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分离分析化学3-1溶剂萃取法
时间:2023-07-14 02:46 点击次数:160

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  分类液-液萃取分离法双水相萃取法固相微萃取法胶团萃取超临界萃取法溶剂微胶囊萃取亚临界水萃取浊点萃取一.液液萃取

  液液萃取法简称萃取分离法,它是利用与水不相混溶的有机溶剂同试液一起振荡,一些组分进入有机相,另一些组分仍留在水相中,从而达到分离的目的。可用于大量元素的分离,也适用于微量元素的分离和富集。萃取过程的本质是将物质由亲水性转化为疏水性的过程。

  液-液萃取3.1.1萃取分离的基本参数3.1.2萃取过程和萃取体系的分类3.1.3几种重要的萃取体系的讨论3.1.4有机物的萃取3.1.5萃取操作溶剂萃取法的发展过程

  19世纪中叶人们就知道用有机溶剂萃取某些无机物;如1842年Peligot用二萃取硝酸铀酰;1872年Berthelot和Jungfleisch根据经验提出了液-液分配的定量关系;1891年Nernst从热力学观点阐明了液-液分配的定量关系;20世纪40年代以后,溶剂萃取走向成熟(完善的理论体系,丰富的萃取模式,广泛的应用领域)。溶剂萃取的优缺点优点:仪器设备简单、操作方便。分离选择性高。应用范围广(无机和有机物;常量和微量组分)。处理量大,适于工业分离,易于连续自动操作。缺点:有机溶剂易挥发,多对人体有害。手工操作比较麻烦,费时。分离效率不高(比LC小23个数量级)。溶剂萃取(溶剂萃取,简称萃取)利用组分在两个互不相溶的液相中的溶解度差而将其从一个液相转移到另一个液相的分离过程称。被萃取物(萃合物)指原先溶于水相,然后被有机相萃取的物质。萃取液和萃余液萃取分层后的有机相称为萃取液,此时的水相为萃余液。

  指能与被萃取物质发生化学反应,形成能溶于有机相的萃合物的试剂。或指能与亲水性物质反应生成可被萃取的疏水性物质的试剂。萃取溶剂指与水不相混溶且能够构成连续有机相的液体。活性萃取溶剂可与被萃取物发生化学反应,形成配合物、离子缔合物或溶剂化物。例:磷酸三丁酯,正丁醇等。惰性萃取溶剂本身不与被萃取物发生化学反应,仅起溶解被萃取物,改变萃取剂的物理性质,使萃取两相易于分层的作用。例:四氯化碳,三氯甲烷,苯等。助萃剂(助萃络合剂)

  水相中加入能促进被萃取物的分配比或萃取率增大的络合剂,是萃取过程中不可缺少的辅助试剂。例:二安替比林甲烷(DAPM)萃取钴,生成能溶于

  一种新的不含被萃取物的水相与萃取液接触,使被萃取物返回水相的过程叫反萃取;使被萃取物返回水相的物质叫反萃取剂。盐析剂

  指易溶于水而不被萃取,但能促进萃取物转入有机相,提高萃取效率的无机物盐类。3.1.1萃取分离的基本参数(1)分配定律当溶质A在两种互不相溶的溶剂(如:水和有机相)中分配,有:A水A有机在分配过程达到平衡后,溶液A在两种溶剂中浓度的比值为分配系数KD

  (2)分配比D分配比D是对溶质存在形式的校正D的数值由实验得到简单体系:D=KD同一溶质,同样两相,测量方法不同D也不同(3)萃取百分数EE与D的关系当R=1时,在分析工作中,一般常用等体积的溶剂来萃取。V水=V有D=1000时,E%=99.9%萃取完全D=100时,E%=99.5%当组分含量较少可认为萃取完全D=10时,E%=90%一次萃取不完全DE%1001.00.01100500分配比越大,萃取率越高有机相的体积越大,萃取率越大(R越小)萃取率与被萃物的含量大小无关,这就是所谓的“定量分离”(4)分离系数β=1,即DA=DB,

  两种组分不能或难以萃取分离。1,即DADB,两种组分可用萃取分离,且值越大,分离效果越好。1,即DADB,表明两种组分可用萃取分离,且值越小,分离效果越好。实现A与B的一次萃取完全分离,应选择或控制萃取条件,使得DA≥102,DB≤10-2。分三种情况物化中,对于热力学体系,一定T、P下,A在两相中达到平衡时:用PA表示热力学分配常数:以上校正了溶液浓度质点间作用力例1.I2在水相和有机相中存在形式对D的影响例2.pH影响:用萃取苯甲酸讨论D与水中[H+]浓度有关:若[H3+O]↑,则pH↓、D↑,溶质大部分留于水相中;若[H3+O]↓,则pH↑、D↓,溶质大部分进入有机相中;对于弱酸、弱碱萃取,注意pH例3.连续萃取例:用CCl4萃取I2(R=1),V有=100mL,m0=0.20g,D=851)、萃取一次,m1=0.0023gE%=98.82)、分两次萃取,每次用50mL有机溶剂E%=99.9结论:V有/V水与D对mn的影响相同,可以相互补偿若V有一定,通过少量多次萃取可以提高E

