Kết tủa protein bằng muối là phương pháp được áp dụng phổ biến để tách phân đoạn các protein cĩ hoạt tính sinh học. Khả năng hịa tan của protein phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: đặc tính lý hĩa tự nhiên của protein, pH, nhiệt độ, nồng độ của muối… Ở nồng độ muối thấp, tính tan của protein tăng nhẹ (salting in). Tuy nhiên, ở nồng độ muối cao, tính tan của protein giảm mạnh (salting out).
Tính tan của protein tăng nhẹ ở nồng độ muối thấp (salting in) được giải thích đầu tiên bởi Debye và Huckel (1923). Trong dung dịch, protein được bao bọc xung quanh bởi các ion muối mang điện tích trái dấu. Chính đặc tính này gia tăng hoạt tính của các dung mơi, làm giảm các phân tử protein khơng mang điện tích, nhờ đĩ làm tăng tính tan của protein trong dung mơi. Debye và Huckel cho rằng tính tan của protein được biểu diễn bằng một hàm logarit, giá trị của hàm tỉ lệ với căn bậc hai của cường độ ion trong dung dịch.
Ở nồng độ muối cao tính tan của protein giảm mạnh (salting out), hiện tượng này được Kirkwood giải thích rằng sự gia tăng lượng ion muối trong dung dịch làm giảm quá trình Solvate hĩa, giảm tính hịa tan của protein dẫn đến sự kết tủa.
Độ hịa tan protein ở nồng độ muối cao tuân theo cơng thức sau của Cohn: log S = B - KI
Trong đĩ:
S: độ hịa tan của protein
B: hằng số (tùy thuộc vào chức năng của protein, pH và nhiệt độ) K: hằng số salting out (tuỳ thuộc vào pH, hỗn hợp và lượng muối cĩ trong dung dịch)
I: cường độ ion của muối.
Đồ thị hàm log biểu diễn độ hịa tan của protein biến thiên theo nồng độ muối như ở hình sau.
Hình 1.7. Độ hịa tan của protein biến thiên theo nồng độ muối.
Khi muốn tách 1 protein từ một hỗn hợp gồm nhiều protein khác nhau, cĩ thể lựa chọn nồng độ muối thích hợp để tách được protein mục tiêu. Độ dốc của đường salting out mơ tả ở trên phụ thuộc vào chức năng của protein và nồng độ muối, khơng phụ thuộc vào nhiệt độ và độ pH. Ngồi ra, nếu trọng lượng phân tử của protein tăng thì lượng muối cần cho phương pháp kết tủa giảm xuống.
Hiệu quả kết tủa protein của các anion muối khác nhau thì khác nhau, cĩ thể xếp theo thứ tự giảm dần như sau: citrate > phosphate > sulphate > acetate/chloride > nitrate > thiocyanate.