反胶束萃取蛋白质综述
(2010-08-01 21:44:31)
反胶束萃取蛋白质综述
摘要:文章说明了反胶束的特点及其萃取蛋白质的原理,叙述了影响反胶束萃取的主要因素。介绍了目前常用的几种萃取大豆蛋白的反胶束体系,以及它们的最优条件,并对他们做了比较。本文综述了反胶束萃取蛋白质的研究进展,并对其作了展望。
关键词:反胶束;萃取;蛋白质;体系;比较
随着基因工程和细胞工程的发展,尽管传统的分离方法已在抗生素等物质的生产中广泛应用,并显示出优良的分离性能,但他却难以应用于蛋白质的提取和分离。因此研究和开发易于工业化的、高效的生化物质分离方法已经成为当务之急。反胶束萃取就是在这一背景下发展起来的。
反胶束萃取技术具有使用范围广、选择性强、操作简单、放大容易、萃取效率高、萃取即可循环使用、成本低及分离和浓缩同步进行等优点。此外,反胶束萃取还有可能解决外源蛋白的降解,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,因此可用于直接从政细胞中提取蛋白质和酶。
1.反胶束的特点
反胶束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的聚集体。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。
当表面活性剂在水中的浓度超过临界胶束浓度时,表面活性剂会形成聚集体,这种聚集体称为正常胶束;若将表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中,并使其浓度超过临界胶束浓度,表面活性剂会形成聚集体,这种聚集体称为反胶束。
在反胶束内部,双亲分子极性头基相互聚集形成一个“极性核”,极性核溶入水后形成“水池”,当含有此种反胶束的有机溶剂与蛋白质的水溶液接触后,蛋白质及其他亲水物质能够通过螯合作用进入此“水池”。蛋白质不与有机溶剂接触而得到有效保护。
胶束的含水量W0是反胶束的一个重要参数,反胶束的物理性质主要取决于W0,W0决定了反胶束的大小和每个胶束中所含表面活性剂的个数。反胶束溶液是透明的、稳定的热力学体系,形状通常是球形的。[1]
2.反胶束萃取原理
蛋白质进入反胶束溶液是一种协同作用,即在宏观两相界面间的表面活性剂层,同邻近的蛋白质发生静电作用而变形,接着在两相界面形成了包含有蛋白质的反胶束,此反胶束扩散进有机溶液,从而实现了蛋白质的萃取。改变水相条件又可使蛋白质又有机相重新返回水相,实现反萃过程。
3.影响反胶束萃取蛋白质因素
3.1水相pH值
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。在pH值小于蛋白质pI时,蛋白质表面带正电荷;大于pI时,蛋白质带负电和。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,反胶束才能进行;对于阴离子表面活性剂,则相反,如果pH值很低,在界面上会产生白色絮凝物,并且萃取率也降低,这种情况可认为是蛋白质变性之故。
3.2离子强度和离子种类
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决定的:
(1)离子强度增大后使蛋白质与反胶束内表面的静电引力减弱,从而减小了萃取率。
(2)离子强度增大后减弱了表面活性剂极性头之间的排斥力,使反胶束变小,因而蛋白质难以进入其中。[1]
(3)离子强度增加时,增大了离子向反胶束内“水池”的迁移并取代蛋白质的倾向,使蛋白质从反胶束内被盐析出来。
