b反膠團(tuán)萃取PPT課件

1、反膠團(tuán)萃反膠團(tuán)萃取取第1頁(yè)/共30頁(yè)液膜類型液膜類型浸漬型浸漬型：以多孔高分子膜作以多孔高分子膜作為支架為支架, , 使液體膜溶液使液體膜溶液( (有機(jī)有機(jī)溶劑溶劑) )浸漬在其孔穴部位浸漬在其孔穴部位, , 并并在內(nèi)外相均接觸水溶液。在內(nèi)外相均接觸水溶液。W WW W內(nèi)相內(nèi)相 外相外相O O膜支架膜支架乳化型乳化型：將表面活性劑、添將表面活性劑、添加劑及溶劑加劑及溶劑( (內(nèi)相試劑內(nèi)相試劑) )的水溶的水溶液高速攪拌液高速攪拌(2000(2000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/ /分鐘分鐘), ), 制成一個(gè)油包水制成一個(gè)油包水(W/O)(W/O)的乳狀液的乳狀液, , 然后再把這種乳狀液加入到低然后再把這種乳狀液加

2、入到低速攪拌速攪拌(100(100轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/ /分鐘分鐘) )的試液中的試液中 并使乳狀液均勻分散在試液中并使乳狀液均勻分散在試液中, , 結(jié)果形成水包油結(jié)果形成水包油, ,再包水再包水(W/O/W)(W/O/W)的多相乳濁液。的多相乳濁液。2第2頁(yè)/共30頁(yè)一、概述 反膠團(tuán)(Reversed Micelles)是兩性表面活性劑在非極性有機(jī)溶劑中親水性基團(tuán)自發(fā)地向內(nèi)聚集而成的，內(nèi)含微小水滴的，空間尺度僅為納米級(jí)的集合型膠體。是一種自我組織和排列而成的，并具熱力學(xué)穩(wěn)定的有序構(gòu)造。第3頁(yè)/共30頁(yè)n微膠團(tuán)：水溶液中微膠團(tuán)：水溶液中表面活性劑的極表面活性劑的極 性頭朝外，疏水性頭朝外，疏水 的尾部朝內(nèi)，

3、中的尾部朝內(nèi)，中 間形成非極性的間形成非極性的 “核核”水水非極性的非極性的“核核”極性極性“頭頭”非極性非極性“尾尾”第4頁(yè)/共30頁(yè)n反膠團(tuán)：反膠團(tuán)：表面活性劑的極表面活性劑的極 性頭朝內(nèi)，疏水性頭朝內(nèi)，疏水 的尾部向外，中的尾部向外，中 間形成極性的間形成極性的“核核”非極性有非極性有機(jī)溶劑機(jī)溶劑極性極性“頭頭”極性的極性的“核核”非極性非極性“尾尾”第5頁(yè)/共30頁(yè)第6頁(yè)/共30頁(yè)反膠團(tuán)的微小界面和微小水相具有兩個(gè)特異性功能： (1)具有分子識(shí)別并允許選擇性透過(guò)的半透膜的功能； (2)在疏水性環(huán)境中具有使親水性大分子如蛋白質(zhì)等保持活性。第7頁(yè)/共30頁(yè)反膠團(tuán)萃取的優(yōu)點(diǎn)(1)有很高的萃取

4、率和反萃取率并具有選擇性；(2)分離、濃縮可同時(shí)進(jìn)行，過(guò)程簡(jiǎn)便；(3)能解決蛋白質(zhì)(如胞內(nèi)酶)在非細(xì)胞環(huán)境中迅速失 活的問(wèn)題；(4)由于構(gòu)成反膠團(tuán)的表面活性劑往往具有細(xì)胞破壁功效，因而可直接從完整細(xì)胞中提取具有活性的蛋白質(zhì)和酶；(5)反膠團(tuán)萃取技術(shù)的成本低，溶劑可反復(fù)使用等。第8頁(yè)/共30頁(yè)二、反膠團(tuán)的形成1、反膠團(tuán)的構(gòu)造： 在膠體化學(xué)中，如向水溶液中加入表面活性劑，并使其濃度超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，表面活性劑就會(huì)在水相中形成膠體或微膠團(tuán)，它是表面活性劑的聚集體。其親水性的極性端向外指向水溶液，疏水性的非極性“尾”向內(nèi)相互聚集在一起。 當(dāng)向非極性溶劑中加入表面活性劑，并使其濃度超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，也會(huì)在非

