双水相分离纯化

『壹』 如何从双水相系统中回收分离产物

双水相萃取技术应用

摘要
：
双水相萃取技术作为一种新型的分离技术日益受到重视，
它与传统的
萃取方法相比有独特的优点。
本文总结了双水相萃取形成的原理，
萃取过程的基
本理论、萃取体系的特点，综述了双水相萃取技术在生化工业、分析检测、稀有
金属分离等方面的应用，
介绍了该技术的最新进展，
指出了该技术工业化存在的
问题，并对今后的发展作了展望。
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『贰』 双水相系统分离生物活性物质有哪些优点

生物分子在双水相系统中的实际分配是生物分子
与双水相系统间静电作用、疏水作用、
生物亲和作用等共同作用的结果，
形式上可以将分配系数的对数值分解为几项:
静电作用对溶质分配系数的贡献;
疏水作用对溶质分配系数的贡献;
生物亲和作用对溶质分配系数的贡献;
分子大小对溶质分配系数的贡献;
分子构型影响对溶质分配系数的贡献;

『叁』 双水相萃取蛋白质的方案

液- 液萃取技术是化学工业中普遍采用的分离技术之一,在生物化工中也有广泛的应用。然而,大部分生物物质是有生物活性的,需要在低温或室温条件下进行分离纯化,而采用传统萃取技术无法完成。双水相萃取就是考虑到这种现状,基于液- 液萃取理论并考虑保持生物活性所开发的一种新型液- 液萃取分离技术。

与传统的液- 液分离方法相比,双水相萃取技术分离纯化蛋白质具有以下优势:体系含水量高,可达80 %以上;蛋白质在其中不易变性;界面张力远远低于水- 有机溶剂两相体系的界面张力,有助于强化相际间的质量传递;分相时间短,一般只需5～15 min ;易于放大和进行连续性操作;萃取环境温和,生物相容性高;聚合物对蛋白质的结构有稳定和保护作用等。正是由于双水相萃取技术的诸多优势,现已被广泛用于蛋白质、核酸、氨基酸、多肽、细胞器等产品的分离和纯化。

1 双水相萃取原理
双水相体系是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的两相或多相水相体系。高聚物- 高聚物- 水体系主要依靠高聚物之间的不容性,即高聚物分子的空间阻碍作用,促使其分相;高聚物- 盐- 水体系一般认为是盐析作用的结果。

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配,不同之处在于萃取体系的性质差异。当生物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) 的存在和环境的影响,使其在上、下相中的浓度不同。分配系数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(大致在011～10 之间) ,因而双水相体系对各类蛋白质的分配具有较好的选择性。[/size]

『肆』 超临界流体萃取、双水相萃取、反胶束萃取的异同点

超临界流体萃取技术是以超临界状态下的流体作为溶剂，利用该状态下流体所具有的高渗透能力和高溶解能力萃取分离混合物的过程。常用的是CO2超临界萃取法。
CO2是安全、无毒、廉价的液体，超临界CO2具有类似气体的扩散系数、液体的溶解力，表面张力为零，能迅速渗透进固体物质之中，提取其精华，具有高效、不易氧化、纯天然、无化学污染等特点。

萃取是在两个液相间进行。大部分萃取采用一个是水相。另一个是有机相。但有机相易使蛋白质等生物活性物质变性。最近，发现有一些高分子水溶液（如分子量从几千到几万的聚乙二醇硫酸盐水溶液）可以分为两个水相，蛋白质在两个水相中的溶解度有很大的差别。故可以利用双水相萃取过程分离蛋白质等溶于水的生物产品。
双水相的优势
ATPE作为一种新型的分离技术，对生物物质、天然产物、抗生素等的提取、纯化表现出以下优势：
(1)含水量高(70％--90％)，在接近生理环境的体系中进行萃取，不会引起生物活性物质失活或变性；
(2)可以直接从含有菌体的发酵液和培养液中提取所需的蛋白质（或者酶），还能不经过破碎直接提取细胞内酶，省略了破碎或过滤等步骤；
(3)分相时间短，自然分相时间一般为5min～15 min；
(4)界面张力小(10-7～ 10-4mN／m)，有助于两相之间的质量传递，界面与试管壁形成的接触角几乎是直角；
(5)不存在有机溶剂残留问题，高聚物一般是不挥发物质，对人体无害；
(6)大量杂质可与固体物质一同除去；
(7)易于工艺放大和连续操作，与后续提纯工序可直接相连接，无需进行特殊处理；
(8)操作条件温和，整个操作过程在常温常压下进行；
(9)亲和双水相萃取技术可以提高分配系数和萃取的选择性。

在反胶束溶液中，构成反胶束的表面活性剂的非极性尾向外伸入非极性溶剂中，而极性头则向内排列形成一个极性核。蛋白质及其他亲水物质能够进入反胶束的极性核内，由于周围水层和极性头的保护，保持了蛋白质的天然构象。