  在萃取中,当lgKd不满足定量分离要求时,可采用逆流型多级萃取方式,经过若干级萃取后也可满足定量分离的要求。物料(A+B)有机相水相新鲜有机相新鲜水相新鲜有机相新鲜水相AB逆流型多级萃取方式萃取分离过程的实质:将待萃取组分由亲水性转化为疏水性,使其萃入有机相中。物质亲水性疏水性离子型化合物极性共价键化合物弱极性或非极性相互转换hydrophilichydrophobic

  3.1.2萃取分离的基本原理极性基团非极性基团物质亲水性与疏水性强弱的规律凡是离子都有亲水性。

  物质含亲水性基团越多,其亲水性越强。常见的亲水基团:-OH,-SO3H,-NH2,=NH等。物质含疏水性基团越多,相对分子质量越大,其疏水性越强。常见的疏水基团:烷基、芳香基等。反萃取

  有时需要采取与萃取相反的步骤,把有机相的物质再转入水相中,这一过程称为反萃取。例:8-羟基喹啉-CHCl3对Al3+

  亲水性水合阳离子→中性疏水螯合物→萃入有机相萃取剂----“运载工具”在pH8-9碱性溶液丁二酮肟中和电荷引入疏水基反萃取:

  Ni2+由疏水性的螯合物转化为亲水性,将有机相的物质再转入水相,称为反萃取。向丁二酮肟镍螯合物的氯仿萃取液中加入盐酸(0.5-1.0mol/L),螯合物被破坏,Ni2+又恢复了亲水性,重新回到水相。3.1.3几种重要的萃取体系的讨论3.1.3.1形成鳌合物(内络盐)的萃取体系3.1.3.2形成离子缔合物的萃取体系3.1.3.3三元络合萃取体系3.1.3.4中性配合萃取体系3.1.3.1形成鳌合物的萃取体系特点:萃取剂通常是既溶于水又溶于有机溶剂的有机酸

  +nH+(aq)有机酸萃取金属离子的过程可以看作是水相中的阳离子与有机酸HA中的H+交换反应。主要适用于微量和痕量物质的分离,不适用于常量物质的分离,常用于痕量组分的萃取光度法测量。常用的螯合剂---有机弱酸双硫腙(打萨宗)

  与Al3+、Fe3+、Cu2+、Co2+、Ti4+、Zn2+、等多种金属离子反应形成疏水性螯合物。可用CHCl3萃取。8-羟基喹啉及衍生物与多种二价、三价和少数四价金属离子反应形成疏水性螯合物。可用CHCl3萃取。乙酰丙酮(HAA)与Al3+、Fe3+、Cu2+、Co2+、In3+、Ga2+等金属离子反应形成内络盐。可用CHCl3、CCl4、C6H6萃取。二乙基胺二硫代甲酸钠(铜试剂DDTC)与Ag+、Bi3+、Cd2+、Hg2+、Cu2+、Co2+、Mn2+、Ni2+、Fe3+等金属离子反应形成螯合物。可用CCl4或乙酸乙酯萃取丁二酮肟可萃取Ni2+、Pd2+可用CCl4萃取。常用的螯合剂---有机弱酸1萃取剂在水相和有机相中的分配平衡2萃取剂在水相中的离解平衡…………(1)…………(2)萃取速率3被萃取离子和萃取剂的螯合平衡4生成的螯合物在水相和有机相中的分配平衡…………(3)…………(4)整个萃取过程的分配比MLn在水相中溶解度很小,与[Mn+]相比[MLn]可以忽略:把(1).(2).(3).(4)式代入整理得:讨论:(1)分配比与被萃取组分的浓度无关。(2)对于同一种被萃取组分、同一种溶剂和萃取剂KD、nKaKD均为常数。(3)若有机相中萃取剂的浓度一定萃取条件依据:萃取条件的选择萃取剂与萃取的离子形成螯合物稳定性好;螯合物易溶于有机溶剂;萃取剂本身酸性强;萃取剂较易电离和较易溶于水。选择萃取剂形成螯合物愈稳定,n愈大愈易溶于有机溶剂,KD愈大萃取剂酸性愈强,Ka愈大萃取剂愈易溶于水,KD’愈小D增大有利于萃取选择萃取溶剂一般应使螯合物有较大的溶解度;螯合剂有较小的溶解度;溶剂的比重与水相差较大;粘度较小;毒性、挥发性较小。酸度的选择溶液的pH增大,D增大,萃取完全。萃取率与[H+]关系:设V有=V水以pH—横坐标E—纵坐标萃取曲线-羟基喹啉为萃取剂,萃取Ga3+、In3+、Al3+萃取曲线)溶液的pH增大,E%增大,萃取完全。(2)三条曲线形状与斜率完全一样。(3)三种不同的螯合物开始被萃取时的pH及萃取完全时的pH不同。问题:金属离子分离完全的酸度条件?一般E%=50%的pH值来表征萃取曲线-E)=lgK*’+npH(2)E%=50%lgK*’=-npH1/2(3)lgE-lg(100-E)=npH-npH1/2通常可以用萃取曲线的大小判断能否分离完全。如何判断?

