分离工程双水相萃取法

高等分离工程课程论文双水相萃取技术的发展与应用随着基因工程、蛋白质工程、细胞培养工程、代谢工程等高新生物技术研究工作的广泛展开，各种生化新产品不断涌现，对生化分离技术也提出了越来越高的要求。

但由于大部分的生物产品原液是具有低浓度和生物活性的，对分离条件以及环境要求及其苛刻，使得传统的液液萃取已不能适应分离要求，因此一种新型的液液分离技术-双水相萃取技术应运而生，双水相萃取技术是利用组分在两水相间分配的差异而进行组分的分离提纯的技术。

由于双水相萃取分离过程条件温和、可调节因素多、易于放大和操作，并可借助传统溶剂萃取的相关理论和经验，不存在有机溶剂残留问题，特别适用于生物物质的分离和提纯。

目前，双水相萃取技术已被广泛地应用于医药化学、细胞生物学、生物化工和食品工业等领域，被认为是生物工程中一种具有广阔应用前景的分离技术，在电化学生物传感器中生物活性分子的制备中至关重要。

1 双水相萃取的基本要点1.1 双水相萃取的原理双水相萃取是依据物质在两相间的选择性分配，但萃取体系的性质不同。

当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。

对于某一物质，只要选择合适的双水相体系，控制一定的条件，就可以得到合适的分配系数，从而达到分离纯化之目的。

将两种不同的水溶性聚合物的水溶液混合时，当聚合物浓度达到一定值，体系会自然的分成互不相溶的两相，这就是双水相体系。

双水相体系的形成主要是由于高聚物之间的不相溶性，即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。

1.2 双水相的种类双水相萃取中使用的双水相是由两种互不相溶的高分子溶液或者互不相溶的盐溶液和高分子溶液组成。

最常见的就是聚乙二醇(PEG)/葡聚糖(Dextran)和PEG/无机盐(硫酸盐、磷酸盐等)体系,其次是聚合物/低分子量组分、离子液体体系和高分子电解质/高分子表面活性剂体系。

铬及其应用的双水相萃取以铬的等离子形态分析王志华，宋清，马泉丽，马慧敏，蜀川良中国北京100080，化学研究所，中心分子科学，中国院士（CAS）摘要：这项工作为铬基于所述两相含水体系异丙醇 - 硫酸铵硫氰酸铵（ⅰ-PrOH-（NH4）2 SO4-NH4SCN）提出了一种新的提取方法，以及对相关的实验条件进行了优化。

结果显示该铬（III），可以定量地提取在选定的条件下：4mL异丙醇，200mL的2mol/ L的硫酸，1mL 4mol/L NH4SCN和3mL饱和（NH4）2SO4溶液（V =10毫升）中，所提出的方法，以应用等离子铬的形态分析进行了研究，并获得满意的结果。

关键词：双水相萃取;形态分析;铬;血浆。

铬在其三价形式被称为是必需的微量元素，它被认为是在碳水化合物，脂蛋白代谢[1]中发挥关键作用。

然而铬在六价已知是有毒和致癌。

随着形态技术具有了足够的选择性，使高灵敏度的铬成为分析化学一项长期挑战。

除了通过色谱法[2-5]，流动注射分析在线选择性测定这两个物种的[6]和电喷雾质谱[7]；由于溶剂萃取的简单，快速和广泛的范围[8]，它仍然是最广泛使用的一种进行分离和富集的方法。

与二苯卡巴肼选择性反应后，用甲基异丁基酮萃取的通常都用于六价类[9]。

Cr（Ⅲ）的提取困难似乎是由于它的惰性和它通常是被萃取转换成铬（VI）并且由总量[10]来确定。

近年来，加入无机盐水溶性聚合物的水溶液双水相萃取已经获得了极大的关注，它的优点：更少毒试剂，快速分离，操作简便，清晰相界，也没有乳化[11-21]。

由于其温和和不会使脆弱的生物分子变性的特点，这种方法已被广泛应用在分离和提纯蛋白质中[12-15]，并且它可以作为提取金属离子的技术[16-18]。

除了可溶性聚合物，某些水溶性有机溶剂和水也可以通过添加无机盐[20-21]形成两相含水体系。

这项工作检查铬在两相含水系统iPrOH-（NH4）2SO4-NH4SCN的提取特征，并提出对铬在血浆中的形态分析更好的样品制备方法。

双⽔相萃取技术双⽔相萃取技术（two-aqueous phase extraction）⼀、前⾔近年来，随着基因⼯程、蛋⽩质⼯程、细胞培养⼯程、代谢⼯程等⾼新⽣物技术研究⼯作的⼴泛展开，各种⾼附加值的⽣化新产品不断涌现，对⽣化分离技术也提出了越来越⾼的要求。

