反胶束萃取
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反胶束萃取分离生物分子及相关领域的研究进展段金友 方积年3(中国科学院上海药物研究所,上海200031)摘 要 综述了反胶束有关的概念、理论;反胶束萃取蛋白质的传质机制、选择性分离过程及工艺流程;反胶束对氨基酸、抗生素及核酸的萃取分离;反胶束与其他方法、技术相结合的应用状况。
关键词 反胶束,萃取,分离,评述 2001202223收稿;2001206211接受1 引 言传统的液2液萃取分离技术成本低,易于运作,已广泛用于多组分物质的分离。
但是,由于缺乏相应的生化溶剂,采用该技术难以分离蛋白质、核酸等大分子生物活性物质;液相色谱技术,特别是制备型色谱技术的应用,使大多数生物分子的批量分离成为可能,然而由于该技术本身也存在某些局限性,例如一定的固定相,有时会引起目标物的不可逆吸附、甚至变性等现象,在一定程度上限制了其在生化工程中的应用。
近年来,以反胶束溶液为新的溶剂系统的萃取分离技术,可以选择性分离某些生物活性分子,而逐渐引起了人们的重视。
1977年Luisi 等1首先发现胰凝乳蛋白酶可以溶解于含双亲物质(表面活性剂)的有机溶剂中,超离心数据显示有机相中有反胶束的存在,同时,光谱分析(紫外2可见光谱、荧光光谱、旋光光谱)表明这一过程未引起酶的变性;1979年Luisi 等2考察了蛋白质溶液的pH 值、蛋白质和双亲物质的浓度对蛋白质萃取率的影响及蛋白质在反胶束溶液中的光谱特性;1979年Menger 和Y amada 3对反胶束溶液中酶的性质进行了研究。
随后的20多年里,反胶束萃取技术已广泛应用于蛋白质的分离和纯化,并逐渐延伸至其他生物分子(氨基酸、抗生素、核酸)的分离研究;近年来,该技术结合其他一些技术、方法的应用正在研究和开发,显示了良好的应用前景。
2 反胶束的定义、形成条件、特征和研究方法反胶束(reversed micelle )是双亲物质在非极性有机溶剂中自发聚集体,又称为反胶团、逆胶束(inverse micelle )4,5。
反胶团萃取的原理及应用1. 背景介绍反胶团萃取是一种从混合物中分离和纯化胶团的方法。
胶团是由胶束组成的自组装体,其直径通常在1到100微米之间。
胶团在各种领域中具有广泛的应用,如医药、食品、化工等。
反胶团萃取是一种快速高效的方法,因此受到了广泛的关注。
2. 原理反胶团萃取的原理是通过添加适当的反胶团剂来破坏胶团的结构,从而使胶团分解为胶束和溶液中的其他成分。
反胶团剂的选择非常重要,它必须能够与胶团内的成分相互作用,从而引起胶团的破坏。
常用的反胶团剂包括表面活性剂、有机溶剂等。
3. 反胶团萃取的步骤反胶团萃取一般包括以下几个步骤:3.1 添加反胶团剂将适量的反胶团剂加入混合物中。
反胶团剂的添加量应根据胶团的性质和目标分离物的特性进行优化。
3.2 搅拌混合通过搅拌或者其他形式的混合作用,使反胶团剂与混合物中的胶团充分接触和作用。
3.3 胶团破坏反胶团剂的作用下,胶团结构被破坏,形成胶束和溶液中的其他成分。
3.4 分离采用物理或化学方法,将胶束与溶液中的其他成分进行分离,如离心、过滤、萃取等。
3.5 再生可对胶体溶胶体系进行再生,以减少废弃物的产生和资源的浪费。
4. 应用反胶团萃取在许多领域中具有广泛的应用,如下所示:4.1 食品工业反胶团萃取可用于分离和纯化食品中胶团的成分,如乳蛋白、植物蛋白等。
这对于食品加工中的产品改进和质量控制非常重要。
4.2 医药领域反胶团萃取可用于药物的纯化和制备。
通过反胶团萃取,可以从复杂的混合物中分离出目标药物,提高纯度和药效。
4.3 化工工业反胶团萃取可用于分离和纯化化工原料和中间体。
通过优化反胶团剂的选择和添加量,可以高效、快速地分离出目标物质。
