盐析

使蛋白质发生沉淀析出溶液的现象

盐析(salting out)是指在蛋白质水溶液中加入中性盐,随着盐浓度增大而使蛋白质沉淀出来的现象。中性盐是强电解质,溶解度又大,在蛋白质溶液中,一方面与蛋白质争夺水分子,破坏蛋白质胶体颗粒表面的水膜;另一方面又大量中和蛋白质颗粒上的电荷,从而使水中蛋白质颗粒积聚而沉淀析出。常用的中性盐有氯化钠、硫酸钠等,但以硫酸铵为最多。得到的蛋白质一般不失活,一定条件下又可重新溶解,故这种沉淀蛋白质的方法在分离、浓缩,贮存、纯化蛋白质的工作中应用极广。

定义
向某些蛋白质溶液中加入某些无机盐溶液后,可以降低蛋白质的溶解度,使蛋白质凝聚而从溶液中析出,这种作用叫作盐析,是物理变化,可复原。向某些蛋白质溶液中加入某些重金属盐,可以使蛋白质性质发生改变而凝聚,进而从溶液中析出,这种作用叫作变性,性质改变,是化学反应,无法复原。
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、甘油、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。
盐析的原理
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,使得盐解离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:
Al3+>Fe3+>Mg2+>Ca2+>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NH4NO3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)。例如半饱和硫酸铵可沉淀血浆球蛋白,饱和硫酸铵则沉淀血浆清蛋白。
盐析结晶原理
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化作用,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是盐析剂阳离子在溶剂化作用上。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。
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。
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