双水相萃取的原理及应用
1. 引言
双水相萃取是一种常用的分离和提取技术，它利用两种不相溶的溶剂，即水相和有机相，在液-液界面上进行分相和萃取。该技术具有高效、简便、环保等特点，被广泛应用于化学、生物、环境等领域。本文将介绍双水相萃取的原理和一些常见的应用。
2. 双水相萃取的原理
双水相萃取的原理基于不同溶剂之间的亲疏水性差异，以及化合物在两种溶剂中的分配系数。在水相和有机相的界面上，亲水性较强的化合物会向水相转移，而亲水性较弱的化合物则会向有机相转移。这样，在两相之间可实现化合物的分离和富集。
3. 双水相萃取的步骤
双水相萃取通常包括以下几个步骤：
• 第一步：选择合适的水相和有机相溶剂。一般情况下，水相为水，有机相为有机溶剂如乙醚、丙酮等；
• 第二步：将待提取物溶解在适量的水相溶液中，并加入适量的有机相溶液；
• 第三步：进行充分摇匀和混合，使两相形成均匀混合体；
• 第四步：静置一段时间，使两相分离，从而形成上下两层液相；
• 第五步：将两相分离，分别收集上下相中的物质。
4. 双水相萃取的应用
4.1. 生物化学
• 蛋白质分离纯化：双水相萃取可用于蛋白质的富集和纯化，对于分子量较大的蛋白质特别有效；
• 酶的富集：通过双水相萃取，可以有效地从复杂的酶混合物中富集目标酶，提高其活性和纯度；
• 生物活性物质的提取：双水相萃取可用于提取天然产物中的生物活性物质，如草药提取液中的有效成分。
4.2. 环境科学
• 水样前处理：对于含有大量有机物的水样，双水相萃取能够有效地去除有机物，净化水质； • 环境污染物的富集：通过双水相萃取，可以将水中微量的有机污染物富集到有机相中，方便进一步分析和检测。
4.3. 化学合成
• 有机合成中的分离提取：在化学合成过程中，双水相萃取可用于分离和富集目标化合物，提高产率和纯度。
5. 结论
双水相萃取是一种高效、简便、环保的分离和提取技术，适用于多个领域。它的原理基于不同溶剂之间的亲疏水性差异，通过分配系数的差异实现化合物的分离和富集。在生物化学、环境科学和化学合成中都有广泛的应用。随着技术的不断发展，双水相萃取技术在实验室和工业中的应用前景将会更加广阔。
双水相萃取技术
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(incompatibility,从而产生了双水相体系(Aqueous two
phase system,ATPS。
传统的双水相体系是指双高聚物双水相体系,其成相机理是由于高聚物分子的空间阻碍作用,相互无法渗透,不能形成均一相,从而具有分离倾向,在一定条件下即可分为二相。一般认为只要两聚合物水溶液的憎水程度有所差异,混合时就可发生相分离,且憎水程度相差越大,相分离的倾向也就越大。可形成双水相体系的聚合物有很多,典型的聚合物双水相体系有聚乙二醇(polyethylene glycol,略作PEG/葡聚糖(dextran,聚丙二醇(polypropylene glycol/聚乙二醇和甲基纤维素(methylcellulose/葡聚糖等。另一类双水相体系是由聚合物/盐构成的。此类双水相体系一般采用聚乙二醇(polyethylene glycol作为其中一相成相物质,而盐相则多采用硫酸盐或者磷酸盐。
萃取原理
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。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。
２０１２年第４期 总第３７卷 中国调味品 ＣＨＩＮＡ ＣＯＮＤＩＭＥＮＴ 试验研究
利用微胶囊双水相体系萃取百里香精油的研究
王娣 ，任茂生 ，许晖
（１．蚌埠学院生物与食品工程系，安徽蚌埠２３３０３０；２．蚌埠学院生物工程重点实验室，安徽蚌埠２３３０３０）
摘要：文章把微胶囊技术和双水相萃取技术相结合，采用ｆ｝＿环糊精一硫酸钠双水相萃取体系提取百里香
精油，并对精油萃取工艺进行了优化，实验结果表明最佳萃取条件为：ｐ一环糊精０．４５ ｇ／ｍＬ，硫酸钠
０．２０ ｇ／ｍＬ，萃取温度４５℃，精油平均收率高迭９５ 以上。
关键词：百里香；双水相体系；工艺优化
中图分类号：ＴＳ２２４．４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１ｏＯ０—９９７３（２Ｏ１２）Ｏ４一ＯＯ３Ｏ—Ｏ４
