24反膠束萃取的應(yīng)用反膠束萃取的影響因素3第3頁/共26頁(1)發(fā)展歷史

1977年瑞典倫德大學(xué)Albertsson首先提出

反膠團(tuán)萃取分離蛋白質(zhì)

20世紀(jì)80年代生物學(xué)家們開始認(rèn)識(shí)到反膠團(tuán)萃取的重要性國內(nèi)自20世紀(jì)80年代起也開展了反膠團(tuán)萃取技術(shù)研究反膠束萃取工藝的發(fā)展進(jìn)程第4頁/共26頁反膠束萃取及其特點(diǎn)2第5頁/共26頁蛋白質(zhì)等活性物質(zhì)與有機(jī)溶劑接觸，易引起其變性蛋白質(zhì)等活性物質(zhì)表面帶有許多電荷，普通的離子締合型萃取劑很難奏效現(xiàn)代生物活性物質(zhì)分離技術(shù)的發(fā)展需求相對(duì)簡化的工藝；條件溫和，毒性低；分離效率高；易于連續(xù)化操作。溶劑萃取被寄予厚望，但有機(jī)溶劑萃取存在先天不足：第6頁/共26頁親水極性頭疏水非極性尾可游離離子一種陰離子型表面活性劑pool

反膠團(tuán)及其基本性質(zhì)利用表面活性劑在有機(jī)相中形成反膠團(tuán)（reversedmicelles)，從而在有機(jī)相內(nèi)形成分散的親水微環(huán)境。生物分子可溶解在反膠團(tuán)的親水微環(huán)境中，消除了生物活性物質(zhì)難溶解在有機(jī)相中，或在有機(jī)相中發(fā)生變性的現(xiàn)象。第7頁/共26頁反膠團(tuán)及其基本性質(zhì)正膠團(tuán)向水中加入表面活性劑，濃度達(dá)到一定值后，將發(fā)生表面活性劑分子的締合或自聚集，形成正膠團(tuán)。表面活性劑在水溶液中形成膠團(tuán)的最低濃度稱為臨界膠團(tuán)濃度（CMC）。反膠團(tuán)向有機(jī)溶劑中加入表面活性劑（琥珀酸二辛酯磺酸鈉，AOT），濃度超過一定值時(shí)，形成反膠團(tuán)。第8頁/共26頁反膠團(tuán)的溶解作用反膠團(tuán)溶解蛋白質(zhì)的形式，有人提出四種模型：水殼模型；蛋白質(zhì)分子表面疏水區(qū)域直接與有機(jī)相接觸；蛋白質(zhì)吸附于反膠團(tuán)內(nèi)壁；蛋白質(zhì)疏水區(qū)與幾個(gè)反膠團(tuán)的表面活性劑疏水尾相互作用，被幾個(gè)小反膠團(tuán)“溶解”。對(duì)親水性蛋白質(zhì)，普遍接受水殼模型。第9頁/共26頁第10頁/共26頁反膠束萃取的影響因素3第11頁/共26頁12pHvalue

AOT=

二-(2-已基已基)

琥珀酸酯磺酸鈉

反膠束萃取的影響因素第12頁/共26頁靜電作用：

理論上,當(dāng)溶質(zhì)所帶電荷與表面活性劑相反時(shí),由于靜電引力的作用,溶質(zhì)易溶于反膠團(tuán),溶解率或分配系數(shù)較大,反之,則不能溶解到反膠團(tuán)相中。靜電相互作用對(duì)蛋白質(zhì)的反膠團(tuán)萃取經(jīng)常起決定性作用。第13頁/共26頁鹽（離子）濃度鹽濃度W0S&ProZ選擇性第14頁/共26頁空間相互作用

鹽濃度增大對(duì)反膠團(tuán)相產(chǎn)生脫水效應(yīng),

含水率W0隨鹽濃度的增大而降低,反膠團(tuán)直徑減小,空間排阻作用增大,pro溶解下降。如，AOT/異辛烷系統(tǒng)的含水率與I-0.5成正比。圖中W0與NaCl濃度關(guān)系為:圖還表示：AOT/異辛烷系統(tǒng)的含水率與AOT濃度無關(guān),這是多數(shù)反膠團(tuán)系統(tǒng)的共性.第15頁/共26頁①離子強(qiáng)度增大時(shí)，反膠團(tuán)內(nèi)表面的雙電層變薄減弱了蛋白質(zhì)和反膠團(tuán)內(nèi)表面間的靜電引力；②反膠團(tuán)內(nèi)表面的雙電層變薄后，也減弱了表面活性劑極性基團(tuán)間的斥力，使反膠團(tuán)變小，從而使蛋白質(zhì)不能進(jìn)入其中；③離子強(qiáng)度增大時(shí)，增大了離子向反膠團(tuán)內(nèi)“水池”遷移并取代其中蛋白質(zhì)的傾向，從而蛋白質(zhì)鹽析；④鹽與蛋白質(zhì)或表面活性劑相互作用，可以改變?nèi)芙庑阅?。?6頁/共26頁17鹽離子的種類

極性基團(tuán)的電離程度愈大，反膠團(tuán)內(nèi)表面的電荷密度愈大，產(chǎn)生的反膠團(tuán)愈大。第17頁/共26頁18蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量M分配系數(shù)m(orK):y–

萃取相濃度x–

萃余相濃度第18頁/共26頁反膠團(tuán)萃取實(shí)驗(yàn)研究表明:

隨著M增大,pro的分配系數(shù)(m,溶解率)下降。當(dāng)M>20KD時(shí),m很小。表明隨M增大,空間排阻作用增大,pro的溶解率降低。結(jié)果還表明,要據(jù)pro間M的差別可以選擇性對(duì)pro進(jìn)行萃取分離。第19頁/共26頁20表面活性劑SA種類B[S]應(yīng)選萃取率最大時(shí)的最佳濃度。第20頁/共26頁6）疏水性相互作用

aa（氨基酸）的疏水性各不相同,研究表明,除pH和I外,aa或肽的m隨aa疏水性的增大而增大。蛋白質(zhì)的疏水性影響其在反膠團(tuán)中的溶解形式,因而影響其分配系數(shù)。疏水性較大的pro可能以“半島式”形式溶解第21頁/共26頁227)助表面活性劑

第22頁/共26頁反膠束萃取的操作A 萃取的基本方法

B反萃取C分級(jí)萃取第23頁/共26頁24