(4)盐与蛋白质乎表面活性剂相互作用,可以改变溶解性能,盐的浓度越高,其影响就越大。
阳离子的类型对萃取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表面上。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。表面活性剂电离程度与离子种类有关。
3.3蛋白质分子量和浓度
蛋白质的分子量对其萃取率有较大的影响。分子量越大的蛋白质越难萃取。Goklen一直认为蛋白质的浓度在较大范围内对萃取无影响,但史红琴等用AOT反胶束体系萃取血红蛋白时发现,蛋白质浓度高时,萃取率降低;而蛋白质浓度低时,萃取率较高。[1]
3.4表面活性剂
3.4.1表面活性剂类型的影响
表面活性剂的种类会影响反胶束的大小和形状,从而影响蛋白质的萃取。不同表面活性剂所形成的反胶束,W0不同,而反胶束的大小是由参数W0决定的。W0较小,大分子蛋白质受到空间阻力不能增容到反胶束内;W0较大,蛋白质易进入反胶束内,萃取率较高。[1]
选用表面活性剂,应从反胶束萃取蛋白质的机理出发,选用有利于增强蛋白质表面电荷与反胶束内表面电荷间的静电作用和增加反胶束大小的表面活性剂,除此以外,还应考虑形成反胶束及使反胶束变大所需能量的大小、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。
3.4.2表面活性剂浓度的影响
表面活性剂的浓度表面活性剂浓度对蛋白质的萃取有一定的影响。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。而且,由于在表面活性剂的浓度增大、水含量不变的情况下,W0值变小,则反胶束的尺寸也随之减小,当反胶束减小到小于被萃取的蛋白质分子的体积时,蛋白质分子受到空问阻力的作用不能进入反胶束中。[1]因此,用反胶束萃取蛋白质有一个最适的因此,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。
3.5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。
(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白质在有机相的溶解度。
4.萃取大豆蛋白常用的反胶束体系
4.1CAB/正庚烷/正己醇反胶束体系
4.1.1前萃大豆蛋白
李润霞[2]等人对CAB/正庚烷/正己醇反胶束体系前萃大豆蛋白作了研究。
他们首先配制了反胶束溶液:量取一定量的表面活性剂CAB,将其置于100
mL锥形瓶中,加入一定体积的正庚烷与正己醇(体积比为4:1)的混合溶剂和一定浓度的无机盐(如KCl)的KH2P04-Na2HPO4缓冲溶液,直至溶液透明为止。然后,取一定浓度的反胶束溶液5.0mL,加入一定量的全脂豆粉(精确到0.0001
g),将锥形瓶置于振荡器中,以180 r/min的速度振荡一定时间,进行离心除去残渣。
由实验得,蛋白质的前萃率随着pH值的变化而呈现一定的变化规律:蛋白质的前萃率随着pH值的升高先减小,至pH值4.5后增大,至pH值7.5后再减小,蛋白质在其等电点4.5时,蛋白质的前萃率最小,而在pH值为7.5时,蛋白质的前萃率最大。这说明了蛋白质分子与表面活性剂分子之间的静电吸引力不是影响反胶束萃取蛋白质的主要推动力。这个实验所选取增溶水的pH值为7.5。
