超声波对PEG/磷酸盐双水相系统组成及BSA分配的影响

　　1 引言

　　作为新型的分离纯化技术，双水相萃取在生物技术下游分离的应用越来越广泛。近年来，双水相萃取技术与其他技术的相互结合、相互集成，已成为双水相萃取技术的重要发展方向[1]。功率超声学是一门渗透性很强的学科，当超声波在双水相系统(ATPS)中传播时，高频低功率的超声波能使媒质质点进入机械振动状态，提高质点的能量，在ATPS中诱导小颗粒或小液滴聚集，产生声场凝聚效应;高功率的超声波能在液体媒质中产生空化效应，空化泡崩溃时所产生的强劲冲击波在两相界面引发次级的界面效应和湍动效应，其中界面效应增加了两相间的接触面积，而湍动效应消除了两相交界的阻滞，从而加快液体内部的传质速率[2]，达到强化分离与纯化的目的。Allman等[3]利用驻波声场加速了双水相技术萃取生物活性颗粒(酵母和大肠杆菌)的相分离，并证明经超声波加速作用，相分离时间几乎与相比无关，上下相的相体积差别越大增强效果越明显。本文作者实验研究了超声波对常用的PEG/磷酸盐ATPS中主要成分PEG6000和磷酸盐的影响规律，发现，超声空化效应能增加PEG 6000的分子量[4]，而超声波对磷酸盐溶液的影响主要是超声热效应，且其影响是可逆的[5-6]。在此基础上，本文研究了超声波作用下ATPS的相组成和溶质分配的变化规律，并据此探讨了影响机理，为超声波强化技术在双水相萃取分离中的应用提供参考。

　　2 实验方法

　　2.1 主要实验材料

　　磷酸二氢钾(AR，天津市华东试剂厂)，磷酸氢二钾(AR，广东汕头西陇化工厂)，PEG 6000(进口分装, 广州市医药公司化学试剂玻璃仪器批发部)，牛血清白蛋白(BSA)(生化试剂)。

　　2.2 主要实验仪器

　　JY92-D超声波设备(宁波新芝科器研究所)：超声波频率为20～25kHz，频率自动跟踪;电功率20～900W，连续可调;超声波作用占空比可在0.3～90%任意设定;变幅杆末端直径6mm。

　　SL2000型电子天平(上海民侨电子仪器厂)，Fabr-Nr 型电子天平(德国Sartorius 公司)，DKZ系列电热恒温振荡水槽(上海益恒实验仪器有限公司)，Alpha 2-4型冷冻干燥器(德国 Christ 公司)，UV-2102 PC型紫外可见光分光光度计(尤尼柯(上海)仪器有限公司)。

　　2.3 实验方法

　　2.3.1 溶液配制

　　配制30%(w/w) PEG 6000贮备液、PO3-含量为20%(w/w)的磷酸盐贮备液(K2HPO4与KH2PO4的摩尔比为1:0.703，pH为中性)、2000mg/L BSA原液。

　　2.3.2 ATPS 的制备参见文献[7]。

　　2.3.3 超声波对ATPS组成的影响

　　取PEG6000 10%(w/w)/PO43-6%(w/w)的ATPS 50g，在冰水浴中用输出功率为250W、占空比为2：1(工作20s，间歇10s)的超声波作用一定时间后，在25℃水浴中将ATPS静置至相分离完全，分离上下两相，测定两相质量。采用喹钼柠酮重量法测定PO43-浓度，冷冻干燥法测定PEG浓度。