5、極性溶劑內(nèi)形成表面活性劑的聚集體。與在水相中不同的是，其疏水性的非極性尾部向外，指向非極性溶劑，而極性頭向內(nèi)，與在水相中形成的微膠團(tuán)方向相反，因而稱之為反膠團(tuán)或反向膠團(tuán)。第9頁(yè)/共30頁(yè)表面活性劑的不同聚集體第10頁(yè)/共30頁(yè)構(gòu)成反膠團(tuán)的表面活性劑種類： 陰離子表面活性劑 AOT雙（2乙基己基）琥珀酸酯磺酸鈉 陽(yáng)離子表面活性劑 季銨鹽 非極性有機(jī)溶劑：環(huán)己烷，庚烷， 辛烷等分離蛋白質(zhì)時(shí)， 使用最多的是陰離子型表面活性劑AOT。第11頁(yè)/共30頁(yè)2、反膠團(tuán)的物理化學(xué)特性及制備（1）反膠團(tuán)的物理化學(xué)特性 反膠團(tuán)的臨界膠團(tuán)濃度 表面活性劑在非極性有機(jī)溶劑中能形成反膠團(tuán)表面活性劑在非極性有機(jī)溶劑中能形

6、成反膠團(tuán)的最小濃度的最小濃度 反膠團(tuán)含水率W W=C水水/C表表 W越大，反膠團(tuán)的半徑越大越大，反膠團(tuán)的半徑越大第12頁(yè)/共30頁(yè)第13頁(yè)/共30頁(yè)（2）反膠團(tuán)的制備 注入法 相轉(zhuǎn)移法 溶解法第14頁(yè)/共30頁(yè)三、 生理活性物質(zhì)的分離農(nóng)縮1、反膠團(tuán)萃取原理第15頁(yè)/共30頁(yè) 蛋白質(zhì)進(jìn)入反膠團(tuán)溶液是一協(xié)同過(guò)程。在有機(jī)蛋白質(zhì)進(jìn)入反膠團(tuán)溶液是一協(xié)同過(guò)程。在有機(jī)溶劑相和水相兩宏觀相界面間的表面活性劑層溶劑相和水相兩宏觀相界面間的表面活性劑層 , ,同鄰近的蛋白質(zhì)分子發(fā)生靜電吸引而變形同鄰近的蛋白質(zhì)分子發(fā)生靜電吸引而變形 , ,接接著兩界面形成含有蛋白質(zhì)的反膠團(tuán)著兩界面形成含有蛋白質(zhì)的反膠團(tuán) , ,然后

7、擴(kuò)散然后擴(kuò)散到有機(jī)相中到有機(jī)相中 , ,從而實(shí)現(xiàn)了蛋白質(zhì)的萃取。從而實(shí)現(xiàn)了蛋白質(zhì)的萃取。 改變水相條件改變水相條件 ( (如如pHpH值、離子種類或離子強(qiáng)值、離子種類或離子強(qiáng)度度 ) ,) ,又可使蛋白質(zhì)從有機(jī)相中返回到水相中又可使蛋白質(zhì)從有機(jī)相中返回到水相中 , ,實(shí)現(xiàn)反萃取過(guò)程。實(shí)現(xiàn)反萃取過(guò)程。第16頁(yè)/共30頁(yè)2、蛋白質(zhì)的溶解a、水殼模型：蛋白質(zhì)位于水池的中心，周圍存在的水層將其與反膠團(tuán)壁隔開(kāi)；b、半島模型：蛋白質(zhì)表面存在強(qiáng)烈疏水區(qū)，該區(qū)直接與有機(jī)相接觸；c、蛋白吸附于反膠團(tuán)內(nèi)壁；d、蛋白疏水區(qū)與幾個(gè)反膠團(tuán)的疏水尾發(fā)生相互作用，被幾個(gè)小反膠團(tuán)所“溶解”。第17頁(yè)/共30頁(yè)3、反膠團(tuán)萃取1

