反胶束技术及其应用.doc

仲恺农业技术学院学报 ,13 (4) :52～57 ,200 仲恺农业技术学院学报 ,13 (4) :52～57 ,2000 J ournal of Zhongkai Agrotechnical College 文章编号 :1006 - 0774 (2000) 04 - 0052 - 06 反胶束技术及其应用 陈海光 , 成 坚 (仲恺农业技术学院食品科学系 , 广东 广州 510225) 摘要 : 反胶束是表面活性剂在非极性溶剂中形成的与正常胶束结构相反的含水聚合体 . 反胶束技 术可用于非极性体系中极性物质的分离 ,也可用于酶的固定化 ,目前主要用于生物大分子物质的 分离 ,是一种新型的生物分离技术 . 就该技术的原理 、方法 、应用及最新研究进展进行了介绍 . 关键词 : 反胶束 ;萃取 ;酶固定化 中国分类号 : Q814. 1 文献标识码 : A 随着现代生物工程技术的不断发展 ,传统的溶剂萃取方法难以满足生化分离的要求 ,而 反胶束萃取技术的发展 ,为解决这一难题提供了一个可靠的途径. 1977 年 ,Luisi 等人首先提 出用反胶束萃取蛋白质的概念. 20 世纪 80 年代 ,生物化学家对反胶束萃取蛋白质的原理及 工艺条件作了深入的研究 . 反胶束萃取技术由于具有成本低 ,溶剂可重复利用 ,萃取率高 ,条 件温和 ,不会引起蛋白质和酶变性 ,操作简便等优点 ,到 20 世纪 90 年代成为生物工程的热 门技术1 . 在另一方面 ,反胶束酶系统在生物反应中的催化作用研究也取得了较大进展 ,对 反胶束酶系统中酶的定位和结构 、酶的动力学特征 、催化活性和稳定性等方面的基础理论研 究 ,为进一步拓宽反胶束技术的应用领域打下了良好基础. 反胶束技术原理 1 反胶束或称逆胶束 ( Reversed micelle) 是表面活性剂分散于连续的有机相中自发形成的 与正常胶束结构相反的一种含水聚合体. 常用于形成反胶束的表面活性剂有 AOT( 磺基琥珀 酸二辛酯钠盐) ,CTAB (氯化三辛基甲基铵) 等 ,而有机溶剂通常可用异辛烷 、环己烷 、四氯化 碳 、苯等2 1 在反胶束中 ,组成反胶束的表面活性剂的极性基团朝内形成一个内表面 ,与平衡 离子和水一起构成一个极性核心 ,称为“水池”( Water pool ) . 极性分子可溶于这个水池中. 蛋 白质就是被溶解于“水池”中而被分离萃取. 酶也可以被固定在反胶束的“水池”中进行催化 作用. 2 反胶束技术操作方法 211 反胶束体系的形成方法 形成含有蛋白质反胶束的方法有 3 种3 : (1) 相转移法. 将含有蛋白质的水溶液与含表 收稿日期 : 2000 - 03 - 07 作者简介 : 陈海光 (1965 - ) ,男 ,广东广宁人 ,讲师 1 面活性剂的 有 机 相 接 面活性剂的 有 机 相 接 触 , 在 缓 慢 搅 拌 下 , 部 分 蛋 白 质 移 入 有 机 相 中 , 直 到 萃 取 平 衡 状 态 (图 1a) ; (2) 溶解法. 对于水不溶性蛋白质 ,将含水的反相微胶束有机溶剂与蛋白质固体粉 未一齐搅拌 ,形成含蛋白质的反胶束 (图 1b) ; (3) 注入法. 向含有表面活性剂的有机相中注 入含蛋白质的水溶液 (图 1c) 1 图 1 制备含蛋白质反胶束的 3 种方法 Fig 1 Three prepared methods of reversed micelles system 图 2 反胶束萃取蛋白质示意图 Fig 2 Processing of extracting protein by reversed micelles system 2 . 2 影响反胶束体系形成的因素 一般认为 ,蛋白质在反胶束中的溶解作用 ,与蛋白质的表面电荷同反胶束的内表面电荷 间的静电作用 ,以及反胶束的大小有关 . 所以 ,任何可以增强这种静电作用或导致形成较大 反胶束的因素 ,均有助于蛋白质在反胶束中的溶解4 . 实验表明 ,影响反胶束形成的因素有 表面活性剂的种类和浓度 、体系中水分的含量 、水相的酸碱度 、水相的离子强度以及蛋白质 分子大小等3 . 3 反胶束技术的应用 3 . 1 蛋白质的萃取分离 蛋白质的萃取过程是一个协同过程. 即在宏观两相 ( 水相和有机相) 界面的表面活性剂 层 ,同邻近的蛋白质发生静电作用 ,蛋白质进入反胶束的内部 ,然后含蛋白质的反胶束再扩 散进入有机相 ,从而实现对蛋白质的萃取. 图 2 表示蛋白质萃取过程和萃取后的情况3 . 改 变此体系水相的条件 (例如 p H 值 、离子强度等) 又可以使蛋白质由有机相重新返回水相 ,实 现