促溶剂提高反胶束萃取效率的作用机制与应用研究

反胶束萃取蛋白质是一个传质快，易于大规模操作的液-液分离技术。但蛋白质与形成反胶束的离子型表面活性剂易于沉淀而变性、且反萃取回收率普遍较低，在萃取浓度低，杂质多的蛋白质材料时，前萃取收率也很低，导致这一技术难以应用。目前，这一技术在更微观的分子水平上或介观水平上还缺乏深入认识。课题前期研究发现促溶剂能显著提高蛋白质萃取效率，其前萃取和反萃取效率都有显著提高，甚至能接近100%。本课题希望借助现代光谱、透射电镜及激光等先进测试手段，阐明促溶剂与表面活性剂、有机相、水相条件及蛋白质相互间的分子作用力，理解它们分子之间的相互影响。测定在促溶剂参与下，反胶束萃取蛋白质的前萃取和反萃取过程的传质阻力，进而达到调控反胶束萃取蛋白质的目的。课题为反胶束萃取蛋白质工业应用奠定基础，可望解决反胶束大规模纯化蛋白质的瓶颈问题。这一技术对处理体积大，浓度稀的物料很有优势，作为蛋白质初步分离是非常有效的手段。

反胶束萃取是一个传质快，易于大规模操作的液-液分离技术。但蛋白质与形成反胶束的离子型表面活性剂易于沉淀而变性、且反萃取回收率普遍较低，在萃取浓度低，杂质多的蛋白质材料时，前萃取收率也很低，导致这一技术难以应用。目前，这一技术在更微观的分子水平上或亚分子水平上还缺乏深入研究。本课题借助动态激光散射，含水量测定等测试手段，阐明促溶剂盐酸胍及尿素存在下，反胶束分别萃取胰激肽原酶、胰蛋白酶、脂肪酶、木瓜蛋白酶及茶多糖前后，反萃取过程中粒子尺寸及水含量的变化，从而揭示出促溶剂对反胶束萃取过程的影响。通过实验研究发现，促溶剂能显著提高反胶束反萃取率，上述4个萃取对象均能达到95-100%的反萃取率。使用耗散粒子动力学(DPD)介观分子模拟方法，研究了表面活性剂分子、有机相和水相之间在介观尺度上的相互作用；探讨了表面活性剂和蛋白质分子在有机相中的聚集状态；并使反胶束萃取蛋白质的过程可视化。模拟结果预测了CTAB/异辛烷/正己醇体系能够萃取木瓜蛋白酶。萃取实验表明，木瓜蛋白酶使用CTAB/异辛烷/正己醇体系能得到一个很好的萃取效果，证实了分子模拟的预测作用。课题解决了长期以来反胶束萃取过程中反萃取率低的问题。