双水相萃取（Aqueous two phase extraction，简称ATPE）是一种基于物质在两相间选择性分配的萃取技术。
发展历史
双水相萃取技术最早由Beijerinck在1896年发现，他观察到明胶与琼脂或明胶与可溶性淀粉溶液混合时会形成混浊不透明的溶液并分成两相，这一现象被称为聚合物的不相溶性（incompatibility）。由此产生的双水相体系（Aqueous two phase system, ATPS）成为后来双水相萃取技术的基础。
萃取原理
双水相萃取技术的基本原理是通过物质在双水相体系中的分布差异来进行分离。当萃取体系的性质不同时，物质进入双水相体系后，由于表面性质、电荷作用和各种力（如憎水键、氢键和离子键等）的存在和环境因素的影响，使其在上、下相中的浓度不同。物质在双水相体系中分配系数K可用下式表示：=\frac{C_{\text{上}}}{C_{\text{下}}}压强下，如果一个物质溶解在两个同时存在的互不相溶的液体里，达到平衡后，该物质在两相中浓度比等于常数”。分离效果由分配系数来表征。溶质在双水相系统两相间的分配取决于多种因素，包括成相聚合物的种类、分子质量和总浓度、无机盐的种类和浓度、pH值、温度等。
技术特点
双水相萃取技术具有以下显著优点：
1. 含水量高达70%-90%，可在接近生理环境的体系中进行萃取，不易导致生物活性物质失活或变性。
2. 直接从含有菌体的发酵液和培养液中提取所需蛋白质（或酶），甚至不需要破碎就能提取细胞内酶，简化了流程。
3. 自然分相时间通常为5分钟至15分钟。
4. 界面张力极小（10^-7~10^-4 mN/m），有利于两相之间质量传递，界面与试管壁形成的接触角近似直角。
5. 不使用挥发性有机溶剂，均聚物通常是不可挥发物质，对人体无害。
6. 大量杂质可随固体物质一起去除。
7. 易于工艺放大和连续操作，与后续提纯工序无缝衔接，无需特别处理。
8. 在常温常压下操作，条件温和。
9. 亲和双水相萃取技术能够提高分配系数和萃取的选择性。
应用
双水相萃取技术已在生物化学、细胞生物学、生物化工和食品化工等多个领域得到广泛应用。成功案例包括蛋白质、酶、病毒、脊髓病毒和线病毒的纯化，核酸、脱氧核糖核酸的分离，干扰素、细胞组织、抗生素、多糖、色素、抗体等的提取。此外，双水相技术还被用于稀有金属/贵金属的分离，解决了传统方法中存在的溶剂污染、人体危害等问题。
双水相体系分类
均聚物/高聚物双水相体系
这是最常见的双水相体系类型，由两种不同的高聚物组成。常见的组合包括聚乙二醇（PEG）/葡聚糖（Dextran）、聚丙二醇（PPG）/PEG和甲基纤维素（Methylcellulose）/Dextran等。
高聚物/无机盐双水相体系
这类体系以一种高聚物和一种无机盐为基础，常用的高聚物是聚乙二醇（PEG），无机盐则多选用硫酸盐或磷酸盐。
低分子有机化合物/无机盐双水相体系
这种体系由低分子有机物和无机盐组成，具体成分可根据需求调整。
表面活性剂双水相体系
表面活性剂双水相体系是以表面活性剂为主要成分的双水相体系，可用于特定的应用场景。
参考资料
蛋白质分离纯化技术之双水相萃取技术.豆瓣.2024-11-05
双水相萃取剂:原理、应用与未来发展.百度爱采购.2024-11-05
|双水相萃取.个人图书馆.2024-11-05