  组分A、B,当A被萃取≥99%时,B被萃取≦1%,即可认为A、B分离完全。A、B分离完全的条件nA=2,nB=2时:ΔpH1/2

  1.3A、B分离完全例双硫腙为萃取剂,氯仿为萃取溶剂。各种双硫腙螯合物的萃取曲线+溶液中用二苯硫腙—CCl4萃取萃取Hg2+,若控制溶液的pH等于1.则Bi3+,Pb2+,Cd2+不被萃取要萃取Pb2+,可先将溶液的pH调至4—5,将Hg2+,Bi3+先除去,再将pH调至9—10,萃取出Pb2+例:用萃取FeCl3——佯盐萃取3.1.3.2形成离子缔合物的萃取体系需要注意的问题:溶液酸度:酸度足够溶剂:RORROHRCOOHRCOORRCORRCOH络阴离子的亲水性和稳定性:

  亲水性弱,稳定性好需要注意的问题:盐析作用1阴离子↑,同离子效应2减少了水分子与被萃取金属离子的结合能力3减弱水的偶极矩作用需要注意的问题:盐析作用3.1.3.3三元络合萃取体系(1)形成三元络合物(2)协同萃取体系协同萃取作用:混合萃取剂同时萃取某一物质时,其分配比显著大于相同浓度下各单一萃取剂分配比之和。即:有协同效应:D协同D加和=D1+D2+…无协同效应:D协同D加和反协同效应:D协同D加和协萃系数R:R=D协同/D加和协同萃取机理生成了更稳定的含有两种以上配位体的可萃物;生成的配合物疏水性更强,更易进入有机相中。如单独阳离子交换萃取反应:

  La+与噻吩甲酰三氟丙酮(HTTA)形成的螯合物为La(HTTA)3(H2O)2,加入1,10—邻二氮杂菲或2,2—联吡啶等杂环萃取剂(以S表示),它表示置换上述螯合物中的水分子形成La(HTTA)3S三元络合物主要协同萃取体系体系类型实例阳离子交换与中性配合P204和TBP萃取UO22+不同的二元阳离子交换与胺类协同TTA和TOA萃取Th4+协萃体系中性配合与胺类协同TOPO和TOA萃取Am3+阳离子交换与阳离子交换TTA和HAA萃取RE3+相同的二元中性配合与中性配合TBP和Ar2SO萃取UO22+协萃体系三元协萃体系阳离子交换/中性配合/胺类P204/TBP/R3N萃取UO22+3.1.3.4中性配合萃取体系特点:被萃取物在水相中以中性分子形式存在萃取剂也是中性分子(含有适当配位基团)被萃取物与萃取剂形成中性配合物TBP-煤油体系从硝酸溶液中萃取硝酸铀酰被萃取物形式:UO2(NO3)2(铀的其他形态如UO22+,UO2NO3+等不被萃取)萃取剂:TBP(磷酸三丁酯)中性配合物:UO2(NO3)2·2TBP常用的中性配合萃取剂中性含磷萃取剂:磷酸酯;膦酸酯;次膦酸酯;膦氧化物;焦磷酸酯;膦的有机衍生物中性含氧萃取剂:

  酮,酯,醇,醚等,如MIBK(甲基异丁基酮)中性含硫萃取剂:亚砜,硫醚中性含氮萃取剂:吡啶等。萃取强酸:非极性溶剂可以萃取近乎中性分子的弱酸,但不能萃取强酸;极性溶剂(醇,醚,酮,酯)可以萃取强酸。如醚萃取硝酸:

  H++NO3-+EHNO3·E或者H++NO3-+H2O+EHNO3·H2O·E有机相中溶剂化的H+与溶剂或水分子形成氢键。中性配合萃取举例萃取金属离子UO22++2NO3-+2TBPUO2(NO3)2·2TBP萃合物的结构:3.1.3.5有机物的萃取相似相溶原则:极性组分易溶于极性溶剂非极性组分易溶于非极性溶剂3.1.5影响萃取的各种因素(1).萃取剂浓度的影响自由(游离)萃取剂浓度增加,分配系数上升。自由萃取剂浓度指有机相中未参与形成萃合物的萃取剂浓度。浓度高到一定程度后会出现活度系数降低的趋势。TBP浓度与UO2(NO3)2分配系数的关系

