第四章 反相微胶团萃取技术精选文档.ppt

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1、第四章 反相微胶团萃取技术本讲稿第一页，共五十三页反胶束的优点极性“水核”具有较强的溶解能力。生物大分子由于具有较强的极性，可溶解于极性水核中，防止与外界有机溶剂接触，减少变性作用。由于“水核”的尺度效应，可以稳定蛋白质的立体结构，增加其结构的刚性，提高其反应性能。本讲稿第二页，共五十三页 反胶束萃取优点：具有成本低、溶剂可反复使用、萃取率和反萃取率都很高等突出的优点。此外，反胶束萃取还有可能解决外源蛋白的降解，即蛋白质(胞内酶)在非细胞环境中迅速失活的问题，而且由于构成反胶束的表面活性剂往往具有溶解细胞的能力，因此可用于直接从整细胞中提取蛋白质和酶。本讲稿第三页，共五十三页一、反胶束萃取原理

2、和制备1 基本原理基本原理表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶束浓度(CMC)时，便形成聚集体,称为正常胶束；表面活性剂溶于有机溶剂，当浓度大于临界胶团浓度时，会在有机相中形成聚集体,称为反胶束。反胶束中极性头朝内，非极性尾朝外排列形成亲水内核，称为“水池”。萃取时，待萃取的原料液以水相形式与反胶束体系接触，调节各种参数，使其中要提取的物质以最大限度转入反胶束体系(前萃取)，后将含该物质的前萃液与另外一个水相接触。再次调节pH、离子强度等参数分出要提取物质。本讲稿第四页，共五十三页2 体系性质体系性质反胶束体系的性质常用参数W0(或R)，与N 来表示，其中W0为水与表面活性剂的摩尔比，是增溶

3、水相对总体积的浓度，N是组成每个反胶束微粒的表面活性剂分子个数(聚焦数)。当W0一定时，与N 决定了胶束微粒的相对浓度，其中最重要的参数为W0。本讲稿第五页，共五十三页W0 反映的是反相微胶团中的水分含量，是非极性溶剂中的水浓度和表面活性剂浓度之比。即：W0=H2O/表面活性剂。W0 越大反相微胶团内水分越多，形成的反相微胶团半径越大，能溶解的水溶性成分就越多。因此，W0 大小可以反映出反相微胶团的大小和溶解能力。本讲稿第六页，共五十三页3 增溶动力学增溶动力学蛋白质在反胶束中增溶，普遍认为动力是蛋白质表面的电荷与形成反胶束内表面的表面活性剂极性头之间的静电引力，如AOT(丁二酸-2-乙基已基

4、酯磺酸钠)/异辛烷形成的反胶束中，AOT是阴离子表面活性剂。当原料样pH pI 则增溶小。离子强度也有类似现象，很多研究表明蛋白质与表面活性剂间的疏水作用也有很大作用。反胶束中，酶的动力学与水中相似，只是由于酶与表面活性剂作用，底物分配和交换，因而Km(米氏常数)Kcat(转换数)是复杂的多变量函数。本讲稿第七页，共五十三页4 制备方法制备方法目前常用转移法、注入法、溶解法制备反胶束体系。相转移法：将含有生物大分子的水相与溶解有表面活性剂的有机相接触，缓慢搅拌，在形成反相微胶团的同时，其中的生物大分子就转入到反相微胶团中，直到萃取处于平衡状态。见书P37图4-4a。本讲稿第八页，共五十三页注入

5、法：将含有生物大分子的水溶液注入到含有表面活性剂的有机相中，从而实现萃取过程。见书P37图4-4b。溶解法：常用于固体粉末中的生物大分子或不溶于水的生物大分子的分离。操作过程是先制备好含水（w0=330左右）的反相微胶团的有机溶液，然后把含有生物大分子的固体粉末加入并搅拌，生物大分子慢慢的就可进入到反相微胶团内的水中心而达到分离萃取效果。见书P37图4-4c。本讲稿第九页，共五十三页二、反胶束溶液形成的条件和特性二、反胶束溶液形成的条件和特性反胶束溶液的关键因素：反胶束溶液是透明的、热力学稳定的系统。反胶束(reversed micelle)是表面活性剂分散于连续有机相中一种自发形成的纳米尺度

