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非离子型表面活性剂双水相系统的发现为生物活性物质的分离提供了一种新型的选择性好、含水量高的双水相系统,因其同时具有亲水基和亲油基的特点,在疏水物质的分离中具有很大的优势。在水溶液中,非离子型表面活性剂形成的外部亲水,内部疏水的胶团结构能使疏水性蛋白增溶到胶团中,亲水性蛋白受到体积排阻作用而停留在水相,从而实现二者的分离。结合非离子型表面活性剂双水相系统的特点,开展双水相体系富集分离疏水性生物分子的研究,对拓展非离子型表面活性剂双水相系统分离技术的应用和疏水性生物分子纯化技术的开发,具有重要的意义。因此,本课题重点研究了非离子型表面活性剂和无机盐形成的双水相系统的成相特性及其对疏水性抗菌肽Nisin富集分离的应用,主要研究内容如下: (1)首先以非离子型表面活性剂Triton X-100作为研究对象,考察了不同温度下Triton X-100/盐双水相系统的成相特性。随着温度的升高,成相区域逐渐增大,双水相系统相分离难度逐渐增加,相平衡稳定性逐渐降低。利用双节线和系线经验公式,以及液-液相平衡数据计算出系线方程,并用于预测未知系线的相平衡数据,为Triton X-100/盐双水相系统的深入开发应用提供基础相图数据。 (2)为解决 Triton X-100/盐双水相系统对温度的敏感性及不稳定性,以Triton X-100/Na2SO4双水相系统在293.15K下为研究对象和基础条件,探究了不同添加剂对其稳定性的影响,并对含有添加剂的双水相系统液-液相平衡进行了研究。结果表明,阴离子型表面活性剂 SDS能稳定Triton X-100/Na2SO4双水相系统,SDS的加入极大的改变了双水相系统的成相区域与成相特性。对于含SDS的Triton X-100/Na2SO4双水相系统,当系线长度在23.10~30.84范围内时,系线越长,系线中点的SDS浓度越高,中点处Triton X-100/Na2SO4双水相系统越稳定。 (3)为探索对温度变化更加稳定的单一非离子型表面活性剂双水相系统,本课题又开展了对 Triton X-114/盐双水相系统的研究。考察了 Triton X-114浓度、盐浓度以及盐离子种类对 Triton X-114浊点的影响。由于Triton X-114浓度的升高导致胶团由数量到形状发生改变,使得浊点先降低后持平最后升高。而盐浓度的升高伴随着更多的盐离子与Triton X-114争夺水分子,造成浊点逐渐降低,Mg2+对浊点的影响要略大于Na+,SO42-比Cl-降低浊点的效果更明显。因此,选择Triton X-114/MgSO4双水相系统进行后续富集分离疏水性抗菌多肽Nisin的研究。 (4)以抗菌多肽Nisin为研究对象,对可产Nisin的乳酸乳球菌(ATCC11454)发酵液进行非离子型表面活性剂 Triton X-114/MgSO4双水相体系的富集分离。以富集分离得到的Nisin对革兰氏阳性细菌金黄色葡萄球菌的抑菌效果为考察指标,对双水相富集分离条件进行优化,确定的最佳富集分离条件为:将培养得到的乳酸乳球菌发酵液浓缩6倍后,再与pH=7.0的磷酸盐缓冲液以2:1的比例混合,并加入到Triton X-114终浓度为4%(w/w)、MgSO4终浓度为0.05M的Triton X-114/MgSO4双水相系统中,待分离的双水相系统达到相平衡后,取表面活性剂相稀释8倍,即可获得最高效价的抗菌素(主要包含抗菌肽Nisin和非离子型表面活性剂Triton X-114的混合物)。抗菌素效价可达到Sigma公司Nisin标准品(浓度为0.01g/mL)效价的91.43%,其中富集分离得到的Nisin效价占整个抗菌素总效价的35.11%。利用此抗菌素,又对其他五种菌种的抑制效果进行了考察,结果表明,富集分离得到的Nisin对革兰氏阳性细菌有显著的抑菌效果,其抑菌效果顺序为:枯草芽孢杆菌>金黄色葡萄球菌>酿脓链球菌,而对三种革兰氏阴性菌种均无明显抑制作用。