在生物分离中的应用

3.1 反胶束革取和胶束催化

表面活性剂在非极性溶剂如某些有机溶剂中会形成疏水基向外、亲水基向内的具有极性内核的多分子聚集体。由于此时表面活性剂的排列方向与一般的正向胶束相反,所以被称为反向胶束<简称反胶束>。反胶束的极性内核可以溶解少量水而形成微型水池,蛋白质、核酸和氨基酸等生物质便可溶解其中。同时,由于反胶束的屏蔽作用,这些生物质不与有机溶剂直接接触,起到保护生物质活性的作用,从而实现了生物质的溶解和革取 不同的表面活性剂形成的反胶束的性质也有差异,其中研究得较多的是AOT[二-<2-乙基己基>丁二酸醋磺酸钠]/异辛烷体系[4] 反胶束革取具有操作过程简单~易于放大等液-液革取过程的优点,同时具有选择性高~能有效防止生物大分子失活和变性等优良特性,在生物分离领域得到了广泛的应用反胶束革取蛋白质主要有：（1）同时提取蛋白质和油脂;（2）分离蛋白质混合物;（3）从发酵液中分离和提纯酶。

如果对胶束进行一些特殊的修饰,有可能赋予胶束或反胶束革取的更多优良性能。在体系中添加具有亲合特性的助剂,由于它的亲合配基可与目标蛋白质特异结合,因此极少量亲合配基的加入就会使革取目标蛋白的选择性大大提高

胶束催化就是在胶束中进行酶催化反应。胶束催化中使用的表面活性剂为温和表面活性剂,以防止酶活的降低。

反胶束体系能较好地模拟酶的天然环境,使得大多数酶能够保持催化活性和稳定性 反胶束体系主要应用于脂肪酶的研究 大部分脂肪酶是水溶性酶,亲脂性的底物在水中溶解度小,因此脂肪酶在水中活性较低 在反胶束体系中,脂肪酶分子稳定地存在于核心水池中,底物则溶于有机溶剂或附着于表面活性剂膜上,其酶活大大高于在水中的活性。

3.2 胶束电动毛细管色谱

自从1984年胶束电动毛细管<MEKC>问世以来,因其具有高分辨率和可以同时分离离子化合物与中性化合物的优点,成为毛细管电泳家族中十分重要的一员 在MEKC中,离子型表面活性剂在毛细管内的溶液中形成带电的胶束,能进入胶束的待分离物质在随毛细管内溶液流动的过程中会在胶束的非极性内核与胶束外部的极性溶液间进行分配,从而起到了层析的效果 此过程中形成的胶束被称为固定相,其作用类似于层析中的固定相 MEKC能将不同的电中性物质分开,因为与普通的区带毛细管电泳相比,决定电中性物质分离效果的是层析作用。同时,因为待分离物质所带电荷不同,受电场力牵引的速度就不同,因而待分离物在电泳和类似层析两个因素的同时作用下,会达到更好的分离效果,因此MEKC具有更高的分辨率。

在MEKC中,表面活性剂通过形成带电胶束而起作用,用于MEKC的表面活性剂种类很多,除最常用的十二烷基磺酸钠<SDS>以外,非离子型表面活性剂和离子型表面活性剂的混合体系也被成功地应用。MEKC主要用于小分子化合物的分离与分析。

微乳状液是由不相混溶的油、水和表面活性剂自发形成的外观均匀、透明、热力学稳定的液体。水包油型<O/W>微乳状液可用作CE的电泳溶液。与MEKC相似,此时的微乳可看作固定相,CE称作微乳电动<MEEKC>。

3.3 胶束液相色谱

与MEKC相似,将表面活性剂加入HPLC的流动相<有机流动相>中,形成反胶束,用带有反胶束的流动相作为洗脱液的HPLC 被称作胶束液相色谱（MLC）。胶束的存在提高了HPLC的分辨率，同时调整了溶质离子的保留时间，因此MLC可以用来分析含有更多组分的药物分子的混合物。

3.4 泡沫分离

泡沫分离技术是1945年发现的一种新的分离技术，它是基于表面吸附原理而对表面活性物质或能与表面活性物质相结合的物质进行的分离。最初它只是用于矿物浮选和痕量物质的分离、提取等。

近年来人们致力于用泡沫分离技术分离提取蛋白质，并将此技

术用于环保工业。泡沫分离必须具备两个基本条件：首先，待分离的溶质应是表面活性物质，或者是可与表面活性物质相结合的物质，它们均可在气-液界面上吸附；其次，待分离的溶质在分离过程中能借助气泡与液相主体分离，并在塔顶富集。

当待分离的溶质不具有表面活性时，就需要向溶液中加入一定的表面活性剂。常用于泡沫分离的表面活性剂为TWeen系列。泡沫分离技术的优点在于适合低浓度的分离回收，并且设备简单、投资少、耗能小、操作方便。泡沫分离技术主要应用于分离固体粒子和溶液中的离子、分子；用于处理工业废水；回收和浓缩蛋白质、表面活性剂等表面活性物质；分离全细胞等。

3.5 液膜分离

液膜分离是革取与反革取同时进行，并自相耦合的分离过程。其分离原理是利用组分在膜内的溶解、扩散性质差异或在液膜内加入载体，利用组分与载体间可逆络合反应的选择性不同来进行分离。液膜可将与其不能互溶的液体分隔开来，使其中一侧液体中的溶质选择性地透过液膜进入另一侧，实现溶质之间的分离。液膜主要有乳化液膜、支撑液膜、流动液膜、整体液膜等几类。液膜的膜相主要由膜溶剂、表面活性剂、流动载体和膜增强剂等构成。

表面活性剂的作用主要是稳定油水分界面，另外对组分通过液膜的扩散速率和乳液的破乳、油相回用等都有显著影响。配制油膜应用HLB值为3～6的油溶性表面活性剂，水膜则选用8～10范围内的水溶

性表面活性剂。研究和应用较多的是失水山梨醇单油酸酯、兰113A、聚胺衍生物、LMA-1等。

液膜技术在生物工程领域用于抗生素、有机酸、氨基酸的提取及酶的包封，有着其它方法无法比拟的优点

3.6 细胞内产物的释放

随着基因重组技术和发酵工程的发展，用外源表达系统表达目标产物得到了广泛的应用。然而如何使目标产物破膜而出，而又不破坏其活性是生物分离工程面临的一个难题。有人比较了超声波破壁法、渗透压休克法和使用非离子型表面活性剂的化学处理法。结果表明使用表面活性剂的化学处理法效果较好，不仅操作简便、重复性好、效率高，而且对重组蛋白活性的破坏性较小。在高分子表面活性剂的单元结构中，亲脂基团和亲水基团的大小与其破膜活性有关。