6、的聚集体，所以表面活性剂是反胶束溶液形成的关键。本讲稿第十页，共五十三页表面活性剂表面活性剂表面活性剂是由亲水憎油的极性基团和亲油憎水的非极性基团两部分组成的两性分子，可分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子型表面活性剂，它们都可用于形成反胶束。常用的表面活性剂及相应的有机溶剂见下表本讲稿第十一页，共五十三页在反胶束萃取蛋白质的研究中，用得最多的是阴离子表面活性剂AOT(AerosolOT，丁二酸-2-乙基己基磺酸钠)。这这种种表表面面活活性性剂剂容容易易获获得得，其其特特点点是是具具有有双双链链，极极性性基基团团较较小小、形形成成反反胶胶束束时时不不需需加加助助表表面面活活性性剂剂，

7、并并且且所所形形成成的的反反胶胶束束较较大大，半半径径为为170170nmnm，有有利利于大分子蛋白质进入。于大分子蛋白质进入。本讲稿第十二页，共五十三页(1)CTAB(cetyl-methyl-ammonium bromide)溴化十六烷基三溴化十六烷基三甲胺甲胺/十六烷基三甲基胺溴十六烷基三甲基胺溴(2)DDAB(didodecyldimethyl ammonium bromide)溴化十溴化十二烷基二甲铵二烷基二甲铵常使用的阳离子表面活性剂本讲稿第十三页，共五十三页(3)TOMAC(triomethyl-ammonium chloride)氯化三辛基氯化三辛基甲铵甲铵将将阳阳离离子子表表

8、面面活活 性性 剂剂 如如 CTABCTAB溶溶于于有有机机溶溶剂剂形形成成反反胶胶束束时时，与与AOTAOT不不同同，还还需需加加入入一一定定量量的的助助溶溶剂剂(助助表表面活性剂面活性剂)。本讲稿第十四页，共五十三页临界胶束浓度临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration CMC)临临界界胶胶束束浓浓度度,是是胶胶束束形形成成时时所所需需表表面面活活性性剂剂的的最最低低浓浓度度，用用CMC来来表表示示，这这是是体体系系特特性性，与与表表面面活活性性剂剂的的化化学学结结构构、溶溶剂剂、温温度度和和压压力力等等因因素素有有关关。CMC的的数数值值可可通通过过测测定

9、定各各种种物物理理性性质质的的突突变变(如如表表面面张张力力、渗渗透透压等压等)来确定。来确定。本讲稿第十五页，共五十三页bac胶束与反胶束的形成胶束与反胶束的形成本讲稿第十六页，共五十三页 微团：微团：微团：微团：表面活性剂的极性头朝外，疏水的尾部朝内，中间形成非极性的“核”水非极性的“核”极性“头”非极性“尾”本讲稿第十七页，共五十三页反微团：反微团：表面活性剂的极性头朝内，疏水的尾部向外，中间形成极性的“核”有机溶剂极性“头”极性的“核”非极性“尾”本讲稿第十八页，共五十三页本讲稿第十九页，共五十三页反相微胶团的形成、大小、形状，与表面活性剂的种类、浓度以及操作时的温度、压力等因素都有关

10、系。本讲稿第二十页，共五十三页 由于反胶团内存在微水池，故可溶解氨基酸、肽和蛋白质等生物分子，为生物分子提供易于生存的亲水微环境。因此，反胶团萃取可用于氨基酸、肽和蛋白质等生物分子的分离纯化，特别是蛋白质类生物大分子。关于反胶团溶解蛋白质的形式，有人提出了四种模型，如图所示。其中(a)为水壳模型，蛋白质位于水池的中心，周围存在的水层将其与反胶团壁(表面活性剂)隔开；(b)蛋白质分子表面存在强烈疏水区域，该疏水区域直接与有机相接触；(c)蛋白质吸附于反胶团内壁；(d)蛋白质的疏水区与几个反胶团的表面活性剂疏水尾发生相互作用，被几个小反胶团所“溶解”。表面性质不同的蛋白质可能以不同的形式溶解于反胶

11、团相，但对于亲水性蛋白质，目前普遍接受的是水壳模型。二、反胶束萃取蛋白质的基本原理二、反胶束萃取蛋白质的基本原理本讲稿第二十一页，共五十三页bcda反胶团的溶解作用反胶团的溶解作用本讲稿第二十二页，共五十三页三、影响反胶束萃取蛋白质的主要因素三、影响反胶束萃取蛋白质的主要因素 蛋白质的萃取，与蛋白质的表面电荷和反胶束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的反胶束的因素，都有助于蛋白质的萃取。影响反胶束萃取蛋白质的主要因素，见下表，只要通过对这些因素进行系统的研究，确定最佳操作条件，就可得到合适的目标蛋白质萃取率，从而达到分离纯化的目的。本讲稿

