双水相萃取的原理、应用

1、双水相萃取原理和应用，Aqueous two-phase extraction，英英释义，内容内容Content，1，双水相萃取的历史，2 .双水相萃取的基本原理，3 .双水相萃取的特征，4 .双水相萃取的应用，ATPE的历史：ATPE的历史：be 1896年，北杰林CK将明胶、琼脂、明胶和可溶性淀粉溶液混合时，得到混浊的不透明溶液，随之分为两相，上相富含明胶，下相富含琼脂(和淀粉)的现象被称为聚合物的不溶性，称为双水相系(aqueo ATPE的历史：ATPE的历史：1956年瑞典lund大学的Albertsson教授及其同事开始了双水相系统的比较系统的研究。 测定了许多双水相系统的相图，为双

2、水相萃取系统的发展奠定了基础。 仅限于实验室内的测定和理论研究。 ATPE的历史：ATPE的历史：Kula教授的研究小组对双水相的应用、工艺、操作参数、工程设备、成本分析等进行了许多研究，应用成功。 1978年，首先将双水相提取技术用于酶的大规模分离纯化。 ATPE的历史：ATPE的历史：双水相提取分离多肽、蛋白质、酶、核酸、病毒、细胞、细胞器、细胞组织、重金属离子等，近年来，还被用于抗生素、氨基酸、植物有效成分等小分子的分离纯化。 作为反应系统用于酶反应、生物转化、发酵的产物生产和分离的集成。 ATPE的基本原理：ATPE的基本原理，提取：利用物质在不相互混合溶剂中分配的差异进行分离的技术。

3、 有机溶剂提取：以不与水相溶的有机溶剂为萃取剂，从水相中提取目的物，广泛应用于抗生素、有机酸、维生素等发酵产品的生产中。 蛋白质、核酸、酶等生物高分子的分离不太成功。 反萃取：用水溶液从有机溶剂中萃取水溶性物质。ATPE的基本原理：ATPE的基本原理、反胶束提取：利用表面活性剂在有机相中形成的反胶束，形成分散在有机相中的亲水性微环境。 ATPE的基本原理：ATPE的基本原理，反胶束提取：使生物分子存在于有机相(提取相)内存在于反胶束的亲水性微环境中，消除了生物分子特别是蛋白质系生物活性物质难以溶解于有机相，或在有机相发生不可逆的改性的现象。 超临界萃取：ATPE的基本原理：ATPE的基本原理，

4、以上方法在蛋白质的分离纯化上有不同的缺陷。 ATPE的基本原理：ATPE的基本原理，迄今为止，双水相技术几乎应用于所有生物物质，如：氨基酸、多肽、核酸、细胞器、细胞膜、各种细胞、病毒等的分离纯化，尤其是蛋白质的大规模分离成功。 ATPE的基本原理：ATPE的基本原理，双水相萃取和水有机相萃取的原理相似，取决于物质在两相间的选择性分配。 ATPE的基本原理：ATPE的基本原理是，提取体系性质不同时，物质进入双水相体系后，由于表面性质、电荷作用和各种作用力(如疏水键、氢键、离子键等)的存在和环境因素的影响，上下相的浓度不同。ATPE的基本原理：ATPE的基本原理、常用的双水相系：ATPE的基本原理

5、、高分子化合物/高分子化合物系：聚乙二醇(PEG) /葡聚糖(Dextran )高分子化合物/无机盐系：硫酸盐系。 常见的高分子/无机盐系为： PEG/硫酸盐或磷酸盐系。常用的双水相体系：ATPE的基本原理，PEG=聚三亚甲基二醇，Kpi=磷酸钾，DX=葡聚糖，常用的双水相体系：ATPE的基本原理，PEG/Dx体系通常是生物的大分子，膜因为PEG/无机盐系的提取特性高，葡聚糖的价格高。ATPE的基本原理，各种类型的双水相体系，相图：相平衡时的物质体系的组成，温度和压力的关系，ATPE的基本原理，相图：相平衡时的物质体系的组成，温度和压力的关系，ATPE的基本原理，双节线(bi-nodal )