在实验中,随着KCl浓度的增加,蛋白质的前萃率先增加,至浓度为0.1mol/L后降低,在蛋白质浓度为0.1mol/L时,蛋白质前萃率最大。这是因为当KCl浓度小时,对蛋白质溶于反胶束起的是“盐溶”作用,但当KCl浓度大于某一浓度时,KCl则阻碍了蛋白质与反胶束“水池”中水的作用,对蛋白质与反胶束起了“盐析”的作用,使蛋白质前萃率下降。
在CAB体系中,CAB浓度从0.05mL/mL增加,蛋白质前萃率有一个明显的增加,此后即与平缓,最后下降。
蛋白质的前萃率随着加料量的增加先稍有增加,在加料量为0.08g时,蛋白质的萃取得率最大,而随后下降。因为反胶束的浓度一定,反胶束的聚集数也一定,所以曾溶于反胶束“水池”的蛋白质也一定。由此可以看出一定体积的反胶束溶液其增容蛋白质的能力是有限的。萃取时要综合考虑萃取两和萃取率两个因素。
随着温度的升高,蛋白的前萃率先升高,至温度为25℃后降低,当温度为25℃时,蛋白质的前萃率最大。这是由于缔合过程中的放热效应使温度对表面活性剂在非水溶液中的聚集数产生了影响。另外,随着温度的升高,反胶束的临界浓度也会变大,所以胶束的聚集数
增多,增溶于反胶束“水池”中的蛋白质的量也会增多,故蛋白质前萃率会升高,但温度过高,会破坏反胶束体系,使胶束的聚集数减少,从而使增溶蛋白质的量减少,故蛋白前萃率会降低。
随着萃取时间的延长,蛋白质的前萃率增加。蛋白质萃取的过程比较快,30min时达到了60%多,之后萃取得率随时间增长缓慢,在60
min才达到较大值,以后增加趋于平缓。
反胶束内加溶水量W0是一个决定反胶束结构及物理性质的重要物理量。W0本身也反映了反胶束的大小。由实验可见,随着W0的升高,蛋白质的前萃率增加。
由实验得出,配制CAB/正庚烷/正己醇反胶束体系简单,快速,CAB/正庚烷/正己醇形成的反胶束体系可以对全脂豆粉进行蛋白质的前萃取。对大豆蛋白萃取的最佳条件为:CAB浓度为0.1mL/mL,加料量0.016g/mL,W0为15,萃取时间60min,萃取温度25℃,增溶水pH值为7.5,KCl浓度为0.1mol/L。
4.1.2后萃大豆蛋白
李润霞[2]等人还用此种体系还对后萃大豆蛋白作了研究。
接着前萃实验,将10mL前萃液加入等体积的一定浓度KCl的水溶液,在震荡其中以200r/min左右的速度震荡一定时间。然后将上述溶液置于离心机中,在5000r/min下离心20min。
由实验看出,随着KCl浓度的增加,蛋白质的后萃率先增加后降低,当KCl浓度为0.1mol/L时,蛋白质的后萃率达到最大。而且,随着pH值的增加,蛋白质的后萃率先增加后降低,当pH值为11时,蛋白质的后萃率达到最大。
随着萃取时间的增加,蛋白质的后萃率也增加了,但到60min以后,蛋白的后萃率变化就不大了。与前萃相比,后萃达到萃取平衡时间要长,说明反胶束对大豆蛋白质的前萃取速率快,后萃取速率慢。由后萃动力学研究可知,后萃过程中存在较大的界面阻力,后萃的传质速率一般比前萃过程最多可慢20倍。
由实验还可看出,随着温度的增加,蛋白质的后萃率也增加了,但到了45℃以后,蛋白质的后萃率随着温度的增加变化趋势平缓。后萃中,随着温度的升高,分子运动加快,反胶束的破坏程度变大,所以后萃率增加。45℃以后,蛋白质的后萃率随着温度的变化不大可能是因为在高温时表面活性剂会蛋白质发生作用,阻碍蛋白质进入水相。
试验结果显示,不同pH值对蛋白质后萃得率影响变化剧烈,很明显达到了极值,因此CAB/正庚烷/正己醇反胶束体系主要影响蛋白质后萃率的单因素为:KCl浓度、萃取时间、萃取温度。选取这三个因素做三因素三水平响应面试验,分析得出大豆蛋白后萃的最佳工艺
条件是:KCl浓度为1.20mol/L,萃取时间为75min,萃取温度为45℃。在此条件下,蛋白质的后萃率为63.0l%。
