双水相萃取法

双水相萃取法的应用及研究进展

摘要:双水相萃取技术作为一项新的分离技术日益受到重视，它与传统的萃取及其它分离技术相比具有操作条件温和、处理、量大、易于连续操作等优点，从而使其能广泛应用于生物分离工程中。本文介绍了双水相的形成、双水相萃取技术的基本原理以及影响物质分配系数的因素。同时对双水相萃取技术的研究进展及其应用进行了综述。

关键词：双水相萃取 分离纯化 进展

一：方法

随着基因工程、蛋白质工程、细胞培养工程、代谢工程等高新技术研究工作的广泛开展，各种高附加值的生化新产品不断涌现，对生化分离技术也提出了越来越高的要求。包括精馏、吸收、萃取、蒸发、结晶在内传统的分离技术有三大特点:分离过程伴随有相的变化;筛分过程不能实现分子级别的分离;精制过程成本极高，这些特征对于节约能源、生物分离、环境保护、资源开发、替代能源、高纯材料等当代化学工程与科学技术发展不相适应。围绕以上几个问题的讨论就构成了分离技术研究与发展的主流，即新型分离技术产生的背景。双水相萃取技术始于20世纪60年代，从1956年瑞典伦德大学Albertsson发现双水相体系[2]到1979年德国GBF的Kula等人将双水相萃取分离技术应用于生物产品分离，虽然只有20多年的历史，但由于其条件温和，容易放大，可连续操作，目前，已成功的应用于蛋白质、核酸和病毒等生物产品的分离和纯化，双水相体系也已被成功的应用到生物转化及生物分析中。

双水相现象是当两种聚合物或一种聚合物与一种盐溶于同一溶剂时，由于聚合物之间或聚合物与盐之间的不相溶性，使得聚合物或无机盐浓度达到一定值时，就会分成不相溶

的两相，因使用的溶剂是水，因此称为双水相原则上，无论是天然的还是合成的亲水聚合物，绝大多数在与另一种聚合物水溶液混合时都可分成两相，构成双水相体系。

双水相萃取与水一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。

二：讨论

双水相萃取是一项可以利用不复杂的设备，并在温和条件下进行简单的操作就可获得较高收率和有效成分的新型分离技术。因此，广泛应用于生物化学、细胞生物学和生物化工等领域。然而有关双水相分配的基础研究还不够，工业化的一些关键问题还没有解决。为此，有必要加强这方面的基础研究，解决大规模萃取生物活性物质的工艺条件和设备方面的问题，促进双水相萃取技术的不断发展。

影响双水相萃取的因素比较复杂，主要包括静电作用、疏水作用和界面张力等。通过对各个因素的调节，可以极大地提高蛋白质的选择性，达到向一相富集的目的。A 1}'帅的组分性质千差万别，从晶体到无定形聚合物、从非极性到极性、从电解质到非电解质、从无扫L小分子到有扫L高分子甚至生物大分子，这些都不可避免地造成理论计算的复杂性，以至

于现在还没有一套比较完善的理论来衡量各个影响因素之问的关系和解释生物大分子

在体系中的分配扫L理.有关A丁PS分配模型的研究中，较为成功的有的渗透维里模型，以及晶格模型。前者在预测聚合物的成相行为和蛋白质的分配上有较高的准确度;后者在粒子的能量概念上很好地拟合了实验数据，得出蛋白质分配的基本驱动力。蛋白质分配焙驱动力由两部分组成:一是蛋白质和其它组分格子的直接相互作用，另外，就是构成相的组分(溶质除外，比如蛋白质)由纯组分到混为一相所需的总的焙值，即相的“自身能量”。直接相互作用项为负值，则蛋白值更易分配到该相中，具有较高“自身能量”的相也使蛋白质更容易进入。混合嫡也会促使蛋白质进行不平衡分配，在没有焙的影响卜，蛋白质更易分配到具有更高分子密度的相中等从寸展理论出发，用把相问电势表达为上卜相浓度差的二次函数来关联分配系数的方法，提出了能对肤和蛋白质在非离子型聚合物/非离子型聚合物冰体系的分配系数很好关联的模型通过引入对聚合物水溶性和预分离物质(氨基酸、肤、蛋白质)的水化壳进行掐述的因子得到了改进的膜型，此模型很好地模拟了73种由组成的相平衡和分配系数.完善液液平衡理论，用掐述分配行为的因子来修正液液平衡理论的热力学模型，建立和完善双水相萃取机理的理论仍是研究的重点和难点。

新型功能双水相体系是指高聚物易于回收或操作简便的双水相体系随着双水相技术研究的不断深入，新的双水相体系表而活性剂表而活性剂水体系、普通有机物无机盐水体系、双水相胶束体系等体系相继被发现。

三：结果

双水相萃取技术是近年来新发展起来的分离技术，所需设备简单、条件温和、易于操作，且可以获得较高的收率和较纯的有效成分，与常规的有机溶剂萃取技术相比较，最大的优势在于可保持生物物质的活性及构象，因此在生物工程、药物分析、环境科学等方面有着广阔的应用前景。然而，相关研究和应用还不够深入，一些技术难题还有待解决。双水相萃取技术的发展趋势为:(1)解决易乳化、相分离时间长、成相聚合物的成本较高、水溶

性高聚物粘度较大且不易定量控制等问题;(2)开发新型优质的双水相体系;(3)进一步拓宽应用领域;(4)与其它技术结合的多元化利用。

参考文献：

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