12、第二十三页，共五十三页本讲稿第二十四页，共五十三页1.1.水相水相pH值对萃取的影响值对萃取的影响 水相的pH值决定了蛋白质表面电荷的状态、从而对萃取过程造成影响。只有当反胶束内表面电荷，也就是表面活性剂极性基团所带的电荷与蛋白质表面电荷相反时，两者产生静电引力，蛋白质才有可能进入反胶束。故对于阳离子表面活性剂、溶液的pH值需高于蛋白质的pI值，反胶束萃取才能进行；对于阴离子表面活性剂，当pHpI时，萃取率几乎为零，当pHpI时，萃取率急剧提高.对不同相对分子质量的蛋白质，pH值对萃取率的影响有差异性，当蛋白质相对分子质量增加时，只有增大(pH-PI)值的绝对值，相转移才能顺利完成，如-糜蛋白

13、酶(相对分子质量为25000)的萃取率在pH值低于pI值2-4时达到最高，而牛血清蛋白(相对分子质量为68000)在相同的系统中根本不发生相转移。本讲稿第二十五页，共五十三页这种差异性可解释为：对于包含大蛋白分子的反胶束，其尺寸远大于“空核”的反胶束，萃取时势必要消耗较多的能量，这些能量只能通过较强的静电相互作用得到补偿。用调节pH的作用来增加蛋白质分子表面电荷的方法，正是达到增强静电作用的一条途径。对那些尺寸小于“空核”的反胶束中水体积的蛋白质，只要其所携带的净电荷与表面活性剂电性相反，萃取就能发生。蛋白质的相对分子质量Mr与(pH-pI)绝对值呈线性关系这种关系，对阴离子及阳离子表面活性剂

14、所形成的反胶束体系同样适用。本讲稿第二十六页，共五十三页本讲稿第二十七页，共五十三页2.2.离子强度对萃取率的影响离子强度对萃取率的影响 离子强度对萃取率的影响主要是由离子对表面电荷的屏蔽作用所决定的：a.离子强度增大后，反胶束内表面的双电层变薄，减弱了蛋白质与反胶束内表面之间的静电吸引，从而减少蛋白质的溶解度；b.反胶束内表面的双电层变薄后，也减弱了表面活性剂极性基团之间的斥力，使反胶束变小，从而使蛋白质不能进入其中；c.离子强度增加时，增大了离子向反胶束内“水池”的迁移并取代其中蛋白质的倾向，使蛋白质从反胶束内被盐析出来；d.盐与蛋白质或表面活性剂的相互作用，可以改变溶解性能，盐的浓度越高

15、，其影响就越大。本讲稿第二十八页，共五十三页本讲稿第二十九页，共五十三页3.3.表面活性剂类型的影响表面活性剂类型的影响表面活性剂选用原则：表面活性剂选用原则：1 1）有有利利于于增增强强蛋蛋白白质质表表面面电电荷荷与与反反胶胶束束内内表表面面电电荷荷间间的的静静电电作作用用和和增增加反胶束大小的表面活性剂。加反胶束大小的表面活性剂。2 2）还还应应考考虑虑形形成成反反胶胶束束及及使使反反胶胶束束变变大大(由由于于蛋蛋白白质质的的进进入入)所所需需的的能能量的大小、反胶束内表面的电荷密度等因素，这些都会对萃取产生影响。量的大小、反胶束内表面的电荷密度等因素，这些都会对萃取产生影响。目目前前研研

16、究究中中常常用用的的AOT反反胶胶束束体体系系和和其其他他体体系系有有许许多多不不足足，如如不不能能用用于于分分子子量量较较大大的的蛋蛋白白质质的的萃萃取取和和往往往往在在两两相相界界面面上上形形成成不不溶溶性性的的膜膜状状物物等等等等，为为克克服服这这些些不不足足,可可通通过过在在单单一一表表面面活活性性剂剂中中加加入入具具有有亲亲和和作作用用的的生生物物表表面面活活性性剂剂或或另另一一种种非非离离子子型型表表面面活活性性剂的方法来改善萃取性能。剂的方法来改善萃取性能。本讲稿第三十页，共五十三页4.4.表面活性剂浓度的影响表面活性剂浓度的影响 增大表面活性剂的浓度可增加反胶束的数量，从而增大

