盐析

加入无机盐类使物质析出的过程

盐析(salting out)指当向蛋白 水溶液 中添加一种中性盐,随着盐的含量增加,会沉淀析出大量的 蛋白质 。由于中性盐属强烈的 电解质 ,且具有较高的溶解性,因此,在蛋白溶液中,它会与蛋白质竞争,使其表面的水膜破裂。同时也能极大地中和蛋白粒子所带的电荷,因此蛋白质在水溶液中积累并沉积下来。常见的中性盐有氯化钠和 硫酸钠 等,其中 硫酸铵 是最好的。盐析所得蛋白质一般不失活,而且一定条件下又可重新溶解,因而在蛋白质分离、浓缩、储存和纯化等方面有着广泛的用途。

盐析是一种较为常见的现象,如制浆 造纸 碱回收流程中的绿液输送结盐现象就具有代表性。

定义

把动物脂肪或植物油与 氢氧化钠 按一定比例放在皂化锅内搅拌加热,反应后形成的 高级脂肪酸 钠、 丙三醇 、水形成混合物(胶体)。往锅内加入食盐颗粒,搅拌、静置,使高级脂肪酸钠与甘油、水分离,浮在液面。(该反应用以制肥皂)

简单的说就是利用高浓度中性盐使 蛋白质 发生沉淀;蛋白质的 溶解度 (S)不同,用于沉淀的盐浓度不同。

(盐析实验中的蛋白质溶液不能太稀,而且要现用现配;必须用浓的轻金属盐溶液。稀的轻金属盐溶液反而能促进蛋白质的溶解。)

结晶原理

盐析结晶是指在盐溶液体系中,加入某种 电解质 盐析剂 , 这种加入的盐析剂,其离子的水合作用比原溶液中其它盐较强,它使溶液中自由水分子数减小, 从而提高溶液中欲结晶物质在溶液中的有效浓度,使欲结晶物质在溶液中结晶析出,这就是盐析结晶。

研究表明,水对阴、 阳离子 都有较强 溶剂效应 ,但对阳离子比 阴离子 有更大的溶剂化作用。因此盐析剂作用主要表现在盐析剂阳离子溶剂化作用上。盐析剂与水结合愈强烈,盐析效应愈强。由于水 合数 与离子的大小有关,即离子愈小,水合数就愈大,盐析效应也愈强。 盐析剂 所含阳离子半径愈小,电荷愈多,则对被盐析离子的水化层影响愈大,使被盐析离子脱水愈易,其盐析效应愈强。所以化工生产中常用的盐析剂多是 离子势 较大的阳离子Li+、Al3+、Fe3+、Mg2+、Sn2+等形成的盐。我们选择了这些 阳离子 所形成的 氯化物 和 硝酸盐 , 并通过探索性实验,确定选用一种较合适的盐析剂。

原理

破坏了 蛋白质 在水中稳定存在的二个因素,从而使蛋白质发生沉淀。

1、破坏了水化层

在高浓度的中性 盐溶液 中,由于盐离子 亲水性 比蛋白质强,与蛋白质胶粒争夺与水结合,破坏了蛋白质的水化层。在高浓度的中性盐溶液中,由于蛋白质和盐离子对溶液中水分子都有吸引力,产生与水化合现象,但它们之间有竞争作用,当大量中性盐加入时,使得盐 离解 产生的离子争夺了溶液中大部分自由水,从而破坏蛋白质的水化作用,引起蛋白质 溶解度 降低,故从溶液中沉淀出来。

2、破坏了电荷

由于盐是强 电解质 ,解离作用强,盐的解离可抑制 蛋白质 弱电解质的解离,使蛋白质带电荷减少,更容易聚集析出。

盐析剂

在中性配合 萃取 和离子缔合萃取体系中,使用 盐析剂 可提高被萃取组分的分配系数。盐析剂是一种不被萃取、不与被萃物结合,但与被萃物有相同的 阴离子 从而使分配系数显著提高的 无机化合物 。通常盐析剂的 阳离子 在盐析过程中,因在 水溶液 中有强烈的水合作用,能吸引大量自由水分子,降低水溶液中自由水分子浓度,可相对增加被萃物在水相中的浓度,有利于被萃物萃入有机相。一般来说, 盐析剂 中的金属阳离子的电荷数越大,盐析作用越强。在阳离子的电荷数相同的情况下,盐析作用与阳离子的半径成反比,这是因为价态高半径小的阳离子的水化能力较强,所以使自由水分子减少的作用较大。一般金属离子的盐析效应按下列次序递减:

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

盐析剂 的选择除应考虑盐析作用外,还要考虑不影响下一步的分离和提纯、价格便宜、来源充足、水中 溶解度 大等因素。通常以NH4N03的应用最为普遍。

优点

不会引起蛋白质变性,经 透析 去盐后,能得到保持生物活性的纯化蛋白质。

注意事项

盐析的成败决定于溶液的pH值与 离子强度 ,PH愈接近 蛋白质 的 等电点 ,蛋白质就愈易沉淀。不同的蛋白质的溶解度与等电点不同。沉淀时所需的pH值与离子强度也不相同,故改变盐的浓度与溶液的pH值,便可将混合液中的蛋白质逐个盐析分开,这种分离蛋白质的方法称为分段盐析法(fractional salting out)。例如半饱和硫酸 可沉淀 血浆 球蛋白,饱和硫酸铵则沉淀血浆清蛋白。

应用

可以把发黄的白衬衫放在5%食盐水中浸泡1小时,再慢慢搓干净;或将衣服浸于10%的浓盐水中,泡1-2小时,取出用清水漂洗干净。衣领部位的污渍可以单独加一些细盐粒轻轻搓洗效果更佳。应当注意的是衣服应当用凉水浸泡,切勿使用热水。

蛋白质四级结构

三级结构结构测定方法

生物化学 与 分子生物学 方法与技术

参考资料