2.3反胶团萃取 反胶团( reversed micelles)是两性表面活性 剂在非极性有机溶剂中亲水性基团自发地向 内聚集而成的,内含微小水滴的,空间尺度 仅为纳米级的集合型胶体。是一种自我组织 和排列而成的,并具热力学稳定的有序构造。 2005-3-28
2005-3-28 1 2.3 反胶团萃取 ▪ 反胶团（reversed micelles）是两性表面活性 剂在非极性有机溶剂中亲水性基团自发地向 内聚集而成的，内含微小水滴的，空间尺度 仅为纳米级的集合型胶体。是一种自我组织 和排列而成的，并具热力学稳定的有序构造
反胶团的微小界面和微小水相具有两个特异性功能: ①具有分子识别并允许选择性透过的半透膜的功能; ②在疏水性环境中具有使亲水性大分子如蛋白质等保 持活性的功能。 因此,反胶团可作为 生物膜的简化模型; 作为显示酶类性质的一种模型进行基础性研究; 作为具有新型功能的疏水性反应场; 作为酶和微生物的一种新型的固定化方法; 作为微小型的生物反应器; 在生物技术领域中作为生理活性物质以及生物活性大 分子的特异性分离场(分离、浓缩等方法) 2005-3-28
2005-3-28 2 ▪ 反胶团的微小界面和微小水相具有两个特异性功能： ①具有分子识别并允许选择性透过的半透膜的功能； ②在疏水性环境中具有使亲水性大分子如蛋白质等保 持活性的功能。 ▪ 因此，反胶团可作为 ▪ 生物膜的简化模型； ▪ 作为显示酶类性质的一种模型进行基础性研究； ▪ 作为具有新型功能的疏水性反应场； ▪ 作为酶和微生物的一种新型的固定化方法； ▪ 作为微小型的生物反应器； ▪ 在生物技术领域中作为生理活性物质以及生物活性大 分子的特异性分离场（分离、浓缩等方法）
231反胶团萃取技术的特点 反胶团萃取技术的突出优点 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表面活性剂往往具有细胞破壁功效,可直接 从完整细胞中提取具有活性的蛋白质和酶; ⑤成本低,溶剂可反复使用等。 2005-3-28
2005-3-28 3 2.3.1 反胶团萃取技术的特点 ▪ 反胶团萃取技术的突出优点 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表面活性剂往往具有细胞破壁功效，可直接 从完整细胞中提取具有活性的蛋白质和酶； ⑤成本低，溶剂可反复使用等
2.3.2反胶团的形成 反胶团的构造 当向水溶剂中加入表面活性剂时,如表面活性剂的 浓度超过一定的数值时,形成正胶团( norma micelle)。 当向非极性溶剂中加入一定量的表面活性剂时,会 形成反胶团或反向胶团( reversed micelles)。 在反胶团中有一个极性核心,它包括由表面活性剂 极性端组成的内表面、平衡离子和水,被称之为 “水池”( water pool)。这个“水池”具有极性, 可以溶解具有极性的分子和亲水性的生物大分子 2005-3-28
2005-3-28 4 2.3.2 反胶团的形成 ▪ 反胶团的构造 ▪ 当向水溶剂中加入表面活性剂时，如表面活性剂的 浓度超过一定的数值时，形成正胶团（normal micelle）。 ▪ 当向非极性溶剂中加入一定量的表面活性剂时，会 形成反胶团或反向胶团（reversed micelles）。 ▪ 在反胶团中有一个极性核心，它包括由表面活性剂 极性端组成的内表面、平衡离子和水，被称之为 “水池”（water pool）。这个“水池”具有极性， 可以溶解具有极性的分子和亲水性的生物大分子
常用的表面活性剂 AOT( Aerosol oτ),其化学名称是琥珀酸二(2 乙基己基)酯磺酸钠( Sodium di-2- ethyl--g hexylsulfosuccinate),结构式下 CH3 CH2 CH2C0OCH2"CHCH2-CH2-CH2-CH3 CH-CCOCH2CHCH2-CH2CH2--CH3 SO CH3 CTAB(溴代十六烷基三甲铵)、 TOMAC(氯化三 辛基甲铵)、PTEA(磷脂酰乙醇胺) 常用的非极性有机溶剂 有环己烷、庚烷、辛烷、异辛烷、己醇、硅油等 2005-3-28