4.4 环境保护反胶团萃取可用于处理废水中的胶团和悬浮物。
通过破坏胶团结构,可以将其中的污染物和悬浮物与水体分离,达到环境保护的目的。
5. 总结反胶团萃取是一种高效、快速的分离和纯化方法。
通过添加适当的反胶团剂,胶团的结构可以被破坏,从而实现目标物质的分离。
反胶束法萃取玉米胚芽蛋白及其性质研究学院:食品与生物工程学院专业班级:食品质量与安全092班姓名:叶洪雨学号: 2009057045指导教师:任健教授摘要玉米胚芽是一种优质的蛋白质资源,其蛋白含量在20%以上,但是目前尚未得到有效地利用。
本文以玉米胚芽为原料,经过超临界CO2流体萃取技术脱脂后,采用反胶束萃取其中的蛋白质,并对提取工艺条件进行了优化,研究了玉米胚芽分离蛋白的结构性质和功能性质,并对其改善火腿肠品质进行了应用研究。
反胶束萃取玉米胚蛋白分为前萃取和后萃取两个过程。
经过对萃取工艺条件的优化,得出最佳前萃取工艺条件为:前萃取条件为AOT浓度为2.19g/50mL异辛烷、萃取pH值7.17、萃取温度38℃,此条件下前萃取率为58.36%;通过响应面分析得出最佳后萃取工艺条件为:KCl浓度为1.14mol/L、萃取pH值为10.14和萃取时间为53min,此条件下后萃取率为64.57%,计算得蛋白总萃取率为36.15%。
经浓缩、脱盐、冷冻干燥、洗涤等处理后,玉米胚芽分离蛋白蛋白纯度可达81.26%。
研究了玉米胚芽分离蛋白的功能性质。
结果表明:玉米胚芽分离蛋白溶解度在pH4时最低。
在考察范围内,温度的升高和氯化钠浓度的增加有助于玉米胚芽分离蛋白的溶解。
在等电点附近和碱性范围、温度在30℃~50℃时,玉米胚芽分离蛋白黏度较好。
在温度在30℃~50℃、NaCl浓度为0.15 mol/L时,玉米胚芽分离蛋白持水性较好。
玉米胚芽分离蛋白在蛋白浓度较低、蔗糖浓度较高时表现出良好的起泡性和泡沫稳定性;蛋白浓度较低时,其起泡性优于大豆分离蛋白。
玉米胚芽分离蛋白的吸油性、乳化性和乳化稳定性优于大豆分离蛋白,凝胶形成性略差。
研究了玉米胚芽分离蛋白的化学组成和结构性质。
结果表明:玉米胚芽分离蛋白中必需氨基酸含量丰富,其中Thr、Val、Phe和His的含量均高于FAO/WHO成人推荐值和儿童推荐值,Lys、Ile、Leu含量高于成人推荐值,略低于儿童推荐值。
反胶团萃取的个人总结
反胶团萃取
一.胶团与反胶团的形成
胶团:将表面活性剂溶于水,当其浓度超过临界胶团浓度(CMC)时,表面活性剂就在水溶液中聚集在一起形成的聚集体。
反胶团:与此类似,将表面活性剂溶于有机溶剂中,当超过某一个数值,表面活性剂就在有机溶剂中形成反胶团,也称反微团或者反胶束。
与在水溶液中不同的是,有机溶剂内胶团的表面活性剂分子的疏水尾部向外,溶于有机溶剂,而亲水头部向内。
反胶团萃取的本质仍是液液有机溶剂萃取。
正胶团:
表面活性剂的极性头朝外,疏水的尾部朝内,中间形成非极性的“核”
反胶团:
表面活性剂的极性头朝内,疏水的尾部向外,中间形成极性的“核”
发展历程
基本原理
工业流程及其设备
应用方向
反胶团的应用研究:
(1)作为生物膜的简化模型;
(2)作为显示酶类性质的一种模型进行基础性研究;
(3)作为具有新型功能的疏水性反应场;
(4)作为酶和微生物的一种新型的固定化方法;
(5)作为微小型的生物反应器;
(6)作为生理活性物质及生物活性大分子的特异性分离场的应用性研究。
推动力
影响因素
与溶剂萃取相比较优缺点
反胶团萃取技术在分离生物大分子特别是分离蛋白质方面,具有突出优点:
(1)有很高的萃取率和反萃取率并具有选择性;
(2)分离、浓缩可同时进行,过程简便;
(3)能解决蛋白质(如胞内酶)在非细胞环境中迅速失活的问题;
(4)由于构成反胶团的表面活性剂往往具有细胞破壁功效,因而可直接从完整细胞中提取具有活性的蛋白质和酶;
(5)反胶团萃取技术的成本低,溶剂可反复使用等。