17、对蛋白质的溶解能力。但表面活性剂浓度过高时，有可能在溶液中形成比较复杂的聚集体，同时会增加反萃取过程的难度。因此，应选择蛋白质萃取率最大时的表面活性剂浓度为最佳浓度。总结反胶束体系对核糖核酸酶a与伴刀豆球蛋白进行萃取的结果，得到了分配系数K同表面活性剂浓度S以及pH值的关系式：1nKA十B*pH十(C十D*pH)lnS 式中系数A、B、C、D取决于蛋白质的性质，可通过实验测定。本讲稿第三十一页，共五十三页5.5.离子种类对萃取的影响离子种类对萃取的影响阳离子的种类对萃取率的影响主要体现在改变反胶束内表面的电荷密度上。通常反胶束中表面活性剂的极性基团不是完全电离的，有很大一部分阳离子仍在胶团的内

18、表面上(相反离子缔合)。极性基团的电离程度愈大，反胶束内表面的电荷密度愈大，产生的反胶束也愈大。6.影响反胶束结构的其他因素影响反胶束结构的其他因素1）有机溶剂的影响:有机溶剂的种类影响反胶束的大小，从而影响水增溶的能力，所以可以利用因溶剂作用引起的不同胶束结构实现选择性增溶生物分子的目的，如-胰凝乳蛋白酶随溶剂的不同在反胶束中增溶的比率会出现显著的差别。本讲稿第三十二页，共五十三页2）助表面活性剂的影响:当使用阳离子表面活性剂时，引入助表面活性剂，能够增进有机相的溶解容量，这多半是由于胶束尺寸增加而产生的。3）温度的影响:温度的变化对反胶束系统中的物理化学性质有激烈的影响，增加温度能够增加蛋

19、白质在有机相的溶解度，例如增加温度可使-胰凝乳蛋白酶进入NH4-氯仿相并在转移率上分别增加50。4）蛋白质分子量的影响：当蛋白质分子量大于30000时，最大萃取率低于60%，萃取效果明显下降。因此，如何使反相微胶团变得足够大，使其能包裹住蛋白质，是反相微胶团萃取中需要解决的一个重要课题。本讲稿第三十三页，共五十三页四、反胶束萃取技术在食品科学上的研究1 酶学研究中的应用酶学研究中的应用在生物催化体系中，酶的活性与稳定性是实现酶催化反应并获得高产率生成物的重要条件。酶的活性与稳定性受到诸如底物种类、底物浓度、酶浓度、pH、温度、金属离子、缓冲液种类以及浓度等因素的影响。影响的结果可使酶活力大幅度

20、升高或失去活性。这是酶的本质与作用特点所决定的。利用反胶束就可以解决这个问题，反胶束体系是光学透明的热力学稳定的体系，可以很好地模拟酶的天然环境，并有利于用光学方法如圆二色柱、荧光发散、紫外色谱跟踪酶反应进程。因此，很多科学家以反胶束体系来模拟生物膜酶的作用机理及构象变化，导致反胶束体系中酶系统的应用越来越广。本讲稿第三十四页，共五十三页已报道有50多种酶的反胶束体系中具催化活性。反胶束体系中核心水团分为自由水和结合水。W0较小时，核心水团主要是结合水；随W0增大，自由水逐渐增加。核心环境逐渐接近水溶液。酶分子与表面活性剂间作用取决于酶分子与反胶束性质，酶活性主要取决于核心水团大小，表面活性剂

21、性质，反胶束浓度。Karpe 等用AOT/异辛烷体系研究了-凝乳蛋白酶的超活性，认为酶超活性是由于：“水池”中底物浓度高于水相中底物浓度；带负电的底物与带负电的表面活性剂表面产生斥力作用于酶，使酶活性增大。本讲稿第三十五页，共五十三页辅酶再生：氧化还原酶催化反应中，辅酶再生是决定反应过程经济性的关键因素。PileniM等研究反胶束体系中辅酶NADH的再生。氢的氧化与脂酰氨酶催化NAD+还原结合，再生的NADH辅酶可以被氧化还原酶利用。本讲稿第三十六页，共五十三页2 在油脂的水解和合成中的应用在油脂的水解和合成中的应用众所周知,脂肪酶能催化具有工业价值的反应，如低级、高级脂肪间的转化，但脂肪酶仅

