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鹽析
來源:互聯網

鹽析(salting out)指當向蛋白水溶液中添加一種中性鹽,隨著鹽的含量增加,會沉淀析出大量的蛋白質。由于中性鹽屬強烈的電解質,且具有較高的溶解性,因此,在蛋白溶液中,它會與蛋白質競爭,使其表面的水膜破裂。同時也能極大地中和蛋白粒子所帶的電荷,因此蛋白質在水溶液中積累并沉積下來。常見的中性鹽有氯化鈉和硫酸鈉等,其中硫酸銨是最好的。鹽析所得蛋白質在某些情況下不會失去活性,而且在某些情況下還能再次溶出,因而在蛋白質分離、濃縮、儲存和純化等方面有著廣泛的用途。

鹽析是一種較為常見的現象,如制漿造紙堿回收流程中的綠液輸送結鹽現象就具有代表性。

定義

把動物脂肪或植物油與氫氧化鈉按一定比例放在皂化鍋內攪拌加熱,反應后形成的高級脂肪酸鈉、丙三醇、水形成混合物。往鍋內加入食鹽顆粒,攪拌、靜置,使高級脂肪酸鈉與甘油、水分離,浮在液面。(該反應用以制肥皂)

簡單的說就是利用高濃度中性鹽使蛋白質發生沉淀;蛋白質的溶解度(S)不同,用于沉淀的鹽濃度不同。

(鹽析實驗中的蛋白質溶液不能太稀,而且要現用現配;必須用濃的輕金屬溶液鹽溶液,稀的輕金屬鹽溶液反而能促進蛋白質的溶解。)

結晶原理

鹽析結晶是指在鹽溶液體系中,加入某種電解質鹽析劑, 這種加入的鹽析劑,其離子的水合作用比原溶液中其它鹽較強,它使溶液中自由水分子數減小, 從而提高溶液中欲結晶物質在溶液中的有效濃度,使欲結晶物質在溶液中結晶析出,這就是鹽析結晶。

研究表明,水對陰、陽離子都有較強溶劑效應,但對陽離子比陰離子有更大的溶劑化作用。因此鹽析劑作用主要表現在鹽析劑陽離子溶劑化作用上。鹽析劑與水結合愈強烈,鹽析效應愈強。由于水合數與離子的大小有關,即離子愈小,水合數就愈大,鹽析效應也愈強。鹽析劑所含陽離子半徑愈小,電荷愈多,則對被鹽析離子的水化層影響愈大,使被鹽析離子脫水愈易,其鹽析效應愈強。所以化工生產中常用的鹽析劑多是離子勢較大的陽離子Li+、Al3+、Fe3+、Mg2+、Sn2+等形成的鹽。我們選擇了這些陽離子所形成的氯化物硝酸鹽, 并通過探索性實驗,確定選用一種較合適的鹽析劑。

原理

破壞了蛋白質在水中穩定存在的二個因素,從而使蛋白質發生沉淀。

1、破壞了水化層

在高濃度的中性鹽溶液中,由于鹽離子親水性比蛋白質強,與蛋白質膠粒爭奪與水結合,破壞了蛋白質的水化層。在高濃度的中性鹽溶液中,由于蛋白質和鹽離子對溶液中水分子都有吸引力,產生與水化合現象,但它們之間有競爭作用,當大量中性鹽加入時,使得鹽離解產生的離子爭奪了溶液中大部分自由水,從而破壞蛋白質的水化作用,引起蛋白質溶解度降低,故從溶液中沉淀出來。

2、破壞了電荷

由于鹽是強電解質,解離作用強,鹽的解離可抑制蛋白質弱電解質的解離,使蛋白質帶電荷減少,更容易聚集析出。

鹽析劑

在中性配合萃取和離子締合萃取體系中,使用鹽析劑可提高被萃取組分的分配系數。鹽析劑是一種不被萃取、不與被萃物結合,但與被萃物有相同的陰離子從而使分配系數顯著提高的無機化合物。通常鹽析劑的陽離子在鹽析過程中,因在水溶液中有強烈的水合作用,能吸引大量自由水分子,降低水溶液中自由水分子濃度,可相對增加被萃物在水相中的濃度,有利于被萃物萃入有機相。一般來說,鹽析劑中的金屬陽離子的電荷數越大,鹽析作用越強。在陽離子的電荷數相同的情況下,鹽析作用與陽離子的半徑成反比,這是因為價態高半徑小的陽離子的水化能力較強,所以使自由水分子減少的作用較大。一般金屬離子的鹽析效應按下列次序遞減:

Al>Fe>Mg>Ca>Li>Na>NH4>K

鹽析劑的選擇除應考慮鹽析作用外,還要考慮不影響下一步的分離和提純、價格便宜、來源充足、水中溶解度大等因素。通常以NH4N03的應用最為普遍。

優點

不會引起蛋白質變性,經透析去鹽后,能得到保持生物活性的純化蛋白質。

注意事項

鹽析的成敗決定于溶液的pH值與離子強度,PH愈接近蛋白質等電點,蛋白質就愈易沉淀。不同的蛋白質的溶解度與等電點不同,沉淀時所需的pH值與離子強度也不相同,故改變鹽的濃度與溶液的pH值,便可將混合液中的蛋白質逐個鹽析分開,這種分離蛋白質的方法稱為分段鹽析法(fractional salting out)。例如半飽和硫酸可沉淀血漿球蛋白,飽和硫酸銨則沉淀血漿清蛋白。

應用

可以把發黃的白襯衫放在5%食鹽水中浸泡1小時,再慢慢搓干凈;或將衣服浸于10%的濃鹽水中,泡1-2小時,取出用清水漂洗干凈。衣領部位的污漬可以單獨加一些細鹽粒輕輕搓洗效果更佳。應當注意的是衣服應當用涼水浸泡,切勿使用熱水。

蛋白質四級結構

三級結構結構測定方法

生物化學分子生物學方法與技術

參考資料 >

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