6、:图中的曲线。 双节线以下的区域为均相区，以上的区域为二相区，ATPS。 泰线(tie line ) :连接双节点线上的两点的直线。 k点： k点是临界点，表示没有二相位差。 相图：相平衡时的物质体系的组成，温度和压力的关系，ATPE的基本原理，体系线反映的信息杠杆规则：体系线的各点组成相同，分为体积不同的两相。 两相体积遵循杠杆规则性质的差异：线的长度是测量两相间相对差异的尺度，线越长，两相间性质的差异越大，相反越小，影响双水相萃取的因素、ATPE的基本原理、ATPE的基本原理、聚合物分子量的影响：对某一相系如果高分子化合物取代低分子量的同种高分子化合物，则提取的高分子物质，例如蛋白质、核酸

7、、细胞粒子等，有利于分配到低分子量高分子化合物侧. 影响双水相萃取的因素、ATPE的基本原理、聚合物分子量的影响：如果使用Dextran 500(MW 500 000 )代替Dextran 40(MW 40 000 )，则下相高分子量体的分子量变大，提取的低分子量物质，例如细胞色素c分配系数的增加不明显但是，提取的大分子量物质，例如过氧化氢酶的分配系数，会增大到原来的67倍。 影响双水相提取的因素、ATPE的基本原理、pH值的影响：改变两相的电位差，如体系pH值和蛋白质的等电点差越大，蛋白质就越被分配到两相中变得不均匀。 pH值的变化也影响磷酸盐解离的程度，引起构成体系的物质的电变化，使分离的

8、物质的电荷变化，也影响分配的进行。 影响双水相萃取的因素，ATPE的基本原理，离子环境影响蛋白质在两相体系中的分配，为：双水相聚合物体系，加入电解质后，阴阳离子在两相间有不同的分配。 同时，由于电中性的制约，存在通过相界面的电位差(Donnan电位)，它是影响电荷的电分子，例如蛋白质和核酸等分配的主要因素。 影响双水相萃取的因素，ATPE的基本原理，例如DNA萃取时离子成分的微小变化，使DNA从一相几乎完全转移到另一相。ATPE的基本原理，离子液体BmimPF6直接提取DNA，ATPE的基本原理，基于离子液体BmimPF6的双水相体系直接提取牛血清蛋白质。 双水相的特征、ATPE的特征、生物物

9、质、天然物、抗生素等的提取、精制方面的优势： (1)含水量高(70%90% )，在接近生理环境的系统中进行提取，避免生物活性物质的失活和变性。 (2)可以从含有菌体的发酵液或培养液中直接提取必要的蛋白质(或酶)，可以直接提取细胞内酶，避免破碎和过滤等工序。 双水相的特征、ATPE的基本原理、(3)分相时间短，自然分相时间通常为5min15 min。 (4)界面张力小(10-7 10-4mN/m )，有利于两相间的质量传递。 (5)无有机溶剂残留问题，高分子化合物不易挥发，对人体无害。 双水相的特征、ATPE的基本原理、(6)大量杂质可随固体物质一起去除。 (7)工艺扩大和连续操作方便，可与后续

10、精制工序直接连接，无需特别处理。 (8)操作条件温和，在常温常压下进行。(9)亲和双水相提取技术提高了分配系数和提取的选择性。 双水相的特征、ATPE的基本原理、该技术在应用方面取得了很大进展，但大部分是基于实验的，至今还未能完全从理论上解释双水相系统的形成机理和生物分子在系统中的分配机理。双水相的特点、ATPE的基本原理、不足点：易乳化、聚合物成本高、分离效率低等，双水相萃取的应用、ATPE的基本原理、双水相系统的平衡时间短、含水量高、表面张力低等，为生物活性物质提供了温和的分离环境。 操作简单，经济实惠，容易扩大。 报告显示，系统可以从10ml直接扩大到1m3规模(105倍)，但各种试验参