22、能催化油水界面上的脂肪分子，对纯样脂肪体系无能为力。据此，科学家们想出了一种新的方法，就是以反胶束体系作为反应介质，效果也比较理想。目前食品工业研究较多的是脂肪酶在反胶束体系中催化油脂的合成和水解反应。本讲稿第三十七页，共五十三页脂肪酶催化油脂水解克服了高温高压蒸汽裂解工艺高能耗的缺点，然而脂肪酶是一种作用于油水界面上的水解酶，其底物油脂在水中不易分解。当长时间接触有机溶剂又会使其失活。反胶束系统一方面提供了巨大的油水相界面，另一方面增溶于其中的脂肪酶又能得到有效的保护，并且在一定程度上排除了底物或产物对酶催化活性的抑制。Chen等采用卵磷脂/黄油反胶束体系，利用Candidacy lindr

23、acea脂酶水解奶油，得到的产品风味良好。实验发现，反应温度为55、pH值为46、W0值为10时，酶活力可达到最大值。在一定范围内，增大表面活性剂或酶的浓度，酶的活性同时也增加。且反胶束系统为天然食用级，另外，此体系中酶的耐热性有很大提高。这是寻找符合食品要求反胶束系统的有益尝试，也代表了今后研究的一个方向。本讲稿第三十八页，共五十三页Donglas 等在AOT/反胶束中用Rhizopusdelemar脂酶合成甘油酯，Hayes 等研究了固定化酶与游离酶对酯水解的影响，得到最佳参数，并预测了最适工业化生产的反胶束体系。GMarangoni等用卵磷脂/正己烷反胶束体系研究了Rhizipus ar

24、rhizus 酯酶催化三棕榈酰甘油酯与三油酰甘油酯发生的酯交换反应，这是酶促酯交换第一次使用食品加工中常用的有机溶剂，表面活性剂为食用级，反应提高了油脂的流变性质，可作食用。以反胶束体系作为酶催化反应介质，不但提高了脂酶的稳定性，而且可以大大降低了生产成本，可以进一步进行深入研究，向大规模工业化生长迈进。本讲稿第三十九页，共五十三页 3 反胶束萃取技术分离蛋白质和氨基酸反胶束萃取技术分离蛋白质和氨基酸反胶束萃取技术是基于液-液萃取的原理，通常包括萃取和反萃取过程。在有机溶剂相和水相两宏观相界面间的表面活性剂层同邻近的蛋白质分子发生静电吸引，接着两界面形成含有蛋白质的反胶束，然后扩散到有机相中，

25、实现了蛋白质的萃取即前萃过程。改变水相条件(如pH值、离子种类或离子强度)，又可使蛋白质从有机相中返回到水相中，实现了蛋白质的反萃取即后萃过程。蛋白质或酶在静电或疏水作用下溶解于反胶束微粒，其溶解模型通常有以下三种形式：Luisi的水壳模型认为，蛋白质分子的溶解导致反胶束的尺寸增大；Martinek的诱导契合模型认为，当蛋白质分子尺寸大于反胶束微粒时，表面活性剂可在蛋白质分子诱导下重新分配，形成更大聚集数的胶束，使蛋白质溶于其中；另外固定尺寸模型认为蛋白质分子等于或小于反胶束微粒尺寸时，溶解后的反胶束尺寸不变。本讲稿第四十页，共五十三页蛋白质在反胶束内的溶解模型本讲稿第四十一页，共五十三页1）

26、蛋白质混合物的分离提纯：不同种类的蛋白质分子由于表面电荷分布、体积、疏水性质等的不同,在反胶束体系两相间有不同的分配系数,调节体系相关参数可以将目标蛋白质选择性萃取到反胶束的有机相,使混合体系的蛋白质分级分离。Nishiki等在二烷基磷酸盐/异辛烷反胶束体系中研究溶菌酶和肌红蛋白的分离行为，研究结果发现：当水相KCl浓度为0.1mol/L、pH值为9.0时，溶菌酶基本进入反胶束微粒，而肌红蛋白则留在水相，主要原因是由于溶菌酶的体积比肌红蛋白的体积小，所以比较容易全部进入反胶束微粒。调节第二水相pH值1112时，90%以上的溶菌酶可以反萃取到浓度为1.5 mol/L的KCl溶液中，是由于KCl的

