萃取是在兩個液相間進行。大部分萃取采用一個是水相。另一個是有機相。但有機相易使蛋白質(zhì)等生物活性物質(zhì)變性。最近，發(fā)現(xiàn)有一些高分子水溶液（如分子量從幾千到幾萬的聚乙二醇硫酸鹽水溶液）可以分為兩個水相，蛋白質(zhì)在兩個水相中的溶解度有很大的差別。故可以利用雙水相萃取過程分離蛋白質(zhì)等溶于水的生物產(chǎn)品。
　　例如用聚乙二醇（PEG Mr為6000）/磷酸鉀系統(tǒng)從大腸桿菌勻漿中提取β-半乳糖苷酶。這是一個很有前途的新的分離方法，特別適用于生物工程得出的產(chǎn)品的分離。
　　某些親水性高分子聚合物的水溶液超過一定濃度后可以形成兩相，并且在兩相中水分均占很大比例，即形成雙水相系統(tǒng)（aqueous two-phase system,ATPS）。利用親水性高分子聚合物的水溶液可形成雙水相的性質(zhì)，Albertsson于20世紀(jì)50年代后期開發(fā)了雙水相萃取法（aqueous two-phase extraction），又稱雙水相分配法。20世紀(jì)70年代,科學(xué)家又發(fā)展了雙水相萃取在生物分離過程中的應(yīng)用，為蛋白質(zhì)特別是胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分離和純化開辟了新的途徑。
　　雙水相萃取的聚合物不相容性：根據(jù)熱力學(xué)第二定律，混合是熵增過程可以自發(fā)進行，但分子間存在相互作用力，這種分子間作用力隨相對分子質(zhì)量增大而增大。當(dāng)兩種高分子聚合物之間存在相互排斥作用時，由于相對分子質(zhì)量較大的分子間的排斥作用與混合熵相比占主導(dǎo)地位，即一種聚合物分子的周圍將聚集同種分子而排斥異種分子，當(dāng)達到平衡時，即形成分別富含不同聚合物的兩相。這種含有聚合物分子的溶液發(fā)生分相的現(xiàn)象稱為聚合物的不相溶性。
　　可形成雙水相的雙聚合物體系很多，如聚乙二醇（PEG）/葡聚糖（Dx）,聚丙二醇/聚乙二醇，甲基纖維素/葡聚糖。雙水相萃取中采用的雙聚合物系統(tǒng)是PEG/Dx，該雙水相的上相富含PEG，下相富含Dx。另外，聚合物與無機鹽的混合溶液也可以形成雙水相，例如，PEG/磷酸鉀（KPi）、PEG/磷酸銨、PEG/硫酸鈉等常用于雙水相萃取。PEG/無機鹽系統(tǒng)的上相富含PEG,下相富含無機鹽。
　　生物分子的分配系數(shù)取決與溶質(zhì)于雙水相系統(tǒng)間的各種相互作用，其中主要有靜電作用、疏水作用和生物親和作用。因此，分配系數(shù)是各種相互作用的和。

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