双水相萃取α淀粉酶

双水相萃取技术双水相体系简介( 双水相体系简介(Aqueous two phase extraction, ATPE) )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)。

双水相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，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。

双水相的形成双水相系统PEG = 聚已二醇Kpi = 磷酸钾DX = 葡聚糖(dextran双水相体系的分类高聚物/高聚物双水相体系高聚物/无机盐双水相体系低分子有机物/无机盐双水相体系表面活性剂双水相体系双水相萃取体系的特点1) 整个体系的含水量高(70%~90%), 萃取是在接近生物物质生理环境的条件下进行，故而不会引起生物活性物质失活或变性；2) 单级分离提纯效率高。

通过选择适当的双水相体系，一般可获得较大的分配系数，也可调节被分离组分在两相中的分配系数，使目标产物有较高的收率；3) 传质速率快，分相时间短。

双水相体系中两相的含水量一般都在80%左右，界面张力远低于水-有机溶剂两相体系，故传质过程和平衡过程快速；4) 操作条件温和，所需设备简单。

整个操作过程在室温下进行，相分离过程非常温和，分相时间短。

大量杂质能与所有固体物质一起去掉，大大简化分离操作过程；双水相萃取体系的特点5) 过程易于放大和进行连续化操作。

双水相萃取易于放大，各种参数可以按比例放大而产物收率并不降低，易于与后续提纯工序直接相连接，无需进行特殊处理，这对于工业生产来说尤其有利；6) 不存在有机溶剂残留问题，高聚物一般是不挥发性物质，因而操作环境对人体无害；7) 双水相萃取处理容量大，能耗低。

离子交换法用于淀粉酶的分离纯化
饮食中的碳水化合物大多数是淀粉,淀粉酶能在短时间内将其水解成麦芽糖,再以葡萄糖的形式在肠道内吸收。

经过初步纯化、剂量足够的α淀粉酶抑制剂能抑制肠胃道内胰腺酶的活性,阻碍或延缓其对食物中淀粉的消化作用,降低食物中淀粉类物质的分解吸收,从而起除低血糖、血脂的作用,抑制血糖浓度的升高,有利于配合糖尿病人的饮食治疗。

对于肥胖患者,可减少糖向脂肪转化,延缓肠道的排空,增加脂肪消耗以减少体质量。

因此,α淀粉酶抑制剂可用来防止和治疗肥胖症、脂肪过多症、动脉硬化症、高血脂及糖尿病等。

鉴于α淀粉酶抑制剂的重要生物学功能,许多学者对不同来源的α淀粉酶抑制剂结构、理化特性以及药理作用进行了研究。

目前国外主要是采用离子交换纤维素层析或凝胶层析等分离纯化方法,从小麦粉中提取α淀粉酶抑制剂,比活力可以提高到4.08倍,但活性回收率仅为9.8%。

从豆类中提取时纯化倍数可以提高到31.7倍,但是活性回收率也只有37%。

用双水相萃取法分离纯化了白芸豆中α2淀粉酶抑制剂,纯化倍数达到4.4,回收率为71%。

以黏玉米种子为原料,经脱脂脱色、提取、离子交换、分子筛层析,获得一种比酶活165.8U/mg,纯化36.9倍的蛋白类新型α2淀粉酶抑制剂。

上述提取方法成本很高,操作周期长,不利于进行工业化放大。

固体发酵的优点
• SSF也有许多优于SmF的优点，包括先进的生产 能力，更简单的技术，较低的资本投资，较低的 能量需求和较少的污水排量，更好的产品回收和 不产生泡沫，另外，据报道称其是对发展中国家 最适合的方法。
淀粉酶的纯化
• 酶的分离纯化一般包括三个基本步骤：即抽提、纯化、结 晶或制剂。
• 酶的提取:使用盐溶液、酸溶液、碱溶液、有机溶剂等 • 沉淀分离:盐析沉淀、等电点沉淀、有机溶剂沉淀、复合
耐高温 α-淀粉酶
• 耐高温 α-淀粉酶适合于高温（105~110℃ ）下液化 淀粉, 不仅反应快,淀粉不易形成难溶性颗粒, 而且杂 质容易过滤清除, 液化淀粉一步即可完成,钙离子用量 少, 有利于糖化液精制。
• 耐高温α-淀粉酶在酒精生产的应用中，中温蒸煮、较 高温蒸煮用汽量减少30%左右， 糖化酶减少20-30u/g， 发酵质量在酒度、酸度、挥发酸、还原糖、总糖等方 面均好于高温蒸煮，甲醇含量低，原料出酒率， 淀粉 出酒率提高， 降低酒精成本。
其中耐热性淀粉酶在工业中已经大规模的使用耐高温淀粉酶耐高温淀粉酶适合亍高温105110下液化淀粉不仅反应快淀粉不易形成难溶性颗粒质容易过滤清除液化淀粉一步即可完成钙离子用量耐高温淀粉酶在酒精生产的应用中中温蒸煮较高温蒸煮用汽量减少30左右糖化酶减少2030ug収酵质量在酒度酸度挥収酸还原糖总糖等方面均好亍高温蒸煮甲醇含量低原料出酒率淀粉出酒率提高降低酒精成本
耐碱性α-淀粉酶
• 许多种微生物都能产生碱性 α-淀粉酶. 这些 α-淀粉酶的最 适反应 pH 分别在8 ~ 11的范围内, pH稳定范围也基本在 6.0~11的碱性环境中。
• 对于加酶洗涤剂, 不耐高pH值的酶种是其不能广泛应用的 限制性因素, 矛盾在于绝大多数洗涤剂配方为碱性条件下 洗涤效果好, 但此时酶活力损失大, 不能充分发挥酶助剂的 功能, 中性条件下酶活力虽然保持较高水平, 但洗涤效果差。

1956年瑞典lund大学的Albertsson教授及其同事 开始对双水相系统进行比较系统研究，测定了许 多双水相系统的相图，考察了蛋白质、核酸、病 毒、细胞以及细胞颗粒在双水相中的分配行为， 为双水相体系统的发展奠定了基础[2]。只局限于 实验室内的测定和理论研究。
[1] Beijerinck MW. Ueber eine eigentiimlichkeit der löslichen stärke.Centbl Bakteriol Parasitenkd Infektkrankh 2 Abt 1896;2:697–9. [2]Albertson P A. Chromatography and partition of cells and cell fragments[J].Nature, 1956, 177：771～774，
[3]Kula M R, Krone K H, Hustedt H. Advances in biochemical Engineering, edited by Fiechte A, Berlin, Heideberg, New York 1982,24:73~118 [4] Hustedt H, Krone K H, Menge U, et al. Protein recovery using aqueous twophasw system[J]. Trends in Biotechnol, 1985,31(6):139
双水相萃取
小组成员：xxx
发展
展望
原理
双水相萃取
流程
设备
一、双水相萃取发展历程
发展历程
1896年，荷兰生物学家Beijerinck发现，当明胶与 琼脂或明胶与可溶性淀粉溶液相混合时，得到一 个混浊不透明的溶液，随之分为两相。上相富含 明胶，下相富琼脂(或淀粉)，且两相的大部分是 水，这种现象被称为聚合物的不相溶性，双水相 体系的形成主要是由于聚合物之间的不相溶性 (incomPatibility)[1]。