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鹽析

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鹽析(salting out)是指在蛋白質水溶液中加入中性鹽,隨着鹽濃度增大而使蛋白質沉澱出來的現象。中性鹽是強電解質,溶解度又大,在蛋白質溶液中,一方面與蛋白質爭奪水分子,破壞蛋白質膠體顆粒表面的水膜;另一方面又大量中和蛋白質顆粒上的電荷,從而使水中蛋白質顆粒積聚而沉澱析出。常用的中性鹽有氯化鈉、硫酸鈉等,但以硫酸銨為最多。得到的蛋白質一般不失活,一定條件下又可重新溶解,故這種沉澱蛋白質的方法在分離、濃縮,貯存、純化蛋白質的工作中應用極廣。 [1] 
中文名
鹽析 [1] 
外文名
salting out [1] 
目    的
使蛋白質發生沉澱析出溶液 [1] 
實現方式
加入鹽析劑 [2] 
主要應用
製作肥皂 [2] 
反應類型
皂化反應 [2] 

鹽析定義

向某些蛋白質溶液中加入某些無機鹽溶液後,可以降低蛋白質的溶解度,使蛋白質凝聚而從溶液中析出,這種作用叫作鹽析,是物理變化,可復原。向某些蛋白質溶液中加入某些重金屬鹽,可以使蛋白質性質發生改變而凝聚,進而從溶液中析出,這種作用叫作變性,性質改變,是化學反應,無法復原。 [2] 
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,反應後形成的高級脂肪酸鈉、甘油、水形成混合物(膠體)。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,浮在液麪。(該反應用以制肥皂) [2] 
簡單的説就是利用高濃度中性鹽使蛋白質發生沉澱;蛋白質的溶解度(S)不同,用於沉澱的鹽濃度不同。 [3] 
鹽析實驗中的蛋白質溶液不能太稀,而且要現用現配;必須用濃的輕金屬鹽溶液,稀的輕金屬鹽溶液反而能促進蛋白質的溶解。 [4] 

鹽析鹽析的原理

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澱 。 [5] 
1、破壞了水化層 [5] 
在高濃度的中性鹽溶液中,由於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。 [5]  在高濃度的中性鹽溶液中,由於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,使得鹽解離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,故從溶液中沉澱出來。 [6] 
2、破壞了電荷 [5] 
由於鹽是強電解質,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。 [7] 

鹽析鹽析劑

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係數。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係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,有利於被萃物萃入有機相。一般來説,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: [8] 
Al3+>Fe3+>Mg2+>Ca2+>Li+>Na+>NH4+>K+ [8] 
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NH4NO3的應用最為普遍。 [8] 

鹽析優點

不會引起蛋白質變性,經透析去鹽後,能得到保持生物活性的純化蛋白質 [5] 

鹽析注意事項

鹽析的成敗決定於溶液的pH值與離子強度,PH愈接近蛋白質的等電點,蛋白質就愈易沉澱。不同的蛋白質的溶解度與等電點不同,沉澱時所需的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)。例如半飽和硫酸銨可沉澱血漿球蛋白,飽和硫酸銨則沉澱血漿清蛋白。 [5] 

鹽析鹽析結晶原理

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。 [2] 
研究表明,水對陰、陽離子都有較強溶劑化作用,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是鹽析劑陽離子在溶劑化作用上。鹽析劑與水結合愈強烈,鹽析效應愈強。由於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,使被鹽析離子脱水愈易,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和硝酸鹽,並通過探索性實驗, 確定選用一種較合適的鹽析劑。 [9] 

鹽析應用

可以把發黃的白襯衫放在5%食鹽水中浸泡1小時,再慢慢搓乾淨;或將衣服浸於10%的濃鹽水中,泡1-2小時,取出用清水漂洗乾淨。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。 [9] 
參考資料
  • 1.    郭何生.農業大詞典:中國農業出版社,1998
  • 2.    邊照陽.QuEChERS技術及應用:中國輕工業出版社,2017.12:64
  • 3.    劉國琴,楊海蓮.生物化學複習指南暨習題解析:中國農業大學出版社,2016.08:36
  • 4.    王后雄.重難點手冊:高中化學(選修5)(有機化學基礎)(配蘇教版)(新課標):華中師範大學出版社,2010.06:288
  • 5.    黃濟羣.生物化學:廣東科技出版社,1990.08:32
  • 6.    王箴.化工詞典:化學工業出版社,1993:1040
  • 7.    鹽析原理及其在油脂精煉工藝上的運用  .中國知網[引用日期2020-01-13]
  • 8.    李正要.礦物化學處理:冶金工業出版社,2015.06:114
  • 9.    《磺化對位酯的清潔生產工藝》趙國生 陳寶興 陳田木   .中國知網[引用日期2020-01-13]