雙水相萃取技術(shù)及應(yīng)用

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1、《生物資源開(kāi)發(fā)與利用專題》雙水相萃取技術(shù)及應(yīng)用152310018楊云梅雙水相萃?。ˋqueoustwophaseextraction,英文縮寫(xiě)ATPE）是利用物質(zhì)在互不相容的兩水相間分配系數(shù)的差異來(lái)進(jìn)行萃取的方法。如：葡聚糖（dextran）與聚乙二醇（PEG）按一定比例與水混合，溶液混濁，靜置平衡后，分成互不相溶的兩相，上相富含PEG，下相富含葡聚糖。當(dāng)兩種聚合物或一種聚合物與一種鹽溶于同一溶劑時(shí)，由于聚合物之間或聚合物與鹽之間的不相容性，當(dāng)聚合物或無(wú)機(jī)鹽濃度達(dá)到一定值時(shí)，就會(huì)分成不互溶的兩相。因使用的溶劑是水

2、，因此稱為雙水相，在這兩相中水分都占很大比例（85%—95%）,活性蛋白或細(xì)胞在這種環(huán)境中不會(huì)失活，但可以不同比例分配于兩相，這就克服了有機(jī)溶劑萃取中蛋白容易失活和強(qiáng)親水性蛋白難溶于有機(jī)溶劑的缺點(diǎn)。雙水相萃取的優(yōu)點(diǎn)：1、操作條件溫和，在常溫常壓下進(jìn)行；不會(huì)引起生物活性物質(zhì)的失活或變性。2、兩相的界面張力小，萃取時(shí)兩相能高度分散，傳質(zhì)速度快。3、排除了使用有毒、易燃的有機(jī)溶劑，能夠提供溫和的水環(huán)境，避免被萃取成分的脫水變性。4、溶質(zhì)對(duì)目標(biāo)組分選擇性強(qiáng)，大量雜質(zhì)能與所有固形物一同除去，使分離操作5、過(guò)程簡(jiǎn)化，易于連續(xù)

3、操作，處理量大，適合工業(yè)應(yīng)用。缺點(diǎn)：系統(tǒng)易乳化，成相聚合物的成本較高，水溶性高聚物大多數(shù)粘度較大，不易定量控制，高聚物回收困難。-：雙水相萃取技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)目前，分離生物物質(zhì)經(jīng)常采用的雙水相系統(tǒng)主耍有2類：非離子型聚合物/水系統(tǒng)（最常用的為聚乙二醇/葡聚糖）和非離子型聚合物/無(wú)機(jī)鹽/水系統(tǒng)（常用的如聚乙二醇/鹽體系）原因在于此2類雙水相系統(tǒng)采用的是無(wú)毒性的聚合物，且其多元醇、多元糖結(jié)構(gòu)能夠保證生物大分子的穩(wěn)定性但在實(shí)際應(yīng)用中，2類雙水相系統(tǒng)各有弊端，非離子型聚合物/水系統(tǒng)能夠保證生物活性物質(zhì)的活性，且界面吸附少，

4、但所用聚合物材料如葡聚糖成本較大，且體系黏度大，制約大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程；相對(duì)于前者，非離子型聚合物/無(wú)機(jī)鹽/水系統(tǒng)成本低，體系黏度小，但該系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致某些敏感生物活性物質(zhì)失活，此外還會(huì)產(chǎn)生大量的高濃度鹽廢水。因此，尋求新型雙水相體系成為日后的主耍研究方向。目前，新型雙水相體系的開(kāi)發(fā)主耍有廉價(jià)的雙水相系統(tǒng)及其他新型功能雙水相系統(tǒng)。(1)廉價(jià)雙水相系統(tǒng)因?yàn)榫酆衔锊牧先缙暇厶堑葍r(jià)格較高，F(xiàn)I前尋找一些廉價(jià)的聚合物是廉價(jià)雙水相系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的主要方向，如采用變性淀粉、阿拉伯樹(shù)膠等取代葡聚糖，羥基纖維素取代聚乙二醇。王雯娟％研宂

5、了采用羥丙棊變性淀粉取代葡聚糖與PEG構(gòu)成雙水相系統(tǒng)來(lái)萃取菠蘿蛋白酶。(2)新型功能雙水相系統(tǒng)新型功能雙水相系統(tǒng)是指系統(tǒng)屮采用的聚合物易于回收或操作簡(jiǎn)便的雙水相體系。用乙烯基氧與丙烯基氧的共聚物(商品名UCON)和PET可以形成溫敏性雙水相體系。常溫條件下，PET,UCON和水混合后均相體系，當(dāng)溫度加熱到40°C時(shí)，形成兩相體系，上相為PET和UCON,下相為水，這種體系可以實(shí)現(xiàn)PET和UCON的循環(huán)利用。(3)以熱分離聚合物和水組成的新型雙水相體系(溫度敏感型雙水相體系)大多數(shù)水溶液熱分離聚合物是環(huán)氧乙烷(E0

6、)和環(huán)氧丙烷(P0)的隨機(jī)共聚物(簡(jiǎn)稱EOPO聚合物)，水-EOPO熱分離兩相體系由幾乎純水的上相和富含聚合物的下相組成。如：Triton和水形成的熱分離雙水相體系，當(dāng)溫度高于體系混濁點(diǎn)時(shí)，表面活性劑和水形成雙水相，上相為表面活性劑，下相為水。(4)正，負(fù)離子表而活性劑雙水相體系表而活性劑雙水相體系是指采用表而活性劑為聚合物材料的雙水相體系。在一定濃度和混合比范圍A、無(wú)任何外加物質(zhì)的條件下，將陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉和陽(yáng)離子表而活性劑溴化十二烷基三乙銨進(jìn)行混合，可以形成2個(gè)互不混溶、平衡共存的水相，2相均為

7、很稀的表而活性劑水溶液(其總質(zhì)量分?jǐn)?shù)在W以下)。它具有含水量比較高，兩相容易分離，表面活性劑的用量比較少,目前，國(guó)內(nèi)已有利用該系統(tǒng)分離蛋白質(zhì)，酶，氨基酸等報(bào)告。(5)離子液體雙水相系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)離子液體是在室溫或接近室溫丁以液體狀態(tài)存在的有機(jī)熔融鹽，完全由離子組成，有許多優(yōu)點(diǎn)，如液體狀態(tài)溫度范圍寬，具有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性，幾乎沒(méi)有蒸汽壓，無(wú)可燃性，有良好的溶解性，具有溶劑和催化劑的雙重功效。如用[C^minHBRj.NalLPO:雙水相萃取青霉素。在最優(yōu)化條件下萃取率達(dá)93.7%,同時(shí)降低了青霉素的降解率。各種類型

8、的雙水相體系類型J1Zr-^聰厶咖形成上相的聚1=：初形成卜和的衆(zhòng)n初非離子型聚合物/非離子型聚合物聚乙二醇葡聚糖聚乙烯醇聚丙二醇聚乙二醇聚乙烯毗咯烷酮高分子電解質(zhì)/非離子型聚合物羧甲基纖維素鈉聚乙二醇高分子電解質(zhì)/高分子電解質(zhì)葡聚糖硫酸鈉羧甲基纖維素鈉聚合物/低分子量化合物葡聚糖丙醇聚合物/無(wú)機(jī)鹽聚乙二醇磷酸鉀硫酸銨二：雙水相萃取技術(shù)原理雙水相系統(tǒng)形成的兩相均是水溶液，