  影响萃取的各种因素(2).酸度的影响在中性配合萃取体系中,酸度直接影响与金属形成中性盐的阴离子的浓度。阳离子交换萃取体系中H+直接和金属离子竞争萃取剂。(3).金属离子浓度的影响金属离子浓度较低的情况下,对萃取几乎无影响,但当金属离子浓度很高时,会导致有机相中游离萃取剂浓度降低,从而降低分配系数。影响萃取的各种因素(4).盐析剂的影响

  盐析剂往往含有与被萃物相同的阴离子,加入盐析剂将产生同离子效应,使分配系数上升。

  由于盐析剂的水合作用,使得水相中的一部分水成了它们的水合水,从而降低了自由水的浓度。影响萃取的各种因素(5).温度的影响主要看萃取反应是吸热还是放热反应。温度对TBP萃取铀的影响有机相:0.35mol/LTBP水相:0.1mol/LUO2(NO3)3,1mol/LHNO3影响萃取的各种因素(6)样品溶液中杂质离子的影响水相中存在的能与金属离子配合的阴离子会抑制(减弱)萃取配合物的生成杂质阴离子对铀在TBP中分配系数的影响影响萃取的各种因素(7)萃取剂的影响萃取剂的结构和性质直接影响其与金属离子的配位。(8)稀释剂的影响稀释剂:加入有机相中起溶解萃取剂、减小有机相粘度、抑制乳化等作用的惰性溶剂。稀释剂影响萃取剂的聚合。稀释剂可能与萃取剂形成氢键。(9)第三相(乳化层)形成的影响产生乳化的原因:萃取过程中剧烈振动,特别是含脂肪的样品;温度越低、有机相粘度越大、离子浓度越高,越易产生乳化。乳化:液体分散在另一不相溶的液体中的分散体系;乳浊液:液体杂质以微小珠滴散布在液体溶剂中的一种分散体系,是热力学不稳定体系。

  影响萃取的各种因素破乳方法高度乳化对策:离心破乳。2000r/min,2min;无水硫酸钠研磨法破乳;蒸干法。蒸干后再用有机溶剂萃取。一般破乳方法:加破乳剂改变溶剂性能或化学平衡;用缓冲剂调节pH;用电解质调节离子强度。中、轻度乳化对策中度乳化对策:电解质破乳。加入无机盐,提高体系中水相比重使两相分层。破乳率与加入电解质的量成正比。加入1mol/L的盐酸。无水乙醇溶解两相液滴。无水硫酸钠漏斗过滤。轻度乳化对策:玻璃棒搅动,削弱吸附作用。静置一定的时间后,可自然分层。思考题为什么用连续萃取数次的方法,要达到单次萃取同样的萃取率,只需用较少量的有机溶剂?说明分配系数、分配比和分离因数三者的物理意义。3.什么是协萃体系?为什么协同效应会显著的提高萃取效率?举例说明之。4.某有机酸在与水中的分配比是2.50,将5.00g溶于100mL水中形成水溶液。(1)用萃取3次,每次用量为20mL(2)用60mL萃取1次。试分别计算残留在水相中酸的克数。二.双水相萃取技术

  普通溶剂萃取不易用于蛋白质的分离:许多蛋白质有极强的亲水性,不溶于有机溶剂;蛋白质在有机溶剂相中易变性失活。双水相萃取现象1896年BeiJerinck

  明胶+琼脂明胶+可溶性淀粉两相上相:含大部分明胶下相:含大部分琼脂(或可溶性淀粉)1956年瑞典lund大学的Albertsson教授对双水相系统进行比较系统研究,为双水相萃取系统的发展奠定了理论基础。1978年Kula教授将双水相萃取技术用于酶的大规模分离纯化,建成了一套工业装置。双水相萃取可分离各种生物大分子、重金属离子以及小分子,如抗生素、氨基酸和植物的有效成分等的分离纯化。发展概况双水相萃取的基本特点两相的性质差别较小;两相的界面张力很小:条件温和,体系具有生物亲和性所需溶液少,操作方便分离迅速,步骤简便操作易控制可进行萃取性的生物转化基本概念和分类双水相系统:某些有机物之间或有机物与无机盐之间,在水中以适当浓度溶解后形成的互不相溶的两相或多项系统;分类:聚合物-聚合物-水系统:聚合物分子的空间阻碍作用聚合物-无机盐-水系统:盐析作用3.2.1双水相的形成两种聚合物溶液相互混合,分层或混合成一相取决于:体系熵的增加;分子间作用力。大分子间的混合,分子间作用力占主导地位而决定混合结果。双水相的形成2.2%葡聚糖水溶液等体积的0.72%甲基纤维素钠水溶液混合静置0.39%葡聚糖0.65%甲基纤维素钠98.96%水1.58%葡聚糖0.15%甲基纤维素钠98.27%水聚合物的不相溶性:两种聚合物分子间有斥力存在(某种分子希望在它周围的分子系同种分子而非异种分子),达到平衡后,就有可能分成两相,两种聚合物分别进入到一相。a双节线系线b双节线均相区均相区两相区两相区系线临界点

