ATPE 的基本原理
以蛋白质的分离为例说 明双水相分离过程的原 则流程: 第三步：向分相后的上 相中加入盐以再一次形 成双水相体系。在这一 步中,要使得蛋白质进入 富盐的下相,以与大量的 PEG分开。蛋白质与盐 及PEG的分离可以用超 滤、层析、离心等技术。
ATPE 的基本原理
双水相萃取的应用
ATPE 的应用
ATPE 的基本原理
ATPE 的基本原理:
反胶团萃取：利用表面 活性剂在有机相中形成的 反胶团（reversed micelles），从而在有机 相内形成分散的亲水微环 境。
ATPE 的基本原理
ATPE 的基本原理:
反胶团萃取：使生物分子在有机相（萃取相） 内存在于反胶团的亲水微环境中，消除了生物 分子，特别是蛋白质类生物活性物质难于溶解 在有机相中或在有机相中发生不可逆变性的现 象。 超临界萃取：
Kula教授研究小组对双水相 的应用、工艺流程、操作参数、 工程设备、成本分析等进行了 大量研究，在应用上获得成功。 1978年首先将双水相萃取技术 用于酶的大规模分离纯化。
ATPE 的历史：
ATPE 的历史：
双水相萃取可分离多肽、蛋 白质、酶、核酸、病毒、细胞、 细胞器、细胞组织，以及重金 属离子等，近年来，还应用于 一些小分子，如抗生素、氨基 酸和植物的有效成分等的分离 纯化。作为反应系统用于酶反 应，生物转化，发酵的产物生 产与分离的集成。
PEG = 聚已二醇(polyethylene glycol) Kpi = 磷酸钾 DX = 葡聚糖(dextran) ATPE 的基本原理
常用的双水相体系:
PEG/Dx体系一般用于小规模地 分离生物大分子、膜、细胞等，
PEG/无机盐体系主要用来大规模地提纯酶，这 是因为PEG/无机盐体系的萃取专一性更高，葡
双水相萃取的原理及应用
Aqueous two-phase extraction
2014210918 康文渊
组员:
刘文荣 王嘉犀 范倩 何亚玲
NF-κB信号通路
内容 Content
1、双水相萃取的历史 2.双水相萃取的基本原理
3.双水相萃取的特点
4.双水相萃取的应用
英英释义
ATPE 的历史：
早在1896年,Beijerinck发现,当 明胶与琼脂或明胶与可溶性淀 粉溶液相混时,得到一个混浊不 透明的溶液，随之分为两相,上 相富含明胶,下相富含琼脂(或 淀粉), 这种现象被称为聚合物 的不相溶性，从而产生了双水 相体系(Aqueous two phase system,ATPS)。
聚糖价格昂贵的缘故。
ATPE 的基本原理
各 种 类 型 的 双 水 相 体 系
类
型
形成上相的聚 合物
聚乙二醇
形成下相的聚 合物
葡聚糖 聚乙烯醇 聚乙二醇
非离子型聚合物/ 非离子 型聚合物
聚丙二醇
聚乙烯吡咯烷酮 高分子电解质/非离子型聚 合物 高分子电解质/高分子电解 质 聚合物/ 低分子量化合物 羧甲基纤维素钠 葡聚糖硫酸钠 葡聚糖 聚乙二醇 羧甲基纤维素钠 丙醇 磷酸钾 聚合物/ 无机盐 聚乙二醇 硫酸铵
ATPE 的基本原理
影响双水相萃取的因素 pH 值的影响：改变两相的电位差
如体系pH值与蛋白质的等电点相差越大，
则蛋白质在两相中分配越不均匀。
pH值的变化也会影响磷酸盐的离解程度，导致组
成体系的物质电性发生变化，也会使被分离物质的
电荷发生改变，从而影响分配的进行。
ATPE 的基本Biblioteka 理影响双水相萃取的因素 离子环境对蛋白质在两相体系分配的影响: 在双水相聚合物系统中，加入电解质时，其阴 阳离子在两相间会有不同的分配。 同时，由于电中性的约束, 存在一穿过相界面的 电势差(Donnan电势) ,它是影响荷电大分子，如蛋 白质和核酸等分配的主要因素。
ATPE 的基本原理
双水相的特点 不足之处: 如易乳化、成相聚合物的成本较高、分离效率不高 等,
ATPE 的基本原理
双水相萃取的应用 双水相系统平衡时间短，含水量高，界面张力低， 为生物活性物质提供了温和的分离环境。它还具备 操作简便、经济省时、易于放大。据报道，系统可 从10ml直接放大到1m3规模（105倍）,而各种试验 参数均可按比例放大，产物收率并不降低。
(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（或酶），可直接提取细胞内酶，避免破碎或过滤等 步骤。
ATPE 的特点
双水相的特点
(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)，利于两相之间的质量 传递。
(5)不存在有机溶剂残留问题，高聚物不易挥发， 对人体无害。
ATPE 的基本原理
相图:相平衡时物系的组成, 温度与压力的关系
系线反映的信息 杠杆规则：系线上各点均为分成组成相同，而体积不同 的两相。两相体积近似服从杠杆规则
性质差异：系线的长度是衡量两相间相对差别的尺度, 系线越长,两相间的性质差别越大；反之则越小.