4.2AOT/异辛烷反胶束体系
4.2.1超声波辅助AOT/异辛烷反胶束体系后萃大豆蛋白
程小丽[4]等人对超声波辅助AOT/异辛烷反胶束体系后萃大豆蛋白做了实验分析。
他们按照反胶束浓度为0.08 g/mL。称取0/8 g表面活性剂AOT,将其置于锥型瓶中,加入l0
mL异辛烷。磁力搅拌使AOT完全溶解,待溶液透明后,加入0.04 mL浓度为0.1
mol/L。KCl的KH2P04-Na2HPO4缓冲溶液(pH值为7.0),摇床振摇,室温下静置12 h或离心机上以4 000
r/min分离10 rain,溶液若透明则为反胶束。取配制好的AOT/异辛烷反胶束溶液40.0
mL,加入一定量全脂大豆粉(精确到0.0001g),超声一定的时间,然后以约3500 r/min的转速进行离心分离10
min。萃取体系分为2层,上层为萃人蛋白质的AOT层,下层为残渣,除去残渣,得前萃液。前萃液加入一定浓度等体积的KCl的缓冲溶液(KH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液),超声一定时间。然后将上述溶液置于离心机中,在5000r/min下离心20min。
分别选取0.4~1.6 mol/L浓度的KCl进行大豆蛋白后萃试验,其他试验条件为:pH 9,超声功率270
W,温度30℃,超声时间30 min。随着KCI浓度的增加,蛋白质的后萃率先增加后降低,当KCl浓度为1.0
mol/L时。蛋白质的后萃率达到最大。因此,在后续试验中,将选用KCl浓度为1.0 mol/L进行研究。
分别选取pH 6.5~l0进行大豆蛋白后萃试验,其他试验条件为:KCI浓度为1.0 mol/L,超声功率270
W,超声温度30℃,超声时间30
min。试验结果为可知,pH值在6.5~9.0时,蛋白的后萃率随着pH值的增大而增大,在pH值为9.0时达到最大值,然后蛋白质开始呈现减少趋势。
分别在超声功率为150~300 W下进行大豆蛋白后萃试验,其他试验条件为:pH 9,KCl浓度1.0
mol/L,超声温度30℃,超声时间30 min。由实验结果可知,随着超声功率的升高,其蛋白的提取率也增大。当超声功率为270
W时。提取率最大,然后又开始下降。由后萃动力学研究可知,后萃过程中存在较大的界面阻力。使用超声波技术主要为该提取起到强化作用。
分别选取超声时间10~60 min进行大豆蛋白后萃试验,其他试验条件为:pH 9,KCl浓度1.0 mol/L。超声功率270
W,超声温度30℃。结果看出随着时间的延长,其后萃率也逐渐提高,但到30 rain以后,蛋白的后萃率变化就不大了。说明30
min左右萃取已基本达到平衡。60 min时萃取率虽然最高,从节能和技术经济角度来看,超声波萃取时间应选择30 min。
分别在超声温度为20~55℃条件下进行大豆蛋白后萃试验,其他试验条件为:pH9,KCl浓度1.0 mol/L,,超声功率270
W,超声时间30min。可以看出,温度在20~30℃时,蛋白后萃率快速增大,然后缓慢下降。因此,温度在30℃左右较适宜蛋白的后萃。
选取3个主要因素KCI浓度、pH值、超声功率做正交试验,结果得出大豆蛋白后萃的最佳工艺条件是:KCl浓度1.0
mol.L、pH值7.0、超声功率为270
W,在此条件下,蛋白质的后萃率为98.91%。实验还看出,采用超声波辅助反胶束(AOT/异辛烷)后萃大豆蛋白质与其它方法相比,缩短了萃取时间、在中性条件下得到较高的蛋白萃取率。
4.2.2 AOT反胶束体系前萃大豆蛋白的优化
