反胶束萃取
随着基因工程和细胞工程的发展，尽管传统的分离方法（如溶剂萃取技术）已在抗生素等物质的生产中广泛应用，并显示出优良的分离性能，但它却难以应用于蛋白质的提取和分离。

其主要原因有两个：一是被分离对象—蛋白质等在40~50℃便不稳定，开始变性，而且绝大多数蛋白质都不溶于有机溶剂，若使蛋白质与有机溶剂接触，也会引起蛋白质有变性；二是萃取剂问题，蛋白质分子表面带有许多电荷，普通手离子缔合型萃取剂很难奏效。

因此研究和开发易于工业化的、高效的系列化物质分离方法已民为当务之急。

反胶束萃取法就是在这一背景下发型起来的一种新型分离技术。

9.1 反胶束溶液形成的条件和特性
反胶束溶液是透明的、热力学稳定的系统。

反胶束（reversed micelle）是表面活性剂分散于连续有机相中一种自发形成的纳米尺度的聚集体，所以表面活性剂是反胶束溶液形成的关键，应该首先介绍。

9.1.1 表面活性剂
表面活性剂是由亲水憎油的极性基团和亲油憎水的非极性基团两部分组成的两性分子，可分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂，它们都可用于形成反胶束。

常用的表面活性剂及相应的有机溶剂见表10.1。

9.1.2 临界胶束浓度
（Critical Micelle Concentration）
临界胶束浓度，是胶束形成所需表面活性剂的最低浓度，用CMC来表示，这是体系特性，与表面活性剂的化学结构、溶剂、温度和压力等因素有关。

CMC的数值可通过测定各种物理性质的突变（如表面张力、渗透压等）来确定，见图10.2。

9.1.3 胶束与反胶束的形成
●正常胶束（，结构示意图见图10.3（a）。

–在胶束中，表面活性剂的排列方面是极性基团在外，与水接触，非极性基团在内，形成一个非极性的核心，在此核心可以溶解非极性物质。

●反胶束，其结构示意图见图10.3（b）。

–在反胶中，表面活性剂的非极性基团在外与非极性的有机溶剂接触，而极性基协和则排列在内形成一个极性核（polar core）。

此极性核具有溶解极性物质的能力，极性核溶解水后，就形成了“水池”（water pool）。

9.1.4 反胶束的形状与大小 从上可知，用于萃取蛋白质等生化物质的胶束是反胶束，反胶束的形状通常为球形，也有人认为是椭球形或棒形；反胶束的半径一般为10~100nm ，可由理论模型推算，计算公式如下：
式中 M W 、ρW 分别为水的相对分子质量和密度；N a 为阿伏伽德罗常数；a au 为表面活性剂，在室温下，a au =0.5~0.7nm ，并可近似认为是一常数； ()
W a au W m N a M W R ρ/30=
9.2 反胶束萃取蛋白质的基本原理
9.2.1 三元相图及萃取蛋白质
对一个由水、表面活性剂和非极性有机溶剂构成的三元系统，存在有多种共存相，可用三元相图表示，如图10.5是水-AOT-异辛烷系统的相图示例。

9.2.2 “水壳”模型（Water-shell Model） 反胶束系统中的水通常可分为两部分，即结合水和自由水。

结合水是指位于反胶束内部形成水池的那部分水：自由水即为存在于水相中的那部分水。

蛋白质在反胶束内的溶解情况，可用水壳模型作解释：大分子的蛋白质被封闭在“水池中”，表面也存在一层水化层与胶束内表面分隔开，从而使蛋白质不与有机溶剂直接接触。

9.2.3 蛋白质溶入反胶束溶液的推动力与分配特性
9.2.3.1 推动力
蛋白质溶入反胶束溶液的推动力主要包括表面活性剂与蛋白质的静电作用力和位阻效应。

9.2.3.2 反胶束萃取中蛋白质的分配特性
●反胶束萃取过程的分配特性不仅取决于起始两相联系
结构和性能，并且随着蛋白质进入反胶束还会使反胶束的结构发生变化，所以定量分子热力学模型的建立既复杂又困难。

根据上面介绍的“水壳”结构模型，可提出一种唯象热力学模型。

●假设一分子的蛋白质P与n个空胶束M作用，形成了蛋
，其化学平衡式可写为：白质-胶束配合物PM
n
9.2.4 反胶束萃取蛋白质的动力学 在反胶束萃取研究中，常常发现反萃取所需的时间要比萃取长得多，这与传质过程的类型与机理有关，因此有必要进行动力学研究、以便选择最佳的萃取和反萃取条件，有效控制和强化萃取和反萃取过程，实现蛋白质的分离、纯化。