2005-3-28 5 ▪ 常用的表面活性剂 ▪ AOT（Aerosol OT），其化学名称是琥珀酸二（2- 乙基己基）酯磺酸钠（Sodium di-2-ethylhexylsulfosuccinate），结构式下 ▪ CTAB（溴代十六烷基三甲铵）、TOMAC（氯化三 辛基甲铵）、PTEA（磷脂酰乙醇胺）。 ▪ 常用的非极性有机溶剂 ▪ 有环己烷、庚烷、辛烷、异辛烷、己醇、硅油等
反胶团的物理化学特性 CMc critical micelle concentration 01~10mmoL的范围内。 反胶团含水率W W用水和表面活性剂的浓度之比来定义,即 W=c水/C表 W是个非常重要的参数,W大,反胶团的半径越 大 反胶团“水池”中的水与普通水差异大。当W<6 8时,微水相中的水分子被表面活性剂亲水性基团强 烈地束缚,其表观粘度可增大到普通水粘度的50倍 且疏水性非常强。另外,其冰点通常低于0℃C。这 部分水实际上起着使表面活性剂的亲水性基团水合 化的作用。因为这一部分水被牢固地束缚着,所以 度很犬,流动性很差。 2005-3-28
2005-3-28 6 ▪ 反胶团的物理化学特性 ▪ CMC （critical micelle concentration） 0.1～1.0 mmol/L的范围内。 ▪ 反胶团含水率W ▪ W用水和表面活性剂的浓度之比来定义，即 W＝c水／c表 ▪ W是个非常重要的参数，W越大，反胶团的半径越 大。 ▪ 反胶团“水池”中的水与普通水差异大。当W＜6～ 8时，微水相中的水分子被表面活性剂亲水性基团强 烈地束缚，其表观粘度可增大到普通水粘度的50倍， 且疏水性非常强。另外，其冰点通常低于0℃。这一 部分水实际上起着使表面活性剂的亲水性基团水合 化的作用。因为这一部分水被牢固地束缚着，所以 粘度很大，流动性很差
在AOT反胶团中,水合化一分子AOT需要 6~8个水分子,而其他水分子则不受束缚, 可与普通水一样自由流动,所以当W>16时 “水池”中的水逐渐接近主体水相粘度,胶 团内也形成双电层 图2-14胶团变化示意图 2005-3-28
2005-3-28 7 ▪ 在AOT反胶团中，水合化一分子AOT需要 6～8个水分子，而其他水分子则不受束缚， 可与普通水一样自由流动，所以当W＞16时， “水池”中的水逐渐接近主体水相粘度，胶 团内也形成双电层。 图2-14 胶团变化示意图
反胶团的制备 1.液液接触法 即将含蛋白质的水相与含表面活性剂的有机相接触。 2注入法 将含有蛋白质的水溶液直接注入到含有表面活性剂的 非极性有机溶剂中去。这种方法的过程较快并可控制 反胶团的平均直径和含水量 3溶解法 对非水溶性蛋白质可用该法。将含有反胶团(W= 3~30)的有机溶液与蛋白质固体粉末一起搅拌,使 蛋白质进入反胶团中,该法所需时间较长。含蛋白质 的反胶团也是稳定的 2005-3-28
2005-3-28 8 ▪ 反胶团的制备 1.液液接触法 ▪ 即将含蛋白质的水相与含表面活性剂的有机相接触。 2.注入法 ▪ 将含有蛋白质的水溶液直接注入到含有表面活性剂的 非极性有机溶剂中去。这种方法的过程较快并可控制 反胶团的平均直径和含水量。 3.溶解法 ▪ 对非水溶性蛋白质可用该法。将含有反胶团（W＝ 3～30）的有机溶液与蛋白质固体粉末一起搅拌，使 蛋白质进入反胶团中，该法所需时间较长。含蛋白质 的反胶团也是稳定的
注入法 溶解法 液液接触法 2005-3-28 图2-15蛋白质溶解方式示意图
2005 - 3 -28 图 2 -15 蛋白质溶解方式示意图 9
2.33反胶团萃取蛋白质的基本原理 反胶团萃取是有机相-水相间的分配萃取。 是从主体水相向溶解于有机溶剂相中反胶团微水相 中的分配萃取 同时也是一个 T 浓缩操作。 有机相 目三 改变水相条件 反胶東 水相 可实现反萃取。 表面活性剂了k 蛋白质 2005-3-28 图2-16反胶团萃取蛋白质的示意图 10
2005-3-28 10 2.3.3 反胶团萃取蛋白质的基本原理 ▪ 反胶团萃取是有机相-水相间的分配萃取。 ▪ 是从主体水相向溶解于有机溶剂相中反胶团微水相 中的分配萃取。 ▪ 同时也是一个 浓缩操作。 ▪ 改变水相条件 可实现反萃取。 图2-16 反胶团萃取蛋白质的示意图