  相图两水相形成的条件和定量关系研究最多的几种典型双水相系统双水相系统的分类

  按照物质在双水相系统的分配作用类型,可分为空间排阻分配、电化学分配、构型相关性分配、亲和分配、疏水分配和手性分配等类型。

  3.2.3影响分配平衡的参数成相聚合物的浓度:接近临界点,蛋白质均匀分配于两相,K接近1;成相聚合物总浓度增加,系统远离临界点,两相性质差别增大,蛋白质趋向一侧分配,K或大于1,或减小低于1。聚合物分子量的影响

  3.2.3影响分配的参数温度:影响相图,影响分配系数。荷电PEG作为成相聚合物:在聚合物上引入电荷可增大两相间的电位差。盐类pH值盐浓度对分配系数K的影响盐类的影响:在两相间形成电位差,对带电生物大分子产生很大影响。pH值:改变盐的解离程度(如磷酸盐),进而改变相间电位差。pH值对分配系数K的影响pH值:改变蛋白质所带的电荷的性质和大小,这是与蛋白质的等电点相关的;PEG/盐系统的分配系数的调节

  3.2.4双水相萃取技术的应用主要用于胞内酶的提取、精制;用双水相萃取技术处理细胞匀浆液:可方便除去细胞碎片,使酶得到精制。蛋白质在多数情况下收率能达90%;从微生物细胞萃取的酶(续前)

  荧光假单孢菌PEG/盐1530953.0在医药工业中的应用从发酵液中将丙酰螺旋酶素与茵体分离后进行提取,可实现全发酶液萃取操作。采用PEG/Na2HPO4体系,最佳萃取条件是PH=8.0~8.5,PEG2000(14%)/Na2HPO4(18%),小试收率达69.2%,对照的乙酸丁酯萃取工艺的收率为53.4%。丙酮和乙醇双水相萃取、荧光法测定痕量维生素B2丙酮-硫酸铵-水和乙醇-硫酸铵-水体系双水相萃取萃取率分别为97.16%~98.14%和94.12%~95.15%;检出限分别为0.031和0.041μg该方法已成功用于片剂和注射液中维生素B2的测定多步双水相萃取分离纯化的酶

  思考题双水相体系是怎样形成的?萃取原理?双水相萃取的影响因素有哪些?三、固相萃取技术(SolidPhaseExtraction,简称SPE)液液萃取(LLE)固相萃取(SPE)免疫亲和柱GPC高速均质器溶剂加速提取微波提取旋转蒸发仪氮吹仪提取分离浓缩检测GCGC/MSHPLCHPLC/MS样品分析流程3.3.1简介操作与柱层析类似固相萃取:以固体吸附剂作固定相,将目标物或干扰物吸附到固定相中,使目标物与基体或干扰组分分离的一种样品前处理技术。柱层析特点(与溶剂萃取比)操作简单、快速;减少乳化现象;可处理大量样品;不需要使用大量有机溶剂;应用样品对象十分广泛。3.3.2原理

  固相萃取原理:基于待测组分与样品基体在固定相上吸附和分配性质的不同固相萃取模式:正相、反相、吸附和离子交换正相固相萃取采用极性固定相,可从非极性溶剂样品中萃取有机酸、碳水化合物和弱阴离子等极性物质。极性基团与固定相表面极性基团之间的相互作用(氢键、-键、偶极间相互作用等)。固定相是以硅胶为载体的二醇基、丙氨基小柱。

  反相固相萃取采用非极性或弱极性固定相,适用于萃取从非极性至中等极性的化合物;基于范德华力和色散力的疏水相互作用;固定相是在硅胶载体表面键合了疏水性烷烃,如十八烷、辛烷、二甲基丁烷。

  离子交换固相萃取采用离子交换剂固定相,用来萃取有机和无机离子性化合物,如有机碱、氨基酸、核酸碱、离子性表面活性剂等。被萃取离子因与固定相表面的离子交换基团之间的静电相互作用而保留固定相是在硅胶载体表面接上季铵基、磺酸基、羧酸基等。

  吸附固相萃取以吸附剂(氧化铝、硅胶、石墨碳材料、大孔吸附树脂等)作固定相;除石墨碳材料和大孔吸附树脂也可以萃取非极性物质外,吸附固相萃取主要用于极性化合物的萃取。14保护色谱柱不受污染,延长使用寿命1111净化:去除干扰物,优化色谱图,增加定量准确性12富集:浓缩样品增加灵敏度3