反胶束萃取大豆蛋白的前萃过程本质上为液-固萃取过程,萃取机理比后萃过程要复杂的多。[5]通过磨礼现利用AOT/异辛烷萃取低温脱溶豆粕原料中大豆蛋白的研究试验以及资料分析初步推断:蛋白质从全脂大豆粉传递进入反胶束相大致可分为4个步骤:①蛋白质从固体内部扩散到固液的界面;②反胶柬从有机相主体扩散到固液界面;③蛋白质在固液界面上与反胶柬碰撞形成含有蛋白质的反胶束;④包含有蛋白质的反胶束从两相界面扩散到有机相中。
赵晓燕[6]等人用二次通用旋转组合设计法优化了AOT反胶束体系萃取大豆蛋白质。
通过以上各因素实验,分别将表面活性剂浓度、pH值、温度、W0、电解质浓度、乙醇浓度与时间对反胶束萃取蛋白的综合影响,采用DPS8.1数据处理系统设计七因素五水平二次通用旋转组合试验设计。
七个因素对蛋白前萃作用的相对大小依次为:W0>AOT浓度>pH值>乙醇浓度>萃取温度>KCI浓度>萃取时间。得出最优前萃取条件:W0、AOT浓度、pH值、KCI浓度、萃取时间、萃取温度、乙醇浓度分别为14、0.08g/mL、7.0、0.05
mol/L、30 min、40℃和0.5%。在此条件下,蛋白质含量为24.14%,前萃率为65.82%。
4.3SDS/异辛烷/正辛醇反胶束体系
张洁[7]等人主要研究了以SDS/异辛烷/正辛醇反胶束体系萃取大豆蛋白的后萃过程,并分析了各因素对蛋白后萃率的影响。
制备后萃液是将10ml前萃液加入等体积的一定浓度(一般在1.0mol/L左右)KCl的水溶液,在振荡器中以250r/min以上的速度振荡一定时间。然后将上述溶液置于离心机中,在3000r/min下离心20min。
实验结果得随着盐浓度的增加,蛋白质后萃率先增加后降低KCl浓度为1mol/L时蛋白质后萃率最高。随着pH值的增加,蛋白质的后萃率也增加,但到了pH值在10左右时,蛋白的后萃率变化不再明显。随着温度的增加,蛋白质的后萃率也增加,但到了40℃以后,蛋白质的后萃率随着温度的再增加而降低。随着萃取时间的增加,蛋白质的后萃率也增加,但到了60min以后,蛋白的后萃率变化就不大了。
根据单因素试验结果,选取3个主要因素做3因素3水平响应面试验(因素A为KCl浓度(mol/L),B为缓冲液pH值,c为温度(℃))。利用响应面软件对正交试验结果进行分析,得出大豆蛋白后萃最佳工艺条件是:KCl浓度为0.92mol/L,水相pH值为l0.5,温度为41℃。在此条件下进行后萃取,蛋白的后萃率为76.2%。
为了提高SDS反胶束体系对大豆蛋白的后萃率,试验又对多次后萃取和在后萃取液中加人助溶剂乙醇后的多次后萃取进行了试验。从实验结果中看到,多次萃取的得率较一次萃取可多10%以上,但多次后萃能耗加大,给整个工艺加大难度。加助溶剂乙醇后,提取率高于不加助溶剂的。
5.不同反胶束体系的比较
5.1SDS/异辛烷/正辛醇反胶束体系与AOT/异辛烷反胶束体系
张洁等人[8]研究了以SDS/异辛烷/正辛醇反胶束体系萃取大豆蛋白的前萃过程,分析了个因素对蛋白前萃率的影响,并与与AOT/异辛烷反胶束体系萃取大豆蛋白进行了比较。
制备两种反胶束溶液:称取一定量的表面活性剂,将其置于100
mL的锥形瓶中,加入一定体积的有机溶剂和一定浓度的KCl的KH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液。AOT反胶束体系经摇床振摇后,在室温下静置12
h,或离心机上以3 000 r/min离心20
min,至溶液透明为止(底层少量水对体系影响不大)。而SDS反胶束体系在40℃超声波振荡至溶液透明为止。