『伍』 双水相萃取的操作步骤

一、重点
双水相萃取放大容易：一般10ml离心管的实验结果可直接放大到工业规模。具体实验步骤：
1、配制一系列不同浓度、pH及离子强度的双水相，每个双水相改变一个参数。
2、加入料液，再加水使整个系统质量达到5~10g。离心管封口后充分混合。
3、1800－2000g下离心3－5min，使两相完全分离。
4、用吸管或移液管将上相和下相分别吸出，测定上、下相中目标产物的浓度或生物活性，计算分配系数。
5、上、下两相中目标产物的总量应与加入量对比，以检验是否存在沉淀或界面吸附现象，并可确认浓度或活性测定中产生的系统误差。
6、分析目标产物的收率和纯化倍数，确定最佳双水相系统。
二、特点：
1、含水量高（70%～90%），适宜提取水溶性的蛋白质、酶等生物活性物质，且不易引起蛋白质的变性失活。2、不存在有机溶剂残留问题。3、易于放大，各种参数可按比例放大而产物收率并不降低。这是其他分离技术无法比拟的。
萃取是在两个液相间进行。大部分萃取采用一个是水相。另一个是有机相。但有机相易使蛋白质等生物活性物质变性。最近，发现有一些高分子水溶液（如分子量从几千到几万的聚乙二醇硫酸盐水溶液）可以分为两个水相，蛋白质在两个水相中的溶解度有很大的差别。故可以利用双水相萃取过程分离蛋白质等溶于水的生物产品。
例如用聚乙二醇（PEG Mr为6000）/磷酸钾系统从大肠杆菌匀浆中提取β-半乳糖苷酶。这是一个很有前途的新的分离方法，特别适用于生物工程得出的产品的分离。

『陆』 双水相萃取技术的萃取原理

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。物质在双水相体系中分配系数K可用下式表示：
K= C上/ C下
其中K为分配系数，C上和C下分别为被分离物质在上、下相的浓度。
分配系数K等于物质在两相的浓度比，由于各种物质的K值不同，可利用双水相萃取体系对物质进行分离。其分配情况服从分配定律，即，“在一定温度一定压强下，如果一个物质溶解在两个同时存在的互不相溶的液体里，达到平衡后，该物质在两相中浓度比等于常数”，分离效果由分配系数来表征。
由于溶质在双水相系统两相间的分配时至少有四类物质在两个不同相系统共存，要分配的物质和各相组分之间的相互作用是个复杂的现象，它涉及到氢键、电荷相互作用、范德华力、疏水性相互作用以及空间效应等，因此，可以预料到溶质在双水相系统中两相间的分配取决于许多因素，它既与构成双水相系统组成化合物的分子量和化学特性有关，也与要分配物质的大小、化学特性和生物特性相关。
大量研究表明，生物分子在双水相系统中的实际分配是生物分子与双水相系统间静电作用、疏水作用、生物亲和作用等共同作用的结果，形式上可以将分配系数的对数值分解为几项：
InK = InKm+InKe+In Kh+InKb+InKs+InKc
式中，Ke-----静电作用对溶质分配系数的贡献；
Kh----- 疏水作用对溶质分配系数的贡献；
Kb-----生物亲和作用对溶质分配系数的贡献；
Ks----- 分子大小对溶质分配系数的贡献；
Kc----- 分子构型影响对溶质分配系数的贡献；
Km -----除上述因素外的其它因素影响对溶质分配系数的贡献。
值得指出的是，这些因素中虽然没有一个因素完全独立于其它因素，但一般来说，这些不同的因素或多或少是独立存在的。
影响待分离物质在双水相体系中分配行为的主要参数有成相聚合物的种类、成相聚合物的分子质量和总浓度、无机盐的种类和浓度、pH 值、温度等。
双水相的优势
ATPE作为一种新型的分离技术，对生物物质、天然产物、抗生素等的提取、纯化表现出以下优势：
（1）含水量高（70%--90%），在接近生理环境的体系中进行萃取，不会引起生物活性物质失活或变性；
（2）可以直接从含有菌体的发酵液和培养液中提取所需的蛋白质（或者酶），还能不经过破碎直接提取细胞内酶，省略了破碎或过滤等步骤；
（3）分相时间短，自然分相时间一般为5min～15 min；
（4）界面张力小（10-7～ 10-4mN/m），有助于两相之间的质量传递，界面与试管壁形成的接触角几乎是直角；
（5）不存在有机溶剂残留问题，高聚物一般是不挥发物质，对人体无害；
（6）大量杂质可与固体物质一同除去；
（7）易于工艺放大和连续操作，与后续提纯工序可直接相连接，无需进行特殊处理；
（8）操作条件温和，整个操作过程在常温常压下进行；
（9）亲和双水相萃取技术可以提高分配系数和萃取的选择性。
虽然该技术在应用方面已经取得了很大的进展，但几乎都是建立在实验的基础上，到目前为止还没能完全清楚地从理论上解释双水相系统的形成机理以及生物分子在系统中的分配机理。

