微生物工程工藝與設備萃取分離技術及其設備反膠束

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

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24反膠束萃取的應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Albertsson首先提出

反膠團萃取分離蛋白質

20世紀80年代生物學家們開始認識到反膠團萃取的重要性國內(nèi)自20世紀80年代起也開展了反膠團萃取技術研究反膠束萃取工藝的發(fā)展進程第4頁/共26頁反膠束萃取及其特點2第5頁/共26頁蛋白質等活性物質與有機溶劑接觸，易引起其變性蛋白質等活性物質表面帶有許多電荷，普通的離子締合型萃取劑很難奏效現(xiàn)代生物活性物質分離技術的發(fā)展需求相對簡化的工藝；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

反膠團及其基本性質利用表面活性劑在有機相中形成反膠團（reversedmicelles)，從而在有機相內(nèi)形成分散的親水微環(huán)境。生物分子可溶解在反膠團的親水微環(huán)境中，消除了生物活性物質難溶解在有機相中，或在有機相中發(fā)生變性的現(xiàn)象。第7頁/共26頁反膠團及其基本性質正膠團向水中加入表面活性劑，濃度達到一定值后，將發(fā)生表面活性劑分子的締合或自聚集，形成正膠團。表面活性劑在水溶液中形成膠團的最低濃度稱為臨界膠團濃度（CMC）。反膠團向有機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，形成反膠團。第8頁/共26頁反膠團的溶解作用反膠團溶解蛋白質的形式，有人提出四種模型：水殼模型；蛋白質分子表面疏水區(qū)域直接與有機相接觸；蛋白質吸附于反膠團內(nèi)壁；蛋白質疏水區(qū)與幾個反膠團的表面活性劑疏水尾相互作用，被幾個小反膠團“溶解”。對親水性蛋白質，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,當溶質所帶電荷與表面活性劑相反時,由于靜電引力的作用,溶質易溶于反膠團,溶解率或分配系數(shù)較大,反之,則不能溶解到反膠團相中。靜電相互作用對蛋白質的反膠團萃取經(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

鹽濃度增大對反膠團相產(chǎn)生脫水效應,

含水率W0隨鹽濃度的增大而降低,反膠團直徑減小,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濃度關系為:圖還表示：AOT/異辛烷系統(tǒng)的含水率與AOT濃度無關,這是多數(shù)反膠團系統(tǒng)的共性.第15頁/共26頁①離子強度增大時，反膠團內(nèi)表面的雙電層變薄減弱了蛋白質和反膠團內(nèi)表面間的靜電引力；②反膠團內(nèi)表面的雙電層變薄后，也減弱了表面活性劑極性基團間的斥力，使反膠團變小，從而使蛋白質不能進入其中；③離子強度增大時，增大了離子向反膠團內(nèi)“水池”遷移并取代其中蛋白質的傾向，從而蛋白質鹽析；④鹽與蛋白質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

極性基團的電離程度愈大，反膠團內(nèi)表面的電荷密度愈大，產(chǎn)生的反膠團愈大。第17頁/共26頁18蛋白質相對分子質量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頁反膠團萃取實驗研究表明:

隨著M增大,pro的分配系數(shù)(m,溶解率)下降。當M>20KD時,m很小。表明隨M增大,空間排阻作用增大,pro的溶解率降低。結果還表明,要據(jù)pro間M的差別可以選擇性對pro進行萃取分離。第19頁/共26頁20表面活性劑SA種類B[S]應選萃取率最大時的最佳濃度。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。蛋白質的疏水性影響其在反膠團中的溶解形式,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分級萃取第23頁/共26頁24