ATPE 的基本原理
影响双水相萃取的因素
Beijerinck （？？-）
ATPE 的历史：
ATPE 的历史：
1956年瑞典lund大学的 Albertsson教授及其同事开始 对双水相系统进行比较系统研 究。测定了许多双水相系统的 相图，为双水相萃取系统的发 展奠定了基础。只局限于实验 室内的测定和理论研究。
ATPE 的历史：
ATPE 的历史：
ATPE 的基本原理
ATPE 的基本原理:
ATPE 的基本原理
常用的双水相体系:
高聚物/高聚物体系：聚乙二醇 (简称PEG) / 葡聚糖(简称 Dextran) 高聚物/无机盐体系：硫酸盐体 系。常见的高聚物/ 无机盐体 系为: PEG/ 硫酸盐或磷酸盐体 系。
ATPE 的基本原理
常用的双水相体系:
双水相萃取的应用 1) 蛋白质、酶的纯化
2) 多肽的分离纯化
ATPE 的基本原理
双水相萃取的应用 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。
ATPE 的应用
双水相萃取的应用 5）中草药成分的提取 ( 3 )分别读取上下相体积, 并取样分析上下相中三 七总皂苷的含量。
ATPE 的应用
双水相萃取的应用 5）中草药成分的提取
ATPE 的应用
双水相萃取的应用 5）中草药成分的提取
ATPE 的应用
双水相萃取的应用 5）中草药成分的提取
ATPE 的应用
ATPE 的基本原理
双水相的特点
(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，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。
ATPE 的基本原理
双水相的特点 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。
ATPE 的基本原理
双水相萃取的应用
1、蛋白质、酶的纯化
2、多肽的分离纯化 3、核酸的分离纯化 4、其它分离纯化
ATPE 英英释义 的基本原理
双水相萃取的应用 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。
ATPE 的基本原理
ATPE 的基本原理
相图:相平衡时物系的组成, 温度与压力的关系
ATPE 的基本原理
相图:相平衡时物系的组成, 温度与压力的关系
双节线(bi-nodal)： 图中的曲线。双节线 以下的区域为均相区, 以上的区域为两相区， 即ATPS 。 系线(tie line)： 双节线上连两点的直线。 K点： K点为临界点，表示两 相差别消失。
ATPE 的基本原理
影响双水相萃取的因素
例如，DNA萃取时，离子组分微小的变化可使 DNA从一相几乎完全转移到另一相。
ATPE 的基本原理
离子液体BmimPF6直接萃取DNA
ATPE 的基本原理
基于离子液体BmimPF6的双水相体系直接萃取牛
血清蛋白。
ATPE 的基本原理
双水相的特点
对生物物质、天然产物、抗生素等的提取、纯化方面的优 势： (1)含水量高(70％~90％)，在接近生理环境的体系中进行 萃取，避免生物活性物质失活或变性。
ATPE 的基本原理
影响双水相萃取的因素 聚合物分子量的影响：
对于给定的相系统，如果一种高聚物被低分子量
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，将有利于在低分子量高
聚物一侧分配。
ATPE 的基本原理
影响双水相萃取的因素 聚合物分子量的影响：
如以Dextran 500(MW 500 000) 代替Dextran 40（MW 40 000）, 即增大下相高聚物的分子量，被 萃取的低分子量物质如细胞色素C 分配系数增加并不显著。然而， 被萃取的大分子量物质，如过氧 化氢酶的分配系数可增大到原来 的6~7倍。
ATPE 的基本原理
ATPE 的基本原理:
以上方法对蛋白质的分离纯化有不同的缺陷。
ATPE 的基本原理
ATPE 的基本原理:
到目前为止，双水相技术几乎在所有的生物物质 如: 氨基酸、多肽、核酸、细胞器、细胞膜、各类细胞、
病毒等的分离纯化中得到应用,
特别是成功地应用在蛋白质的大规模分离中。