『柒』 什么是双水相萃取

一些高分子水溶液（如分子量从几千到几万的聚乙二醇硫酸盐水溶液）可以回分为两个水相，答蛋白质在两个水相中的溶解度有很大的差别。故可以利用双水相萃取过程分离蛋白质等溶于水的生物产品。
双水相的优势
ATPE作为一种新型的分离技术，对生物物质、天然产物、抗生素等的提取、纯化表现出以下优势：
(1)含水量高(70％--90％)，在接近生理环境的体系中进行萃取，不会引起生物活性物质失活或变性；
(2)可以直接从含有菌体的发酵液和培养液中提取所需的蛋白质（或者酶），还能不经过破碎直接提取细胞内酶，省略了破碎或过滤等步骤；
(3)分相时间短，自然分相时间一般为5min～15 min；
(4)界面张力小(10-7～ 10-4mN／m)，有助于两相之间的质量传递，界面与试管壁形成的接触角几乎是直角；
(5)不存在有机溶剂残留问题，高聚物一般是不挥发物质，对人体无害；
(6)大量杂质可与固体物质一同除去；
(7)易于工艺放大和连续操作，与后续提纯工序可直接相连接，无需进行特殊处理；
(8)操作条件温和，整个操作过程在常温常压下进行；
(9)亲和双水相萃取技术可以提高分配系数和萃取的选择性。

『捌』 双水相萃取中，系线是随机划出的吗

一些高分子水溶液（如分子量从几千到几万的聚乙二醇硫酸盐水溶液）可以分为两个水相,蛋白质在两个水相中的溶解度有很大的差别.故可以利用双水相萃取过程分离蛋白质等溶于水的生物产品.
双水相的优势
ATPE作为一种新型的分离技术,对生物物质、天然产物、抗生素等的提取、纯化表现出以下优势：
(1)含水量高(70％--90％),在接近生理环境的体系中进行萃取,不会引起生物活性物质失活或变性；
(2)可以直接从含有菌体的发酵液和培养液中提取所需的蛋白质（或者酶）,还能不经过破碎直接提取细胞内酶,省略了破碎或过滤等步骤；
(3)分相时间短,自然分相时间一般为5min～15 min；
(4)界面张力小(10-7～10-4mN／m),有助于两相之间的质量传递,界面与试管壁形成的接触角几乎是直角；
(5)不存在有机溶剂残留问题,高聚物一般是不挥发物质,对人体无害；
(6)大量杂质可与固体物质一同除去；
(7)易于工艺放大和连续操作,与后续提纯工序可直接相连接,无需进行特殊处理；
(8)操作条件温和,整个操作过程在常温常压下进行；
(9)亲和双水相萃取技术可以提高分配系数和萃取的选择性.

『玖』 双水相萃取的原理

双水相萃取的原理：分子间存在相互作用力，这种分子间作用力随相对分子质量增大而增大。回当两种高分子聚合答物之间存在相互排斥作用时，由于相对分子质量较大的分子间的排斥作用与混合熵相比占主导地位，即一种聚合物分子的周围将聚集同种分子而排斥异种分子，当达到平衡时，即形成分别富含不同聚合物的两相。

(9)双水相分离纯化扩展阅读：

可形成双水相的双聚合物体系有：聚乙二醇（PEG）/葡聚糖（Dx）,聚丙二醇/聚乙二醇，甲基纤维素/葡聚糖。

双水相萃取中采用的双聚合物系统是PEG/Dx，该双水相的上相富含PEG，下相富含Dx。另外，聚合物与无机盐的混合溶液也可以形成双水相，例如，PEG/磷酸钾（KPi）、PEG/磷酸铵、PEG/硫酸钠等常用于双水相萃取。

双水相萃取的应用：蛋白质、酶的纯化、多肽的分离纯化、核酸的分离纯化等。

『拾』 双水相萃取技术的应用

双水相萃取复技术已广泛制应用于生物化学、细胞生物学、生物化工和食品化工等领域，并取得了许多成功的范例，主要是分离蛋白质 ，酶，病毒，脊髓病毒和线病毒的纯化，核酸，DNA的分离，干扰素，细胞组织，抗生素，多糖，色素，抗体等。
此外双水相还可用于稀有金属/贵金属分离，传统的稀有金属/贵金属溶剂萃取方法存在着溶剂污染环境，对人体有害，运行成本高，工艺复杂等缺点。双水相技术萃取技术引入到该领域，无疑是金属分离的一种新技术。
目前，用此法来提纯的酶已达数十种，其分离过程也达到相当规模，I-Horng Pan等人利用PEG1500/ NaH2PO4体系从Trichoderma koningii发酵液中分离纯化β-木糖苷酶，该酶主要分配在下相，下相酶活回收率96.3%，纯化倍数33；