第8章双水相萃取技术
第8章双水相萃取技术
1双水相萃取现象：最早是1896年由Beijernek在琼脂和可溶性淀粉或明胶混合时发现的，这种现象称之为聚合物的“不相溶性”。
70年代中期西德的Kula和Kroner等人首先将双水相系统应用于从细胞匀浆
液中提取酶和蛋白质，大大地改善了胞内酶的提取效果。
双水相萃取技术：某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可形成两相，并且在两相中水分均占很大比例，即形成双水相系统。
利用亲水性高分子聚合物的水溶液可形成双水相的性质进行物质分离的方法称双水相萃取技术，又称水溶液两相分配法。
2双水相萃取技术基本原理：①双水相的形成一聚合物的不相容性：混合是熵增加的过程，可自发进行。
但是，分子间的相互作用力也会随分子量的增大而增大。
当两种高分子聚合物之间存在相互排斥作用时，由于分子量较大，分子间的相互排斥作用与混合过程的熵增加相比占主导地位，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。
这种含有聚合物分子的溶液发生分相的现象称为聚合物的不相容性。
双水相的形成一系统举例：绝大多数天然的或合成的亲水性聚合物水溶液，在与第二种亲水性聚合物混合，并达到一定浓度时，就会产生两相，两种高聚物分别溶于互不相溶的两相中。
如用等量的 1.1 %右
旋糖酐溶液和0.36 %甲基纤维素溶液混合，静止后产生两相，上相中含右旋糖酐0.39 %，含甲基纤维素
0.65 %;而下相含右旋糖酐 1.58 %，含甲基纤维素0.15 %。
聚合物与无机盐的混合溶液也可形成双水相，例如，PEG^磷酸钾、PEG^磷酸铵、PEG^硫酸钠等常用于生物产物的双水相萃取。
PEG^无机盐系统的上
相富含PEG下相富含无机盐。
Dextran-PEG体系的相图：（1）TKB称为双节线，双节线以下的区域为均相区，以上的区域为两相区。
（2）TMB称为系线，是连接双节线上两点的直线，在系线上各点处系统的总浓度不同，但均分成组成相同而体积不同的两相。
萃取原理：双水相萃取与水-有机相萃的原理相似，都是依据物质在两相间的选择性分配。
当萃取体系的性质不同时，物质进入双水相系后，由于表面性质、电荷作用和各种力（如疏水键、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。
几个常用的术语：（1）分配系数:、二G/C2 = C_/C=.（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）。
（2）萃取率：
该相中被提取物质的量
Y%= 100%
%=体系中被提取物质的总量％
双水相体系萃取分离的特点：条件温和；操作方便；回收率高、提纯的倍数可达2-20倍,如体系选择
适当，回收率可达80%-90%A上,且分离速度快。
3双水相相图的操作：①把刻度离心管放置于电子天平上，调零；②向刻度离心管滴加一定量50% PEG-6000（简称A），记录重量；③调零，再滴加40%硫酸铵溶液（简称B），振荡，继续滴加B,直到混合物
呈现混浊状态，显示已形成不溶的两相，记录B的重量；④电子天平调零，然后，向混合物滴加一定重量
的水（0.4-0.5ml），经振荡后，重新呈现澄清状态，此现象表明溶液又回复成单相，记录此时的W重量；⑤
电子天平调零。
接着，再一次滴加B;⑥重复上述步骤。
最后可得一系列成单相的点。
双水相相图的绘制：以PEG-6000和硫酸铵构成的双水相系统的相图曲线可根据如下公式计算获得：
X=［0.4B/（A+B+W）］100% , 丫二［0.5A/（A+B+W）］100% （公式符号含义：Y :在某成单相点时
PEG-6000占总量的百分数；X :在某成单相点时硫酸盐占总量的百分数； A :在某成单相点时PEG-6000溶
液在系统中的总量（g）；B:在某成相点时硫酸铵溶液在系统中的总量（g）；W：在某成单相点时水在系统中的总量（g））。
以丫为纵坐标，X为横坐标，丫对X作图得双水相系统相图。
相图中曲线左边部分为单相区（含
曲线），曲线以右为双相区。
4双水相萃取的应用：①分离和提取各种蛋白质（酶）:PEG /硫酸铵双水相体系提取 a -淀粉粉酶和蛋白酶时a -淀粉粉酶收率90%分配系数为19.6，蛋白酶的收率高于60%分离系数高达15.1 :②提取抗生素；③双水相电泳分离氨基酸、蛋白质④基因工程药物的分离与提取：用PEG 4000/磷酸盐从大肠杆
菌碎片中提取人生长激素，用PEG -磷酸酯/磷酸盐提取a 1-干扰素和3 -干扰素。
5双水相萃取分离技术的发展方向：①新型双水相体系的开发：用变性淀粉取代葡聚糖；用羟基纤维
素取代聚乙二醇。
②后续色谱纯化工艺研究：双水相萃取与层析技术。
③金属亲和双水相萃取技术：利用金属离子和蛋白质中精氨酸、组氨酸的亲和作用。
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