27、浓度增大后，减弱了溶菌酶与反胶束微粒的静电吸引作用，而增加了溶菌酶与水分子的作用，因此溶菌酶被反萃到KCl溶液中。本讲稿第四十二页，共五十三页Lee等以反胶束萃取技术分离混合蛋白质体系中的-乳白蛋白和-乳球蛋白(质量比为11)，实验发现：当初始水相总蛋白质浓度为1mg/mL、pH值为9、钠离子浓度为0.1mol/L时，萃取后85%的-乳白蛋白进入AOT/异辛烷反胶束微粒，而80%的-乳球蛋白仍残留于水相溶液，主要是由于-乳白蛋白和-乳球蛋白的表面电荷不同，导致它们与反胶束微粒的作用力有较大差异。Su等用AOT/异辛烷反胶束体系分离牛初乳乳清蛋白质，当蛋白质水相主体溶液pH值为6.35，钠离子强

28、度为0.1 mol/L时，反胶束萃取后，90%以上的免疫球蛋白G留在水相，而其他的蛋白质基本进入反胶束有机相，主要原因是由于免疫球蛋白G与反胶束微粒的疏水作用比较小，因此进入反胶束微粒的量比较少。本讲稿第四十三页，共五十三页2）酶的提取和分离：由于反胶束胶核可以将提取的酶包裹起来，可以避免酶与一些变性剂的直接接触而导致酶活性的丧失，因此反胶束萃取技术还可以直接提取酶分子。Giovenco等报道，反胶束萃取技术从全料液中提取和纯化棕色固氮菌的胞内脱氢酶。在反胶束的表面活性剂作用下，菌体细胞先被溶解，析出的酶进入反胶束微粒，可通过反萃取回收高浓度的活性酶。Regalado等用AOT/异辛烷反胶束体

29、系从辣根的粗渗透水液中经两阶段萃取提纯辣根过氧化物酶(HRP)。前萃利用HRP溶解时窄的pH值范围而除去杂质蛋白质，在第二次萃取中，用水相与有机相之比为10来选择性溶解并浓缩HRP。本讲稿第四十四页，共五十三页ST Chou等用AOT/异辛烷从鸡蛋中提取溶菌酶，提取出的蛋白酶活性为天然状态的90%，酶活力达7.310-4U/mg。任虹等以CTAB/异辛烷反胶束溶液萃取纤维素酶，酶的萃取率可达90%以上，适宜条件下反萃取后纤维素酶的活性基本不损失。刘国军等以AOT/异辛烷反胶束溶液从发酵液中提取纳豆激酶，经反胶束前萃取和反萃取后，酶的纯化倍数为2.7，活性为天然酶的80%，可见反胶束微粒确实对酶

30、起到了一种保护作用。本讲稿第四十五页，共五十三页3）肽和氨基酸的合成反胶束作为酶催化合成肽介质的一个显著优点能够溶解非极性和极性底物。Peter Lthi首次用反胶束技术合成了三肽，Egger用Bri/Dliquat 336/环己醇体系，以吲哚和丝氨酸为底物，色氨酸酶为催化剂，在膜反应器中合成了色氨醇。Serralheiro等在TTAB(溴代三甲铵)/正辛醇/正庚烷体系中合成苯丙氨酰亮氨酸。加入-胰凝乳蛋白酶，在管式陶瓷膜反应器中间歇操作，产物随底物及副产物一同透过膜，通过选择性作用在超滤膜上截下固体物进行分离。由于低聚肽在生化和医药领域中具有重要的开发价值，反胶束体系在此方面有着广阔的应用前

31、景。本讲稿第四十六页，共五十三页4）分离氨基酸：具有不同结构的氨基酸处于反胶束体系的不同部位，疏水性氨基酸主要存在于反胶束界面，亲水性氨基酸主要溶解于反胶束的“水池”中。利用氨基酸与反胶束作用的差异，可以选择性分离某些氨基酸。Cheng等从发酵液中分离苯丙氨酸；Cardoso用TOMAC/己醇-正庚烷反胶束体系对混合氨基酸中天氡氨酸(pI3.0)、丙氨酸(pI5.76)和色氨酸(pI 5.88)的萃取分离行为进行研究，结果发现：等电点十分相近的苯丙氨酸和色氨酸也可以完全分离。本讲稿第四十七页，共五十三页4 从油料作物中同时分离油和蛋白质从油料作物中同时分离油和蛋白质植物蛋白提取的传统方法是从脱

