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《分離工程第四章》ppt課件-文庫吧

2025-08-27 18:21 本頁面

【正文】其濃度超過臨界膠束濃度(CMC)時，表面活性劑就會在水溶液中聚集在一起而形成聚集體，在通常情況下，這種聚集體是水溶液中的膠束，稱為正常膠束 (normal micelle)。結構示意見圖 a。在膠束中，表面活性劑的排列方向是極性基團在外，與水接觸，非極性基團在內，形成一個非極性的核心、在此核心可以溶解非極性物質。若將表面活性劑溶于非極性的有機溶劑中，并使其濃度超過臨界膠束濃度(CMC)，便會在有機溶劑內形成聚集體，這種聚集體稱為反膠束，其結構示意見圖 b。在反膠束中，表面活性劑的非極性基團在外與非極性的有機溶劑接觸，而極性基團則排列在內形成一個極性核 (po1ar core)。此極性核具有溶解極性物質的能力，極性核溶解水后，就形成了 “ 水池 ” (water pool)。當含有此種反膠束的有機溶劑與蛋白質的水溶液接觸后，蛋白質及其他親水物質能夠通過螯合作用進入此 “ 水池 ” 。由于周圍水層和極性基團的保護，保持了蛋白質的天然構型，不會造成失活。蛋白質的溶解過程和溶解后的情況示意于圖中。 b a c 反膠團的大小與溶劑和表面活性劑的種類與濃度、溫度、離子強度等因素有關，一般為 5－ 20nm，其內水池的直徑 d用下式計算 d= 6W0M αsurfNρ W0有機相中水與表面活性劑的摩爾比，稱為含水率（ water content） M， ρ分別為水的相對分子質量和密度 α surf界面處一個表面活性劑分子的面積 N阿佛加德羅常數常用于制備反膠團溶液的表面活性劑是二－ (2－乙基己基 )琥珀酸酯磺酸鈉， AOT在異辛烷中形成的反膠團直徑 (d)可用下述經驗式推算 d =+ (nm) 式中右側第一項為反膠團的水核直徑，第二項 ()為 AOT分子長度的二倍。一般反膠團的 W0不超過 40。因此， AOT形成的反膠團水核直徑一般不超過 l 2nm，其中大致可容納一個直徑為 5－ 10 nm的蛋白質。當蛋白質分子與反膠團直徑相比大得多時 (例如，當相對分子質量超過 100－ 200kD)，難于溶解到反膠團中。當反膠團的含水率 W0較低時，反膠團水池內水的理化性質與正常水相差懸殊。例如，以 AOT為表面活性劑，當W0＜ 68時，反膠團內微水相的水分子受表面活性劑親水基團的強烈束縛，表觀粘度上升 50倍，疏水性也極高。隨 W0的增大，這些現象逐漸減弱，當 W0＞ 16時，微水相的水與正常的水接近，反膠團內可形成雙電層。但即使當 W0值很大時，水池內水的理化性質也不能與正常的水完全相同，特別是在接近表面活性劑親水頭的區(qū)域內。反膠團的溶解作用由于反膠團內存在微水池，故可溶解氨基酸、肽和蛋白質等生物分子，為生物分子提供易于生存的親水微環(huán)境。因此，反膠團萃取可用于氨基酸、肽和蛋白質等生物分子的分離純化，特別是蛋白質類生物大分子。關于反膠團溶解蛋白質的形式，有人提出了四種模型，如圖所示。其中 (a)為水殼模型，蛋白質位于水池的中心，周圍存在的水層將其與反膠團壁 (表面活性劑 )隔開； (b)蛋白質分子表面存在強烈疏水區(qū)域，該疏水區(qū)域直接與有機相接觸； (c)蛋白質吸附于反膠團內壁；(d)蛋白質的疏水區(qū)與幾個反膠團的表面活性劑疏水尾

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