双水相萃取技术资料整理.doc

双水相萃取技术Aqueoustwophaseextraction（ATPE）化学系应用化学徐**10101570***【摘要】介绍了双水体系的概念、双水相萃取的种类、原理，影响分派的因素。分析了双水相萃取的优势，双水相萃取的应用范围。列举了食品、化学、化工三个领域的应用实例。介绍了双水相技术与其他技术的结合。最后针对双水相萃取技术的特点及局限性对其应用前景进行了展望。1、基本概念1.1双水体系双水体系指某些高聚物之间或高聚物与无机盐之间，在水中以适当的浓度溶解后形成的互不相溶两项或者多项水相体系。成中大部分为水，可用于亲水性生物活性物质的萃取分离。1.2双水相萃取的种类1.2.1双高聚物双水相体系两相都由溶解于水的高聚物组成，都具有高度的不互溶性，其成相机理是由于高聚物分子的空间阻碍作用，互相无法渗透，不能形成均一相，从而具有分离倾向。两相经常也许具有相近的密度，表面张力也较小，正由于如此，双水相体系分层比传统的溶剂萃取要困难，可通过离心分离等办法分为二相。一般认为只要两聚合物水溶液的憎水限度有所差异，混合时就可发生相分离，且憎水限度相差越大，相分离的倾向也就越大。可形成双水相体系的聚合物有很多，典型的聚合物双水相体系有：聚乙二醇（polyethyleneglycol，略作PEG)/葡聚糖（dextran），聚丙二醇（polypropyleneglycol)/聚乙二醇和甲基纤维素（methylcellulose)/葡聚糖等。1.2.2聚合物-盐双水相体系：双水相体系也可以由高浓度的盐溶液和高聚物溶液组成。其成相机理是盐析的结果，如PEG与碱性磷酸盐或硫酸盐形成的两相。一般，上相富含高聚物，下相富含无机盐。该双水相体系容易分离，且价格便宜。但是当盐浓度过高时，蛋白质会变性或从溶液中沉淀出来，所以此体系不太合用于蛋白质纯化。此类双水相体系一般采用聚乙二醇（PEG）作为其中一相成相物质，而盐相则多采用硫酸盐或者磷酸盐。2、基本原理2.1萃取原理双水相萃取与水-有机相萃取的原理相似，都是依据物质在两相间的选择性分派。当萃取体系的性质不同时，物质进入双水相体系后，由于表面性质、电荷作用和各种力（如憎水键、氢键和离子键等）的存在和环境因素的影响，使其在上、下相中的浓度不同。2.2分派定律分派情况服从分派定律，即，“在一定温度一定压强下，假如一个物质溶解在两个同时存在的互不相溶的液体里，达成平衡后，该物质在两相中浓度比等于常数”，分离效果由分派系数来表征。物质在双水相体系中的分派系数K等于两相中生物物质的浓度比，由于蛋白质的K值不相同（大体在11~10之间），因而双水相体系对各类蛋白质的分派具有较好的选择性。分派系数K可用下式表达：K=C上/C下其中C上和C下分别为被分离物质在上、下相的浓度。2.3影响分派的重要参数影响分派的重要参数有聚合物的分子量和浓度、pH、盐的种类和浓度、温度等。适当选择各参数即在最适条件下，可达成较高的分派系数和选择性。2.3.1成相聚合物的相对分子质量高聚物的相对分子质量对分派的影响符合下列一般原则:对于给定的相系统，假如一种高聚物被低相对分子质量的同种高聚物所代替，被萃取的大分子物质，如蛋白质、核酸、细胞粒子等，将有助于在低相对分子质量高聚物一侧分派。如PEG-Dextran系统中，PEG相对分子质量减少或Dextran相对分子质量增大，蛋白质分派系数将增大。相反，假如PEG相对分子质量增大或Dextran相对分子质量减少，蛋白质分派系数则减小。这一原则合用于不同类型的高聚物相系统，也合用于不同类型的被萃取物质。2.3.2成相系统的总浓度当接近临界点时，生物大分子均匀地分派于两相，分派系数接近于1。如成相聚合物的总浓度或聚合物/盐混合物的总浓度增长时，系统远离临界点，系线的长度也增长，此时两相性质的差别也增大，蛋白质趋向于向一侧分派，即分派系数或增大超过1,或减小低于1。增大时,系统远离临界点,系线长度增长,成相物质的总浓度越高,系线越长,蛋白质越容易分派于其中的某一相。2.3.3盐类的影响由于各相应保持电中性，因而在两相间形成电位差，这对带电生物大分子，如蛋白质和核酸等的分派，产生很大影响。加入适当的盐类，会大大促进带相反电荷的两种蛋白质的分离。当盐类浓度很大时(1-~5mol/LNaCl)，则由于盐析作用，蛋白质易分派于上相。由于HPO42-离子在PEG-葡聚糖系统中的分派系数很小，因而加入pH大于7的磷酸盐缓冲液能很方便地改变相间电位差，而使带负电荷的蛋白质移向富聚乙二醇的相。2.3.4pH值pH会影响蛋白质中可以解离基团的离解度，因而改变蛋白质所带电荷和分派系数。pH也影响磷酸盐的离解限度，若改变H2PO4-和HPO42-之间的比例，也会使相间电位发生变化，而影响分派系数。2.3.5温度温度的影响是间接