鹽溶
salting-in
定義:在溶質(如蛋白質)水溶液中,加入少量的中性鹽如硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉等,會增加溶質分子表面的電荷,增強溶質分子與水分子的作用,從而使溶質在水溶液中的溶解度增大的現(xiàn)象。
學科:生物化學與分子生物學 藥學 化學工程
相關名詞:中性鹽 離子強度 鹽析
圖片來源:視覺中國
【延伸閱讀】
鹽是我們生活中常見的調味品,而在科學領域,它與蛋白質之間存在著微觀層面的“博弈”,構成了“鹽溶”現(xiàn)象的核心機制。
蛋白質表面帶電基團通過靜電作用吸引水分子,形成穩(wěn)定的水化膜而溶于水。加入低濃度中性鹽(如低于0.1mol/L)時,鹽離子通過靜電屏蔽削弱蛋白質分子之間的排斥力,而水化膜仍基本保持完整,因此蛋白質更易分散,溶解度提高,即鹽溶。當鹽濃度升高至臨界濃度范圍(如0.15至1.0mol/L,因離子/蛋白質而異),大量鹽離子競爭性結合自由水,破壞水化膜,使蛋白質表面的疏水基團暴露,導致其相互聚集沉淀,即鹽析。簡言之:低鹽促溶,高鹽促沉。
Hofmeister序列描述了不同離子在整個鹽濃度范圍內對蛋白質溶解度的影響趨勢。
當?shù)鞍踪|帶負電(pH>pI)時,陰離子鹽溶能力排序為:
SCN->I->NO3->Br->Cl->CH3COO->SO42-
半徑較大、電荷密度較低的陰離子(如SCN-)具有較強的鹽溶能力;半徑較小、電荷密度較高的陰離子(如SO42-)則更易破壞水化膜,引發(fā)鹽析。
當?shù)鞍踪|帶正電(pH<pI)時,陽離子鹽溶能力排序為:
NH4+>K+>Na+>Li+>Mg2+>Ca2+
一價陽離子的鹽溶能力強于二價陽離子。
盡管鹽溶現(xiàn)象的原理相對簡單,但在實際應用中具有重要價值:乳品加工,低濃度中性鹽可提高乳清蛋白溶解度,防止酪蛋白聚集沉淀。生物制藥領域,在蛋白質提取與保存過程中,適量中性鹽能增強其溶解性和穩(wěn)定性,有利于后續(xù)純化和長期儲存。
從微觀的分子世界到宏觀的工業(yè)應用,鹽溶現(xiàn)象展現(xiàn)了“微量改變帶來顯著效果”的科學魅力。
(延伸閱讀作者:山東師范大學生命科學學院教授 趙蕾)
責任編輯:張鵬輝