雙水相萃取

雙水相萃取對於傳統有機相-水相的溶劑萃取來說是個全新的替代品。

當兩種聚合物、一種聚合物與一種親液鹽或是兩種鹽（一種是離散鹽且另一種是親液鹽）在適當的濃度或是在一個特定的溫度下相混合在一起時就形成了雙水相系統。

基本介紹

• 中文名：雙水相萃取
• 重點：放大容易
• 特點：含水量高
• 套用：蛋白質、酶的純化

操作步驟

一、重點

雙水相萃取放大容易：一般10ml離心管的實驗結果可直接放大到工業規模。具體實驗步驟：

1、配製一系列不同濃度、pH及離子強度的雙水相，每個雙水相改變一個參數。

2、加入料液，再加水使整個系統質量達到5~10g。離心管封口後充分混合。

3、1800－2000g下離心3－5min，使兩相完全分離。

4、用吸管或移液管將上相和下相分別吸出，測定上、下相中目標產物的濃度或生物活性，計算分配係數。

5、上、下兩相中目標產物的總量應與加入量對比，以檢驗是否存在沉澱或界面吸附現象，並可確認濃度或活性測定中產生的系統誤差。

6、分析目標產物的收率和純化倍數，確定最佳雙水相系統。

二、特點：

1、含水量高（70%～90%），適宜提取水溶性的蛋白質、酶等生物活性物質，且不易引起蛋白質的變性失活。2、不存在有機溶劑殘留問題。3、易於放大，各種參數可按比例放大而產物收率並不降低。這是其他分離技術無法比擬的。

萃取是在兩個液相間進行。大部分萃取採用一個是水相。另一個是有機相。但有機相易使蛋白質等生物活性物質變性。最近，發現有一些高分子水溶液（如分子量從幾千到幾萬的聚乙二醇硫酸鹽水溶液）可以分為兩個水相，蛋白質在兩個水相中的溶解度有很大的差別。故可以利用雙水相萃取過程分離蛋白質等溶於水的生物產品。

例如用聚乙二醇（PEG Mr為6000）/磷酸鉀系統從大腸桿菌勻漿中提取β-半乳糖苷酶。這是一個很有前途的新的分離方法，特別適用於生物工程得出的產品的分離。

原理

某些親水性高分子聚合物的水溶液超過一定濃度後可以形成兩相，並且在兩相中水分均占很大比例，即形成雙水相系統（aqueous two-phase system,ATPS）。利用親水性高分子聚合物的水溶液可形成雙水相的性質，Albertsson於20世紀50年代後期開發了雙水相萃取法（aqueous two-phase extraction），又稱雙水相分配法。20世紀70年代,科學家又發展了雙水相萃取在生物分離過程中的套用，為蛋白質特別是胞內蛋白質的分離和純化開闢了新的途徑。

雙水相萃取的聚合物不相容性：根據熱力學第二定律，混合是熵增過程可以自發進行，但分子間存在相互作用力，這種分子間作用力隨相對分子質量增大而增大。當兩種高分子聚合物之間存在相互排斥作用時，由於相對分子質量較大的分子間的排斥作用與混合熵相比占主導地位，即一種聚合物分子的周圍將聚集同種分子而排斥異種分子，當達到平衡時，即形成分別富含不同聚合物的兩相。這種含有聚合物分子的溶液發生分相的現象稱為聚合物的不相溶性。

可形成雙水相的雙聚合物體系很多，如聚乙二醇（PEG）/葡聚糖（Dx）,聚丙二醇/聚乙二醇，甲基纖維素/葡聚糖。雙水相萃取中採用的雙聚合物系統是PEG/Dx，該雙水相的上相富含PEG，下相富含Dx。另外，聚合物與無機鹽的混合溶液也可以形成雙水相，例如，PEG/磷酸鉀（KPi）、PEG/磷酸銨、PEG/硫酸鈉等常用於雙水相萃取。PEG/無機鹽系統的上相富含PEG,下相富含無機鹽。

生物分子的分配係數取決與溶質於雙水相系統間的各種相互作用，其中主要有靜電作用、疏水作用和生物親和作用。因此，分配係數是各種相互作用的和。

體系分類

高聚物/高聚物雙水相體系　高聚物/無機鹽雙水相體系 　低分子有機物/無機鹽雙水相體系 　表面活性劑雙水相體系

套用

1、蛋白質、酶的純化

2、多肽的分離純化

3、核酸的分離純化