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双水相萃取别离技术的研究进展及应用
学院:化学与生物工程学院专业:化学工程与工艺
学生:鸣昊年级: 2012级
学号:201207547 指导教师:西
摘要双水相萃取技术是一种新兴的生物别离技术,近年来开展迅猛,因其与传统的液液萃取方法相比有其独特的优点,故双水相萃取技术的开展和应用受到了越来越多的研究专家的重视。本文综述了双水相萃取技术的根本原理、特点及应用,并对双水相萃取技术现阶段存在的问题和未来开展趋势做出简单论述。
关键词双水相体系萃取技术别离技术
1 前言
近年来,随着别离技术在生命科学、天然药物提纯及各类抗生素药物生产等方面应用的需求和开展,一种新型的液液别离技术—双水相萃取技术应运而生。双水相萃取技术又称水溶液两相分配技术,是利用组分在两水相间分配的差异而进展组分的别离提纯的技术。由于双水相萃取别离过程具有条件温和、可调节因素多、易于放大、可连续操作且不存在有机溶剂残留等优点,已被广泛用于生物物质的别离和提纯。在1956年,瑞典的Albertsson首次运用了双水相萃取技术来提取生物物质,开场对ATPS(双水相系统)进展比较系统的研究,测定了许多ATPS的相图,考察了蛋白质、核酸、病毒、细胞及细胞颗粒在ATPS中的分配行为,为开展双水相萃取技术打下了坚实的根底。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,是一项拥有广阔应用前景的新型别离技术。本文将就双水相萃取技术的原理、应用和开展情况作一简述。
2 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。当萃取体系的性质不同时,物质进入双水相体系后,由于外表性质、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。溶质(包括蛋白质等大分子物质、稀有金属以及贵金属的络合物、中草药成分等)在双水相体系中服从Nernst[ 1]分配定律:K= C上/ C下〔其中K为分配系数,C上和C下分别为被别离物质在上、下相的浓度〕系统固定时,分配系数为一常数,与溶质的浓度无关。当目标物质进入双水相体系后,在上相和下相间进展选择性分配,这种分配关系与常规的萃取分配关系相比,表现出更大或更小的分配系数。如各种类型的细胞粒子、噬菌体的分配系数都大于100或者小于0101,因此为物质别离提供了可能。水溶性两相的形成条件和定量关系常用相图来表示,以PEG/ Dextran体系的相图为例(图1[2 ] ),这两种聚合物都能与水无限混合,当它们的组成在图1曲线的上方时(用M点表示)体系就会分成两相,分别有不同的组成和密度,轻相(或称上相)组成用T点表示,重相(或称下相)组成用B表示。C为临界点,曲线TCB称为结线,直线TMB称为系线。结线上方是两相区,下方是单相区。所有组成在系统上的点,分成两相后,其上下相组成分别为T 和B。M点时两相T和B的量之间的关系服从杠杆定律,即T和B相重量之比等于系线上MB与MT的线段长度之比。
图1 PEG/ Dextran体系的相图
3 双水相萃取体系的特点[2]
双水相萃取成为新兴生物技术产业研究的热点,主要是该技术对于生物物质的别离和纯化表现出特有的优点和独有的技术优势。双水相体系萃取技术具有如下特点:
(1) 双水