第18章溶剂萃取法一、基本概念萃取剂：流体（液体，超临界流体）目标物固体：液固萃取（浸取）液体：液液萃取有机溶剂萃取双水相萃取反胶团萃取液膜萃取液液萃取（LLE）液液萃取：利用一种溶剂将产物从另一种溶剂（如水）中提取出来，达到浓缩和提纯的目的。一、基本概念萃取相（轻相）萃取液萃余相浓度萃取相浓度一、基本概念分配定律(distributionlaw)在恒温恒压下，溶质在互不相溶的两相中达到分配平衡时，溶质在两相中的平衡浓度之比为常数适用条件：相同分子形态（相对分子质量相同）存在于两相中的溶质浓度之比。不适合于化学萃取，因溶质在各相中并非以同一种分子形态存在。稀溶液。3.溶质不影响溶剂的互溶情况。分离因素分离因素（b)等于分配系数之比，b越大，分离效果越好一、基本概念弱电解质的分配平衡-表观分配系数弱电解质的萃取理论弱碱和弱酸的解离平衡关系分别为：AH(lightphase)(water)弱酸性电解质的分配系数弱碱性电解质的分配系数表观分配系数：两相中总浓度之比决定于何种溶剂和水相pH一、基本概念溶剂萃取青霉素(lightphase)青霉素=青霉素(water)1）青霉素萃取在较低pH下有利于青霉素在有机相中的分配,当pH大于6.0时,青霉素几完全分配于水相中。从图中可知,选择适当的pH,不仅有利于提高青霉素的收率,还可根据共存杂质的性质和分配系数,提高青霉素的萃取选择性。青霉素反萃取一、基本概念3）红霉素萃取红霉素是碱性电解质，在乙酸戊酯和pH9.8的水相之间分配系数为44.7，而水相pH降至5.5时,分配系数降至14.4。4）红霉素反萃取反萃取操作同样可通过调节pH值实现。如，红霉素在pH9.4的水相中用醋酸戊酯萃取，而反萃取则用pH5.0的水溶液。红霉素(lightphase)红霉素+(water)二、有机溶剂的选择选择原则：根据相似相溶的原理(最重要参数：介电常数，极性)，选择与目标产物性质相近的萃取剂，可以得到较大分配系数。此外，有机溶剂还应满足以下要求：1)、价廉易得；3)、与水相有较大的密度差，并且粘度小，表面张力适中，相分散和相分离较容易；4)、容易回收和再利用；5)、毒性低，腐蚀性小，闪点低，使用安全；6)、不与目标产物发生反应。常用于抗生素类萃取剂有：丁醇等醇类、乙酸乙酯、乙酸丁酯和乙酸戊酯等乙酸酯类以及甲异丁基甲酮（methylisobutylketone）等。pH值pH值影响分配系数pH影响选择性pH应尽量使产物稳定盐析剂可使产物在水中溶解度降低，易于转入溶剂中能减少有机溶剂在水中溶解度。带溶剂能与目标物形成复合物，易于溶于有机溶剂中离子对萃取：酸----脂肪碱；碱----脂肪酸乳化：一种液体分散在另一种不相混合的液体中的现象常常发生在实际发酵产物的萃取操作中。产生乳化后使有机相和水相分层困难，出现两种夹带：发酵液中夹带有机溶剂微滴，使目标产物受到损失；有机溶剂中夹带发酵液给后处理操作带来困难。产生原因：表面活剂性的作用，使有机溶剂和水的表面张力降低，水易于以微小液滴的形式分散于油相称为油包水型W/O乳浊液；相反，为O/W型乳浊液。乳化现象及去乳化乳浊液的破坏1)预处理：除去大部分蛋白质及固体微粒，防止乳化现象的发生。2)乳化产生后，采取适当的破乳手段。转型法O/W型乳浊液：加入亲油性表面活性剂W/O型乳浊液：加入亲水性表面活性剂，如SDS乳化现象及去乳化1.阳离子表面活性剂（1）十二烷基三甲基溴化铵（1231）［CH10CH乳化现象及去乳化2.阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂，如亚油酸钠、十二烷基磺酸钠、石油磺酸钠等3．其他破乳剂如用溴代四烷基吡啶作去乳化剂，因其既易溶于水，又易溶于醋酸丁酯中，既能破坏W／O型，也能破坏O／W型乳状液，比PPB破乳完全，用量为0.03%～0.05%。它能降低青霉素提取时随废液的损失，提高收率。五、萃取方法和理论收率的计算（一）单级萃取萃取因素E为——料液体积；Vs——萃取剂的体积；——溶质在萃余相的浓度；K——表观分配系数；m——浓缩倍数原始料液中溶质总量萃余液中溶质总量洁霉素在20和pH10.0时分配系数（丁醇/水）为18。用等量的丁醇萃取料液中的洁霉素，计算可得理论收率E=18*1/1=18理论收率：若改用1/3体积丁醇萃取，理论收率：（二）多级错流萃取五、萃取方法和理论收率的计算多级逆流萃取五、萃取方法和理论收率的计算条件：萃取相和萃余相很快达到平衡两相完全不互溶，完全分离每级的萃取因素E相同如洁霉素20，pH10.0时，分配系数（丁醇／水）=18，根据萃取方式理论收得率的计算方法，得出：浓缩比收率（%）（丁醇/水）单级二级错流二级逆流三级逆流94.799.099.799.9890.096.798.999.881/385.793.897.799.6181.890.596.199.14双水相萃取技术(two-aqueousphaseextraction)，又称水溶液两相分配技术，它利用不同的高分子溶液相互混合可产生两相或多相系统，静臵平衡后，分成互不相溶的两个水相，利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法，称为双水相萃取特点：能保留产物的活性，操作可连续化，可纯化蛋白质2~5倍。如葡聚糖与聚乙二醇按一定比例与水混合，静臵平衡后，分成互不相溶的两个水相，上相富含PEG，下相富含葡聚糖双水相萃取2、分配系数影响分配系数的因素包括很多，如粒子大小、疏水性、表面电荷、粒子或大分子的构象等，这些因素微小的变化可导致分配系数较大的变化，因而双水相萃取有较好的选择性。分配系数K与溶质的浓度和相体积比无关：双水相萃取3、双水相萃取的应用双水相系统平衡时间短，含水量高，界面张力低，为生物活性物质提供了温和的分离环境。它还具备操作简便、经济省时、易于放大。据报道，系统可从10ml直接放大到1m3规模（105倍）,而各种试验参数均可按比例放大，产物收率并不降低。例如PEG-Dextran系统特别适用于从细胞匀浆液中除去核酸和细胞碎片。系统中加入0.1mol/LNaCl可使核酸和细胞碎片转移到下相（Dextran相）,产物胞内酶位于上相，分配系数为0.1～1.0。选择适当的盐组分，经一步或多步萃取，可获得满意的分离效果。如果NaCl浓度增大到2～5mol/L，几乎所有的蛋白质、酶都转移到上相，下相富含核酸。Dextran、FiColl、淀粉、纤维素等高聚物具有光学活性,它们应该可以辨别分子的D、L型。因此，对映体分子在上述高聚物相系统中具有不同的分配特征。同样，一种蛋白质对D或L型能选择性地结合而富集于一相中，可将此用于手性分配。例如，在含血清白蛋白的相系统中，D、L型色氨酸可获得分离。

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