32、脂粕中萃取的，不仅工艺复杂、能耗高，更重要的是加工过程中容易导致蛋白质变性；另一方面，传统方法处理量小，造成大量的蛋白资源浪费，而反胶束溶液不仅可以萃取植物蛋白，同时还可以分离出植物油脂，这一技术一旦有所突破，将引起整个制油工业发生质的变革。这一研究已成为反胶束技术在食品科学中研究的最大热点之一。本讲稿第四十八页，共五十三页Leser 等用反胶束溶液分别作用于大豆和向日葵，其中的油直接萃入有机相，蛋白质则溶入反胶束极性核内，反萃出蛋白质，冷却反胶束溶液使表面活性剂沉淀分离，最后用蒸馏方法将油和烃类分开。给反胶束萃取技术的应用开创了条件。陈复生等用AOT/异辛浣反胶束体系同时萃取植物蛋白和油脂，

33、采用正交试验，找到了最 佳 艺 条 件：时 间 50min，KCl浓 度0.15mol/L，AOT/异辛烷为8g/50mL。得到影响萃取效果各因素主次顺序：时间AOT/异辛烷KCl浓度。本讲稿第四十九页，共五十三页赵俊廷等用AOT/异辛烷反胶束体系同时萃取分离植物油中蛋白质和油脂，其中油脂直接萃取入有机相中，蛋白质则溶入反胶束“水池”内，反萃取出蛋白质，冷却反胶束溶液使表面活性剂沉淀分离，最后用蒸馏法将油和烃类分开。实验采用正交化法，得到蛋白质最佳萃取条件是：萃取时间90min、KCl浓度0.10 mol/L、pH值5.5、AOT/异辛烷浓度0.16g/mL；最佳反萃取条件是：萃取时间90mi

34、n、KCl浓度1.20 mol/L、pH值7.7。本讲稿第五十页，共五十三页杨宏顺等在AOT/异辛烷反胶束体系中加入蛋白酶，利用反胶束直接萃取与分离植物蛋白和油脂的同时使蛋白质酶解，改进了传统的制油得粕脱溶再酶法改性的繁琐过程。研究发现，反胶束萃取蛋白质的最佳前萃条件为：温度40、时间120min、AOT/异辛烷浓度0.08g/mL、中性蛋白酶0.1mol/L(KCl)、pH 值7.5 或碱性蛋白酶0.2 mol/L(KCl)、pH值9.2，在加入豆粉量为0.02g/mL时，蛋白质萃取率在60%左右。调节第二水相初始pH值7.0，90.3%的大豆蛋白可以反萃取到浓度为1.0 mol/L 的KC

35、l水相溶液中。这些实验成果为反胶束体系同时萃取分离植物油中蛋白质和油脂进行工业化生产提供了理论依据和技术指导。本讲稿第五十一页，共五十三页5 有毒物质的降解有毒物质的降解水中的芳香族化合物具有较强的毒性，酶催化芳香族化合物作用，可以生成一些有毒的低聚物和高聚物，但这种催化反应的多酚氧化酶不稳定，易受其他物质抑制，且反应完成后酶难以再利用，反胶束微粒中过氧化物酶不但可催化芳香族聚合物的合成，还可在不同条件下按要求控制产品的聚合度。C Crecchio等研究指出，将酶固定于反胶束体系中除去水中芳香化合物，反应产物为水溶性，易于用过滤法分离。本讲稿第五十二页，共五十三页反胶束技术目前仍限于实验室研究，没有商品化产品报道，而在食品科学上研究则起步更晚。主要问题有：(1)对反胶束萃取的机理不清楚，尤其是酶在其中的作用机理；(2)缺乏合适的满足食品工业需要的天然安全反胶束体系。通过进一步对萃取动力学的热力学过程的认识，特别是随着新型天然安全反胶束体系的开发，则可在油脂水解、植物蛋白和油脂的分离、发酵滤液的提取上实现工业化生产，届时将会引起食品工业产生深刻而广泛的变革。展望本讲稿第五十三页，共五十三页