8、）分離場(chǎng)-分離物質(zhì)的相互作用 溶解推動(dòng)力 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)相中第18頁(yè)/共30頁(yè)下圖為pH值對(duì)不同蛋白質(zhì)的溶解率急劇變化,當(dāng)pHpI ,即在帶正電荷的pH范圍內(nèi)蛋白質(zhì)的溶解率接近100%,說(shuō)明靜電相互作用對(duì)蛋白質(zhì)的反膠團(tuán)萃取起決定性作用。第19頁(yè)/共30頁(yè) 空間相互作用 A. 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, 蛋白溶解下降。第20頁(yè)/共30頁(yè)B .在各蛋白的pI處(排除了靜電相互作用的影響)，反膠團(tuán)萃取實(shí)

9、驗(yàn)研究表明: 隨著M增大, 蛋白的分配系數(shù)(m, 溶解率)下降。表明隨M增大, 空間排阻作用增大, 蛋白的溶解率降低. 所以可以根據(jù)蛋白間M的差別選擇性對(duì)蛋白進(jìn)行萃取分離。 疏水性相互作用 aa的疏水性各不相同, 研究表明, 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). 疏水性較大的蛋白可能以“半島式”形式溶解。第21頁(yè)/共30頁(yè)2）反膠束萃取的影響因素 水相的pH值 鹽離子的種類和濃度 溫度 蛋白質(zhì)的分子量和濃度 表面活性劑第22頁(yè)/共30頁(yè)水相的水相的 pH值值 pH對(duì)萃取的影響主要體現(xiàn)在改變蛋白質(zhì)的表對(duì)萃取的影響主要體現(xiàn)在改變蛋白

10、質(zhì)的表面電荷上。面電荷上。在 pH小于蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(PI)時(shí) ,蛋白質(zhì)表面帶正電荷 ;大于等電點(diǎn)時(shí) ,蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷。AOT是一種陰離子型表面活性劑 ,它所形成的反膠團(tuán)的內(nèi)表面帶負(fù)電荷。當(dāng)水溶液的 pH小于蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)時(shí),兩表面異電荷的吸引力使蛋白質(zhì)的萃取率接近1 0 0 %。當(dāng)pH大于PI時(shí),溶菌酶萃取率急劇下降,直到接近于零 。 第23頁(yè)/共30頁(yè)鹽離子的種類鹽離子的種類第24頁(yè)/共30頁(yè)鹽濃度鹽濃度鹽濃度W0S&蛋白 Z萃取率第25頁(yè)/共30頁(yè)溫度溫度 溫度是影響蛋白質(zhì)萃取率的一個(gè)重要因素。一般來(lái)說(shuō)溫度是影響蛋白質(zhì)萃取率的一個(gè)重要因素。一般來(lái)說(shuō) , ,溫度的增加將使溫度的增加

11、將使反膠團(tuán)的含水量下降反膠團(tuán)的含水量下降 , ,因而不利于蛋白質(zhì)的萃取。通過(guò)提高溫度可以實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)因而不利于蛋白質(zhì)的萃取。通過(guò)提高溫度可以實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)的反萃取。的反萃取。第26頁(yè)/共30頁(yè) 蛋白質(zhì)分子量和濃度u 蛋白質(zhì)的分子量對(duì)其萃取率有較大影響。越大的蛋白質(zhì)越難萃取。u用 AOT反膠團(tuán)體系萃取血紅蛋白時(shí)發(fā)現(xiàn) , 蛋白質(zhì)濃度高時(shí),萃取率降低;而蛋白質(zhì)濃 度低時(shí),萃取率較高。第27頁(yè)/共30頁(yè)表面活性劑表面活性劑n表面活性劑的類型表面活性劑的類型目前最常用的反膠團(tuán)或微乳液是目前最常用的反膠團(tuán)或微乳液是 AOT/AOT/異辛烷異辛烷體系。一是體系。一是AOTAOT形成的反膠團(tuán)較大形成的反膠團(tuán)較大 , ,有利于蛋有利于蛋白質(zhì)的萃取白質(zhì)的萃取 ; ;二是二是AOTAOT形成反膠團(tuán)時(shí)不需加助形成反膠團(tuán)時(shí)不需加助表面活性劑表面活性劑。n表表面活性劑的濃度面活性劑的濃度當(dāng)其它條件一定時(shí)當(dāng)其它條件一定時(shí) , ,表面活性劑濃度也存在某表面活性劑濃度也存在某臨界值。小于此臨界值時(shí)臨