然后,取一定浓度的反胶束溶液10.0 mL,加入一定量豆粉(精确到0.0001g),将锥形瓶置于振荡器中,以180
r/min的速度振荡一定时间,进行离心分离除去残渣。
经试验对比后发现,用AOT反胶束体系和SDS反胶束体系提取豆粉和豆粕中蛋白质和油脂,无论是豆粕还是豆粉,SDS反胶束体系的蛋白前萃率都高于AOT反胶束体系前萃率。特别是对豆粉中蛋白的萃取,SDS反胶束体系的萃取率远大于AOT反胶束体系,这主要是由于SDS反胶束体系破坏了豆粉中的油脂与蛋白的结合,便于蛋白的萃取。
结果中还发现,蛋白质的前萃率随SDS浓度的增加略有增加。而AOT反胶束体系,随AOT浓度加大,底部会出现不溶物,可通过离心除去,并不影响整个反胶束体系。在SDS反胶束体系中,
SDS浓度从0.04g/mL到0.06
g/mL,蛋白前萃率有一个明显的增加,此后变化趋于平缓,这是反胶束体系萃取蛋白时的共性。与AOT反胶束体系不同,SDS的浓度范围相对比较小,本试验得出只有在0.04-0.12
g/mL之间能形成反胶束。
前萃率随着加料量的增加而减少,可以看出一定体积的反胶束溶液其增溶蛋白质的能力是有限的。
SDS反胶束体系的W0的范围较小,过大提高W0将破坏整个反胶束体系,本试验得出W0最大为20。实验还看出,当W0超过15后,蛋白的前萃率变化趋于平缓,这可能是因为反胶束职的增大不能满足对豆粕中分子量相对较大的蛋白的萃取。此后试验时均采用W0为18。
观察SDS反胶束体系后得出,随萃取时间延长,蛋白的前萃率增加。蛋白萃取是个相当快的过程,在30min左右,萃取率已很大,以后增加缓慢。随着KCl浓度的增加,蛋白前萃率持续减少,当增加至1.00
mol/L时,萃取率只有8.6%。随着温度的升高,蛋白的前萃率增加,但到40℃以后蛋白前萃率变化趋缓。不同反胶束体系和不同种类的蛋白在萃取过程中受温度的影响也不同。SDS反胶束体系在温度较高的情况下是比较稳定的,而AOT反胶束体系在温度较高的情况下则不稳定。
在SDS反胶束体系中,在很大的pH范围内蛋白的前萃率都没有变化,直到pH为13.5时才有明显减少。这与AOT反胶束体系完全不同。一般认为当表面活性剂所带电荷与蛋白所带电荷不同时就会产生静电吸引,从而完成蛋白质的前萃。而SDS反胶束体系萃取蛋白时,SDS可使蛋白变性,可能变性后的蛋白更易于提取。
通过实验得出,SDS/异辛烷/正辛醇反胶束体系溶豆粕中蛋白的前萃率高于AOT/异辛烷反胶束体系20%。对大豆蛋白萃取的最佳条件为:SDS浓度0.08
g/mL,加料量0.1000g,W0为18,萃取时间30 min,萃取温度40℃,增溶水pH为7,KCl浓度0.1
mol/L。
5.2AOT/异辛烷反胶束体系与CAB/正庚烷-正己醇反胶束体系
陈复生[9]等人对AOT/异辛烷和CAB/正庚烷一正己醇两种反胶束体系提取的大豆蛋白进行了电泳分析和DSC分析。
配制质量浓度为0.08 g/mL的AOT反胶束溶液。称取4 g表面活性剂AOT,将其置于锥形瓶中,加入50
mL异辛烷,磁力搅拌使AOT完全溶解,待溶液透明后,加入一定体积的0.1 mol/L KCl磷酸盐缓冲溶液,摇床振摇,室温下静置12
h或离心机上以3000 r/min分离20 min,溶液若透明则为反胶束。配制体积分数为0.08的CAB反胶束溶液。量取4 mL
CAB将其置于锥形瓶中,加入46mL有机溶剂正庚烷-正己醇(体积比为4:1)和一定体积的0.1 mol/L
KCl磷酸盐缓冲溶液,振荡后室温放置10 h,溶液透明则为反胶束。分别取50 mL
W0为18的AOT/异辛烷反胶束溶液和W0为15和12的CAB/正庚烷-正己醇反胶束溶液于锥形瓶中,加入0.8