  转换溶剂:适合色谱分析固相萃取的作用离子交换相互作用CoulombPower非极性相互作用Non-PolarInteraction极性相互作用Polar-Interaction共价键Covalent固相萃取过程涉及的作用力色散力取向力和氢键相反电荷的相互吸引化学键固相萃取过程涉及的作用力淋洗洗脱洗脱上样活化目标物干扰物保留目标化合物保留干扰物固相萃取的净化模式硅胶基质聚合物基质专用柱3.3.3固相萃取柱其它吸附剂Si—OHCl—Si(CH3)2—R+Si—O—Si(CH3)2—R硅胶硅烷化试剂硅胶键合吸附剂R:-(CH2)3C6H4SO3-R:-(CH2)3N+(CH3)3SCXSAX黄色代表离子交换吸附剂硅胶键合吸附剂R:-C2H5

  未进行键合处理C2C8C18PHCN红色代表反相吸附剂蓝色代表正相吸附剂含亲水基团的聚苯乙烯/二乙烯基苯共聚吸附剂(简称PLS)典型的亲水亲脂平衡吸附剂极性亲水基团(能够与化合物上的极性基团发生相互作用)非极性亲脂基团(能够与化合物上的非极性基团发生相互作用)PLS共聚物结构示意图高分子聚合物吸附剂混合型聚合物吸附剂PXCPXAPWCPWAPLS高分子聚合物吸附剂与传统硅胶键合反相吸附剂比较纺织品偶氮检测ProElutAZO茶叶农残检测ProElutTPC苯并芘检测ProElutBaP乳品中农残、氯霉素检测ProElutDPC......

  3)其它选择原则当某一种或一类化合物可以被一种以上的SPE填料从基质中萃取出来时,选择性较好的SPE柱应被选择选择性:离子交换正相反相固相萃取部分与分析部分的分离机理不同时,最终的分析效果往往较好

  操作流程:活化:首先用甲醇活化,然后用水或样品溶剂平衡上样:将溶有目标化合物的样品溶液加入小柱淋洗:纯水或含适量甲醇的水溶液,或样品溶剂洗脱:含适量甲醇的水溶液、甲醇或极性更低的有机溶剂2.标准操作方法2)正相固相萃取柱操作方法操作流程:活化:正己烷或样品溶剂活化/平衡上样:将溶有目标化合物的样品溶液加入小柱淋洗:正己烷、含适量甲基叔丁基醚的正己烷溶液或样品溶剂淋洗洗脱:含适量甲基叔丁基醚的正己烷溶液、甲基叔丁基醚或极性更强的有机溶剂3)离子交换固相萃取柱操作操作流程:活化:甲醇-水上样:溶有目标化合物(酸碱离子化)的样品溶液加入小柱淋洗:依次用水和甲醇淋洗洗脱:阳离子交换-氨水甲醇、阴离子交换-甲酸甲醇用标准溶液检验吸附剂对目标物的保留以及洗脱液对目标物的洗脱情况不满意重新选择SPE,淋洗液或洗脱液满意不添加基质,添加标准溶液考察提取效率不满意重新选择提取方式或提取溶剂在基质中添加标准溶液,经提取,SPE净化,考察回收率大小、是否存在干扰物不满意重新选择淋洗液、洗脱液或改进分析方法满意确定方法满意3.方法优化与验证氯霉素在ProElutPLS上的淋洗曲线%)相对标准偏差(n>6,RSD<10%)净化效果(有无和目标物重叠或接近的干扰物)

  3.3.5SPE常见问题及解决方法固相萃取过程中常见问题回收率低SPE柱流速降低或阻塞重现性差A目标化合物在吸附剂上的保留不足:超过5%的目标化合物出现在样品流出液或淋洗液回收率低B目标物未被完全洗脱:当目标物在样品流出液或淋洗液中未出现而且洗脱液中仅有少量出现。回收率低回收率低C其它环节:如果目标化合物在在样品流出液或淋洗液中未出现且在洗脱液中正常出现。重现性差流速过低例1.人血清中胆汁酸的SPE(后续HPLC测定)活化:SPE柱(ODS)依次用5ml甲醇和5ml水预处理;上样:100μL血清样品;洗涤:样品通过柱子后,用20mL水冲洗;洗脱:用2mL甲醇将胆汁酸洗脱下来。浓缩或复溶:在45℃下用N2将洗脱液吹干,1mL丙酮复溶;衍生化:UV衍生;分析:取20μL样品做HPLC分析(ODS柱)。例2:紫衫醇SPE(使用Sep-PakC18硅胶柱)①活化:往柱中依次加入10ml乙酸乙酯、甲醇和0.01mol/LpH5.0的乙酸铵水溶液并抽干。②样品上柱:将100mg红豆杉浸膏溶解于40%~60%的甲醇/乙酸铵水溶液后加到柱中,抽干。③杂质淋洗:先用10ml的含20%甲醇的乙酸铵缓冲液淋洗并抽干,然后用10ml含60%甲醇的乙酸铵淋洗。④紫杉醇洗脱:在淋洗好的柱子中加入10ml含80%甲醇的乙酸铵,收集洗脱液,减压蒸干.紫杉醇的质量控制可用HPLC分析。

  solidphasemicroextractionSPME装置类似色谱进样针,针头(石英纤维头)外表面涂有高分子涂层,有机分析物遵循“相似相溶”原理被萃取富集到固相涂层。FiberSPME(纤维针式SPME)。SPME通常与色谱在线联用。是集进样、萃取、浓缩功能于一体的样品前处理技术。纤维针Fiber-SPME样品搅拌子149纤维针式固相微萃取(Fiber-SPME)In-tube-SPME-GC加热解吸GC柱温箱SBSE(固相微萃取搅拌棒技术)涂层较厚,萃取容量明显增大,富集能力优于纤维头,适合痕量样品和复杂基体。目标物从样品扩散进入涂层较慢。