11、数可以成比例扩大，产量不降低。 双水相提取的应用，ATPE的基本原理，英英释义，1，蛋白质，酶的纯化，2，多肽的分离纯化，3，核酸的分离纯化，4，其他分离纯化，双水相提取的应用，ATPE的基本原理，主要是蛋白质，酶，病毒，脊髓病毒和线病毒的纯化，核酸，DNA 双水相提取的应用，ATPE的基本原理，1 )蛋白质，酶的纯化，2 )多肽的分离纯化，双水相提取的应用，ATPE的基本原理，目前用该方法纯化的酶已达到数十种，其分离过程也相当规模，I-Horng Pan等人报道了PEG1500/利用NaH2PO4系统从三羟异黄酮发酵液中分离纯化-氧化酶，主要分配给下相、下相酶的活性回收率96.3%、纯化倍数

12、33。 以ATPE的基本原理、蛋白质的分离为例说明双水相分离过程的原则流程：包括三阶段双水相分离，第一阶段：选择的条件将蛋白质产物分配到富PEG的上相，细胞碎片和杂质蛋白质等进入下相。 以ATPE的基本原理、蛋白质的分离为例说明双水相分离过程的原则流程：包括三阶段双水相分离，第二阶段：分相后在上相加入盐形成双水相体系，核酸和多糖类被分配到富盐的下相，杂质、蛋白质也进入下相，必要的蛋白质再次在富PEG上以ATPE的基本原理、蛋白质的分离为例，双水相分离过程的原则流程：第三步：分相后的上相中加入盐形成双水相体系。 在这个步骤中，为了使蛋白质进入富盐下相，从大量的PEG中分离出来。 蛋白质、盐和PE

13、G的分离可以使用超滤、色谱、离心等技术。ATPE的应用，双水相提取的应用，ATPE的应用，ATPE的应用，3 )核酸的分离纯化，ATPE的应用，4 )病毒、细胞、细胞的分离，ATPE的应用，4 )病毒、细胞、细胞的分离，双水相提取的应用，atte 谢涛等人利用由PEG 4000/K2HPO4组成的双水相体系从三七中提取三七皂甙，回收率为96 %。 双水相萃取的应用，ATPE的应用，5 )药材成分的提取(1)将peg和K2HPO4配合到一定浓度的浓溶液中(2)常温下，将三七浓缩液放入10ml的离心试管中，加入一定体积的物质浓溶液，振荡后用离心分离机以一定转速离心5min使其分离，双水相萃取的应用

14、5 )生药成分的提取(3)分别读取上下相体积，对上下相中三七总皂甙的含量进行了采样分析。 双水相提取的应用，ATPE的应用，5 )生药成分的提取，双水相提取的应用，ATPE的应用，5 )生药成分的提取，ATPE的应用，ATPE的应用，6 )双水相提取分析，黄毒苷的免疫测定，双水相提取的应用，ATPE的应用在聚乙二醇2000/硫酸/偶氮(shen四声) (iii )双水相系中，分离Ti ()和Zr (锆gao) ()，双水相萃取的应用，ATPE的应用，7 )稀有金属/贵金属分离是在各60 ml分液漏斗中加入2 ml不同pH的缓冲溶液，用0. 6 ml偶氮地址iii溶液，用水将5ml peg溶液和

15、一定量的金属离子溶液定容在10ml，再加入2g固体(NH4) 2SO 4，振动3 5min静置，两相层清楚后，将下层水相将双水相萃取的应用、ATPE的应用、7 )稀有金属/贵金属分离、双水相萃取的发展、ATPE的发展、1 )廉价双水相系统的开发、2 )与双水相同的其他分离技术相结合，可提高分离效率，使双水相萃取技术具有更高的生命活力！ 双水相提取的发展、ATPE的发展、双水相体系的比较、双水相提取的发展、ATPE的发展、变性淀粉PPT-PEG体系用于从发酵液中分离过氧化氢酶、-半乳糖苷酶等。 蛋白质的溶解度大。 粘度小。 价格便宜。 实现了双水相萃取的发展、ATPE的发展、(1)温度诱导相分离、磁场作