实验7 Zeta 电位法测蛋白质的等电点
实验目的
1. 掌握zeta 电位的测试原理方法以及zeta 电位仪的使用。
2. 掌握通过zeta 电位测量蛋白质等电点的方法。
实验原理
分散于液相介质中的固体颗粒，由于吸附、水解、离解等作用，其表面常常是带电荷的。Zeta 电位是描述胶粒表面电荷性质的一个物理量，它是距离胶粒表面一定距离处的电位。若胶粒表面带有某种电荷，其表面就会吸附相反符号的电荷，构成双电层[1]。在滑动面处产生的动电电位叫作Zeta 电位，这就是我们通常所测的胶粒表面的(动电)电位。
蛋白质是两性电解质。蛋白质分子中可以解离的基团除N ―端α―氨基与C ―端α―羧基外，还有肽链上某些氨基酸残基的侧链基团，如酚基、巯基、胍基、咪唑基等集团，它们都能解离为带电基团。因此，在蛋白质溶液中存在着下列平衡： C COOH H R NH 3+-C H R NH 3COO --+C COO -H NH 2R
阳离子 两性离子 阴离子
pH < pI pH = pI pH > pI
调节溶液的pH 使蛋白质分子的酸性解离与碱性解离相等，即所带正负电荷相等，净电荷为零，此时溶液的pH 值称为蛋白质的等电点。
图1. PH值对BSA的zeta电位的影响（0.1mol / L NaCl溶液）[2]
等电点是蛋白质的一个重要性质，本实验旨在通过测定不同pH下1mg/ml 的牛血清白蛋白(BSA)溶液的zeta电位，用zeta电位值对pH作图(如图1)，对应于zeta电位为零的pH即为牛血清白蛋白(BSA)的等电点。
实验仪器及试剂：
ZetaPALS型Zeta电位及纳米粒度分析仪，比色皿，钯电极，牛血清白蛋白(BSA)，柠檬酸，柠檬酸钠，去离子水。
实验步骤：
1.配制pH值分别为3.0，4.2，5.4，6.6的0.1mol/L柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液
溶液脱气后，再加入BSA充分溶解。
2.打开仪器后面的开关及显示器。
3.打开BIC Zeta potential Analyzer(水相体系)/BIC PALS Zeta potential
Analyzer(有机相)程序，选择所要保存数据的文件夹(File-Database-Create Flod 新建文件夹，File-Database-双击所选文件夹-数据可自动保存在此文件夹)，待机器稳定15-20min后使用。
4.待测溶液配制完成后需放置一段时间进行Zeta电位测试，将待测液加入比色
皿1/3高度处，赶走气泡，钯电极插入溶液中，拿稳钯电极上端和比色皿下端，不要让两者脱离，连上插头，关上仪器外盖，则开始实验。(AQ-961钯电极用于pH为2-12的水相体系，SR-482钯电极用于有机相和pH为1-13的水相体系，钯电极可在溶液中浸润一会儿)。
5.(1)点BIC Zeta potential Analyzer程序界面parameters，对测量参数进行设置：
Sample ID输入样品名；Cycles扫描次数(一般是3)，Runs扫描遍数(一般是3)，Inter Cycle Delay停留时间(一般是5s)，Temperature设置温度(5-70 o C)，Liquid 选择溶剂(Unspecified是未知液，可输入Viscosity、Ref Index和Dielectric Constant值，可查文献，其中Ref Index可由阿贝折射仪测得，Dielectric Constant 可由介电常数仪测得)，其他不用填。
(2)点BIC PALS Zeta potential Analyzer程序界面parameters，Runs和Cycles
要设置多次，一般是5和20；Zeta potential model 选Huchel(有机相用)，Smoluchowski(电导率1W-2W的水相用)，其他参数同上。Setup-Instrument Parameters-V oltage改成User：可填10、40、60、80四个数据试着做。
6.Start开始测量，程序界面中选择Zeta Potential是Zeta电位，选Mobility是电
泳迁移率，Frequency Shift是频率迁移，Frequency是频率。程序界面右下角Conductance是电导率，一般范围在几十到几千μs，电导率不能超过1万，若在1万至2万，用BIC PALS Zeta potential Analyzer软件进行测试。
7.按上述操作进行下一个样品的测量。
8.待全部样品测量完毕后取出钯电极，关机，结束实验。
注：本院ZetaPALS型Zeta电位及纳米粒度分析仪适于测样品内在粒子粒径在1nm-30μm的均一相。
参考文献：
[1]沈钟，赵振国，王果庭.胶体与表面化学(第三版)[M]北京：化学工业出版社，1994.
[2]叶进富，林东强，姚善泾.蛋白质zeta电位与离子交换层析容量因子的相关性研究.高校化
学工程学报[J].2007,3,381-385.