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｏ－ｌ ｆｒＯｍ Ｔｈｙｍｕｓ ｍｏｎｇｏｌｉｃｕｓ Ｒｏｎｎ
ｂｙ ｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅ ａｎｄ ａｑｕｅｏｕｓ ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ ｓｙｓｔｅｍ
ＷＡＮＧ Ｄｉ ，ＲＥＮ Ｍａｏ－ｓｈｅｎｇ。，ＸＵ Ｈｕｉ
（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｆｏｏｄ－Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｎｇｂｕ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｂｅｎｇｂｕ ２３３０３０，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｎｇｂｕ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｂｅｎｇｂｕ ２３３０３０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓ ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ａｑｕｅｏｕｓ ｔｗｏ—ｐｈａｓｅ ｓｙｓｔｅｍ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｗｅｒｅ ａｄｏｐｔｅｄ．Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｏｉｌ ｆｒｏｍ Ｔｈｙｍｕｓ ｍｏｎｇｏｌｉｃｕｓ Ｒｏｎｎ ｉｎ ａｑｕｅｏｕｓ ｔｗｏ—ｐｈａｓｅ ｓｙｓ－
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—５４２５．２０１１．Ｏ２．０１３ ２０１ １，Ｖｏ１．２８ Ｎｏ．２亿 与生物Ｚ程 Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ＆Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
双水相体系萃取木瓜蛋白酶的研究
乐薇。陆志强
（中南民族大学工商学院环境与生命科学系，湖北武汉４３００６５）
摘 要：采用聚乙二醇（ＰＥＧ）／（ＮＨ ） ＳＯ 双水相体系对木瓜蛋白酶进行萃取分离，研究了ＰＥＧ相对分子量、ＰＥＧ 质量分数、（ＮＨ ） ＳＯ 质量分数和ｐＨ值对木瓜蛋白酶分配系数及酶活力回收率的影响。结果表明，最佳萃取条件为： ＰＥＧ４０００质量分数６ 、（ＮＨ ）２ＳＯ 质量分数１８ 、ｐＨ值６．０，在此条件下，木瓜蛋白酶的酶活力回收率为８Ｏ．２５ ，分 配系数为８．１。 关键词：双水相体系；萃取；木瓜蛋白酶 中图分类号：Ｑ ５５ Ｏ ６５８．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—５４２５（２０１１）０２—００４０—０３
木瓜蛋白酶是从木瓜的乳汁中提取精制而成的纯
天然酶制品，能将大分子蛋白质水解成肽或氨基酸，可 制成肉类嫩化剂，具有助消化、消炎、利胆、止痛等药 效，应用范围广泛［１ ］。双水相萃取条件温和，成品活
性损失小，处理量大，分离步骤少，无有机溶剂残留，设 备投资省，操作简单，易于工程放大和连续操作 ］。 鉴于此，作者在此采用双水相体系萃取木瓜蛋白 酶，对萃取过程的主要影响因素进行研究，以期寻找有 效的萃取高活性木瓜蛋白酶的方法。
ｌ 实验
１．１试剂与仪器
硫酸铵、９５ 乙醇、８５ 磷酸，分析纯，天津市凯通 化学试剂有限公司；磷酸氢二钠，分析纯，天津市塘沽
区德华化学试剂厂；三氯乙酸，分析纯，国药集团化学 试剂有限公司；乙二胺四乙酸二钠，分析纯，上海化学 试剂公司；ＰＥＧ４０００，化学纯，天津市光复精细化工厂
研究所；干酪素，生化试剂，北京博星生物技术有限公 司；Ｌ－酪氨酸，北京华绿渊生物有限公司；盐酸半胱氨 酸盐、考马斯亮蓝Ｇ一２５０、木瓜蛋白酶、牛血清白蛋白， 武汉贝宁生物技术公司。 ７５２型紫外可见分光光度计，上海光谱仪器有限