与上游过程相⽐，⽬前作为下游过程的⽣化分离纯化技术往往存在步骤多，收得率低，处理时间长，重复性差等缺点，这样便严重阻碍了⽣物技术的⼯业化发展。

因此，就迫切需要⼀种分离步骤少，收得率⾼，处理时间短，并且易于放⼤的⽣化分离纯化技术，双⽔相萃取技术就满⾜了这⼀需要。

特别是基因⼯程技术的发展，需要从细胞中提取⾼质量的遗传物质，由于细胞破碎后，在溶液中存在⼤量的轻质细胞碎⽚，给遗传物质的提取形成了很⼤的⼲扰，通常通过离⼼分离和溶剂萃取难以得到⾼纯度⾼活性的遗传物质，⽽通过双⽔相初步提取，可以使⽬标物和轻质碎⽚得到很好的分离，且⽬标物的活性⼏乎没有损失。

因此双⽔相萃取技术得到了很⼤的重视，并且在近20年⾥取得了较⼤的发展。

⼆、发展史双⽔相萃取技术⼜称之为⽔溶液两相分配技术（Partition of two aqueous phase system）1、1896年，Beijernek 在琼脂和可溶性淀粉或明胶混合时，发现这种混合溶液能较快地分为两层，他把这种现象称之为聚合物的“不相容性”（incompatibility）――――体系的发现2、1956年瑞典伦得（Luhd）⼤学的Albertson发现双⽔相萃取技术可⽤于蛋⽩质的选择分离，但⽬标蛋⽩同成相⾼聚物的分离是影响了其⼤规模⼯业应⽤。

――――――――――发现可以⽤于分离提纯3、20世纪70年代中期西德的Kula和Kroner等⼈⾸先将双⽔相技术应⽤于从细胞匀浆液中提取酶和蛋⽩质，从⽽⼤⼤改善了胞内酶的提取过程，提⾼了酶的收得率。

―――――――利⽤于活性物质的提取4、1989年，Diamond等⼈以Flory－Huggins理论为基础，推导出⽣物分⼦在双⽔相体系中的分配模型，但有局限性，仍需继续探索，不断完善。

双水相萃取法的应用及研究进展摘要:双水相萃取技术作为一项新的分离技术日益受到重视，它与传统的萃取及其它分离技术相比具有操作条件温和、处理、量大、易于连续操作等优点，从而使其能广泛应用于生物分离工程中。

本文介绍了双水相的形成、双水相萃取技术的基本原理以及影响物质分配系数的因素。

同时对双水相萃取技术的研究进展及其应用进行了综述。

关键词：双水相萃取分离纯化进展一：方法随着基因工程、蛋白质工程、细胞培养工程、代谢工程等高新技术研究工作的广泛开展，各种高附加值的生化新产品不断涌现，对生化分离技术也提出了越来越高的要求。

包括精馏、吸收、萃取、蒸发、结晶在内传统的分离技术有三大特点:分离过程伴随有相的变化;筛分过程不能实现分子级别的分离;精制过程成本极高，这些特征对于节约能源、生物分离、环境保护、资源开发、替代能源、高纯材料等当代化学工程与科学技术发展不相适应。

围绕以上几个问题的讨论就构成了分离技术研究与发展的主流，即新型分离技术产生的背景。

双水相萃取技术始于20世纪60年代，从1956年瑞典伦德大学Albertsson发现双水相体系[2]到1979年德国GBF的Kula等人将双水相萃取分离技术应用于生物产品分离，虽然只有20多年的历史，但由于其条件温和，容易放大，可连续操作，目前，已成功的应用于蛋白质、核酸和病毒等生物产品的分离和纯化，双水相体系也已被成功的应用到生物转化及生物分析中。

双水相现象是当两种聚合物或一种聚合物与一种盐溶于同一溶剂时，由于聚合物之间或聚合物与盐之间的不相溶性，使得聚合物或无机盐浓度达到一定值时，就会分成不相溶的两相，因使用的溶剂是水，因此称为双水相原则上，无论是天然的还是合成的亲水聚合物，绝大多数在与另一种聚合物水溶液混合时都可分成两相，构成双水相体系。

双水相萃取与水一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，但萃取体系的性质不同。

当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。

述———————瓦丽而矿垒盟双水相荸取技永的研舞进展及硅用ｉ江咏。

李晓玺，李琳，胡松青（华南理工大学轻工与食品学院，广东广州５ｌｏ“ｏ）摘要：夼绍了双水相革取技术（ＡＴＰＥ）的应用现状，综述了近年来取水相萃取技术的相关研完进展。

针对双水相系统（ＡＴ鸭）的经济适用性问题，对新型ＡＴＰｓ相组成材料的研究取得了极大的发展；为了提高双水相萃取技术的选择性争分毒效率，在组成传统Ⅳｌ＿皓的聚合物上偶联亲和配基的亲和Ａ什ｓ也得到关注；越水相萃取技术的发展趋势还体现在与其他生物分离技术的结合以厦革职机理和鹅力学模型的优化上。

美羹词：双水相革卑．蛋白质，分离纯化＾ｂｓ打ａｄ：Ｔｈｅａｐｐ｜ｉｃａｔｉｏｎｓ。

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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。