  吸附搅拌棒代替纤维萃取头。吸附棒通常为内有铁芯的玻璃棒,玻璃棒表面再覆盖萃取涂层。固相微萃取膜(SPMEM)将涂层材料均匀地涂在铝铂、玻璃板上,形成膜状萃取涂层。吸附容量大。通过增大膜面积来增大吸附容量。不需要专门设备,成本低。膜通常一次性使用,避免了交叉污染。由于缺乏大体积GC进样口或热解析池,通常采用溶剂解析,因此膜必须耐有机溶剂。膜的厚度和大小难以准确控制,用于定量分析较难。整体柱固相微萃取柱管内原位合成的连续床固定相,常为毛细管柱正相、反相、离子交换、亲和、分子印迹等各种功能在线富集和分离技术四.反胶束萃取概述

  4.3影响反胶束萃取蛋白质的主要因素4.4应用传统溶剂萃取技术缺点:蛋白质40-50℃变性。蛋白质不溶于有机溶剂,并使蛋白质变性。蛋白质带有许多电荷,普通萃取剂难奏效。1977年Luisi等人提出反胶团萃取蛋白质反胶束(reversedmicelle)表面活性剂——亲水憎油极性基团、亲油憎水非极性基团表面活性剂(亲水、亲油基)分散于连续有机相中自发形成的纳米尺度的一种聚集体.反胶束溶液是透明的、热力学稳定的系统。是构成反胶团的必要条件概念表面活性剂

  反胶束萃取的优点:成本低,溶剂可反复使用萃取率和反萃取率高解决蛋白质变性、降解的问题从完整细胞中提取蛋白质和酶具有工业开发前景的蛋白质分离技术表面活性剂(阳、阴、非)离子型表面活性剂所形成的反胶束的表面带有电荷:负电荷(AOT-----丁二酸-2-乙基己基酯磺酸钠)正电荷

  溴化十六烷基三甲胺AOT特点:容易获得,具有双链,极性基团较小、形成反胶束时不需加助表面活性剂,并且所形成的反胶束较大,半径为170nm,有利于大分子蛋白质进入。CTABDDAB

  将阳离子表面活性剂如CTAB溶于有机溶剂形成反胶束时,与AOT不同,还需加入一定量的助溶剂(助表面活性剂)。这是因为它们在结构上的差异造成的。TOMAC

  (CriticalMicelleConcentration)胶束形成时所需表面活性剂的最低浓度;体系特性,与表面活性剂的化学结构、溶剂、温度和压力等因素有关。反胶束形成过程表面活性剂分子自聚集表面活性剂(临界胶束浓度)加入水有机溶剂正常胶束反胶束非极性核心溶解非极性物质极性核心蛋白质水池蛋白质保持天然构型水池胶束和反胶束结构示意图反胶团的溶解作用反胶团内存在微水池,可溶解氨基酸、肽和蛋白质等生物分子,为生物分子提供易于生存的亲水微环境。四种模型:(a)水壳模型,蛋白质位于水池的中心,周围存在的水层将其与反胶团壁(表面活性剂)隔开;(b)蛋白质分子表面存在强烈疏水区域,该疏水区域直接与有机相接触;(c)蛋白质吸附于反胶团内壁;(d)蛋白质的疏水区与几个反胶团的表面活性剂疏水尾发生相互作用,被几个小反胶团所“溶解”。bcda