g全脂豆粉(精确到0.001g),将锥形瓶置于振荡器中,室温下以180 r/min的速度振荡1~2
h,振荡后进行离心分离除去残渣,所得上清液分别加入等体积的1.0mol/L KCl磷酸盐缓冲溶液,于40℃下在振荡器中以250
r/min的速度振荡1 h。然后在4℃以6000r/min的速度离心10 min。
经电泳分析发现,两种不同反胶束体系萃取的蛋白其组分没有太多的不同,只是AOT/异辛烷反胶束体系萃取的蛋白其相对分子质量高的亚基含量比CAB/正庚烷-正己醇反胶束体系萃取的蛋白要高,原因可能是CAB/正庚烷-正己醇反胶束体系的W0较小。
反胶束萃取大豆蛋白的示差扫描量热分析结果为,CAB/正庚烷-正己醇反胶束体系萃取的大豆蛋白的变性温度比AOT/异辛烷反胶束萃取的大豆蛋白的变性温度低,说明AOT/异辛烷反胶束体系萃取的大豆蛋白的结构比较稳定。CAB/正庚烷-正己醇反胶束体系萃取的大豆蛋白焓值比AOT/异辛烷反胶束体系萃取的大豆蛋白的焓值小,说明AOT/异辛烷反胶束体系萃取的大豆蛋白的二级结构比CAB/正庚烷-正己醇反胶束体系萃取的大豆蛋白的稳定。
5.3多种反胶束体系比较
陈复生[10]等人对AOT体系、SDS体系、CTAB体系、DMBAC体系、OP体系以及非离子表面活性剂Span 60、Tween
85、蔗糖脂反胶束体系中的W0做了比较,比较各体系的前萃率。
称取一定量的表面活性剂,按照浓度要求(如0.089/m1),将其置于100ml的锥形瓶中,加入一定体积的有机溶剂(除阴离子表面活性剂外其它需加入助溶剂),磁力搅拌(或是超声波振荡)使表面活性剂完全溶解,加入一定浓度的KCl水溶液(十二烷基磺酸钠SDS反胶束体系在配制时需将KCl水溶液与有机溶剂一同加人),摇床振摇后(有的需要在室温下静置12h,或离心机上3000r/min,20min),溶液透明则为反胶束体系。
实验还做了混合反胶束体系,配制方法为按一定比(如1:1)称取两种表面活性剂AOT与CTAB混合于100ml的锥形瓶中,加入一定的有机溶剂和助溶剂,磁力搅拌使表面活性剂完全溶解,加入一定浓度的KCl水溶液,摇床振摇后(有的需要在室温下静置12h,或离心机上3000r/min,20min),溶液透明则为反胶束体系。
对比各体系的W0发现,阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂形成的反胶束体系的W0值优于非离子表面活性剂形成的反胶束体系,在试验所选用的不同表面活性剂中以SDS表面活性剂形成的SDS/异辛烷/正辛醇反胶束体系的W0值较大,最大试验值为22。对混合反胶束体系W0的试验研究发现,试验所选几种表面活性剂复配后形成的反胶束体系的W0值均不到20。在这些体系中SDS/异辛烷,正辛醇反胶束体系对大豆蛋白的萃取率最高,可达73.64%。
展望:随着生物技术的不断发展,开发和研究新兴的下游分离技术已显得十分重要。反胶束技术的研究仅仅三十年,该技术在分离和纯化生物物质方面就有处理量大、可连续操作和活性损失低等特点。许多研究工作已充分说明了反胶束萃取法分离、提取蛋白质的可行性和优越性。反胶束在工业化生产方面有巨大的应用潜力。
目前,反胶束体系的应用还存在许多技术上的问题有待解决,且反胶束萃取蛋白质的机理还不清楚。另外,目前大多数研究对反胶束萃取的设备,特别是适合与工业生产的设备方面研究相对较少。这些都是亟待解决的问题。
参考文献:
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