  反胶束萃取蛋白质的基本原理三元相图由水、表面活性剂和非极性有机溶剂构成的三元系统.能用于蛋白质分离的仅是位于底部的两相区:水相;反胶束溶液。物理化学性质:界面张力在0.1-2mN/m,密度差为10%-20%,反胶束溶液粘度适中,大约为1mPa·s。蛋白质的萃取1)蛋白质溶解原理蛋白质进入反胶束溶液是一协同过程蛋白质界面间的表面活性剂静电作用变形包含有蛋白质的反胶束扩散进入有机相蛋白质萃取(相界面)改变水相条件(pH、离子种类和强度)使蛋白质由有机相返回水相,实现反萃取过程.反萃取过程萃取过程2)蛋白质进入反胶束相的传质三过程蛋白质(水相)表面液膜扩散到达相界面进入反胶束含有蛋白质的反胶束扩散有机相反胶束萃取蛋白质的推动力蛋白质带正电荷或负电荷表面活性剂发生静电作用蛋白质在反胶团中溶解水相pH,蛋白质pI当蛋白质与表面活性剂电荷相反时,易溶于反胶束,分配系数较大。否则,蛋白质不溶于反胶团在两相间的分配系数位阻效应许多亲水性物质可以通过溶入反胶束“水池”来达到它们溶于非水溶剂中的目的,但是反胶束“水池”的物理性(大小、形状等)及水中的活度是可以用W。的变化来调节的,并且会影响大分子如蛋白质的增溶或排斥,达到选择性萃取的目的,这就是所谓的位阻效应。反胶束萃取蛋白质的影响因素水相pH值离子强度表面活性剂类型、浓度离子种类其他因素水相pH值对萃取的影响

  水相的pH值决定了蛋白质表面电荷的状态、从而对萃取过程造成影响。对不同相对分子质量的蛋白质,pH值对萃取率的影响有差异性,当蛋白质相对分子质量增加时,只有增大(pH-PI)值的绝对值,相转移才能顺利完成。对那些尺寸小于“空核”的反胶束中水体积的蛋白质,只要其所携带的净电荷与表面活性剂电性相反,萃取就能发生。离子强度对萃取率的影响a.离子强度增大后,反胶束内表面的双电层变薄,减弱了蛋白质与反胶束内表面之间的静电吸引,从而减少蛋白质的溶解度;b.反胶束内表面的双电层变薄后,也减弱了表面活性剂极性基团之间的斥力,使反胶束变小,从而使蛋白质不能进入其中;c.离子强度增加时,增大了离子向反胶束内“水池”的迁移并取代其中蛋白质的倾向,使蛋白质从反胶束内被盐析出来;d.盐与蛋白质或表面活性剂的相互作用,可以改变溶解性能,盐的浓度越高,其影响就越大。离子对表面电荷的屏蔽作用所决定

  从反胶束萃取蛋白质的机理出发,选用有利于增强蛋白质表面电荷与反胶束内表面电荷间的静电作用和增加反胶束大小的表面活性剂;还应考虑形成反胶束及使反胶束变大(由于蛋白质的进入)所需的能量的大小、反胶束内表面的电荷密度等因素,这些都会对萃取产生影响。反胶束体系不足:不能用于分子量较大的蛋白质的萃取,在两相界面上形成不溶性的膜状物等,解决方法:通过在单一表面活性剂中加入具有亲和作用的生物表面活性剂或另一种非离子型表面活性剂的方法来改善萃取性能。表面活性剂浓度的影响增大表面活性剂的浓度可增加反胶束的数量,从而增大对蛋白质的溶解能力。但表面活性剂浓度过高时,有可能在溶液中形成比较复杂的聚集体,同时会增加反萃取过程的难度。应选择蛋白质萃取率最大时的表面活性剂浓度为最佳浓度。

  极性基团的电离程度愈大,反胶束内表面的电荷密度愈大,产生的反胶束也愈大。影响反胶束结构的其他因素1.有机溶剂的影响:影响反胶束的大小而影响水增溶的能力,所以可以利用因溶剂作用引起的不同胶束结构实现选择性增溶生物分子的目的2.助表面活性剂的影响:当使用阳离子表面活性剂时,引入助表面活性剂,能够增进有机相的溶解容量,这多半是由于胶束尺寸增加而产生的。3.温度的影响:温度的变化对反胶束系统中的物理化学性质有激烈的影响,增加温度能够增加蛋白质在有机相的溶解度1)分离蛋白质混合物如三种低分子量蛋白质的混合物:细胞色素C,核糖核酸酶a,溶菌酶,通过控制水相pH和KCl浓度来分离反胶束萃取蛋白质的应用2)浓缩α-淀粉酶用TOMAC/异辛烷反胶束溶液对α-淀粉酶溶液两级连续萃取和反萃取操作。使α-淀粉酶浓缩8倍。3)从发酵液提取胞外酶

  用AOT/异辛烷反胶束溶液,从芽孢杆菌的全发酵液提取核纯化碱性蛋白酶,酶回收率为50%.4)直接提取胞内酶从棕色固氮菌细胞悬浮液提取、纯化胞内脱氢酶细胞表面活性剂(CTAB/己醇-新烷)破裂胞内酶进入反胶束水池反萃取改变环境反胶束萃取可以处理全发酵液,可以使纯化、浓缩一步完成5)反胶束萃取用于蛋白质复性反胶束溶液萃取变性的核糖核酸酶变性剂除去复性回收收率5%AOT/异辛烷反萃取变性的核糖核酶MasafumiSakono等(2004)利用非离子型表面活性剂四甘醇十二烷基醚形成反胶束使碳酸酐酶B复性,20h内收率达到70%以上。反胶束萃取复性与稀释复性相比较

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