免费在线章 溶剂萃取法 一、基本概念 萃取：利用流体为溶剂提取原料中目标产物的操作。 萃取剂：流体（液体，超临界流体） 目标物 固体：液固萃取（浸取） 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。 分离因素 分离因素 （b) 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(light phase) Kp Kp AH ? A- + H+ BH+ ? B + H+ AH = A- + H+(water) 弱酸性电解质的分配系数 弱碱性电解质的分配系数 B BH+ ? B + H+ 溶剂萃取应用 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。 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； 2)、与水相不互溶； 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（methyl isobutyl ketone）等。 三、 水相条件的影响 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 温度：温度影响分配系数 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 四、 乳化现象及去乳化 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： ①发酵液中夹带有机溶剂微滴，使目标产物受到损失； ②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。 如果乳化现象不严重，可采用过滤或离心沉降的方法。 加热、稀释、加电解质 吸附法、顶替法 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 常用的去乳化剂 1.阳离子表面活性剂 （1）十二烷基三甲基溴化铵（1231） ［CH3(CH2)10CH2(CH3)3N+］Br — （2）溴代十五烷吡啶（PPB） 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 式中 VF——料液体积； Vs——萃取剂的体积； C1——溶质在萃取液的浓度； C2——溶质在萃余相的浓度； K——表观分配系数； m——浓缩倍数 萃余率： 理论收率： 例： 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 多级逆流萃取 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 1 94.7 99.0 99.7 99.98 ? 90.0 96.7 98.9 99.88 1/3 85.7 93.8 97.7 99.61 ? 81.8 90.5 96.1 99.14 六、 双水相萃取 双水相萃取技术(two-aqueous phase extraction) ，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，静置平衡后，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，称为双水相萃取法。 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。 1、双水相的形成 如葡聚糖与聚乙二醇按一定比例与水混合，静置平衡后，分成互不相溶的两个水相，上相富含PEG，下相富含葡聚糖 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： 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/L NaCl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。 * 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 一、基本概念 萃取相（轻相） 萃取液 萃余相（重相） 萃余液 分配系数 分 配 定 律 一、基本概念 分配定律(distribution law) 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： 1. 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。 2. 稀溶液。 3.溶质不影响溶剂的互溶情况。 等于分配系数之比， b越大，分离效果越好 一、基本概念 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 青霉素 (light phase) 青霉素 = 青霉素- + H+(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。 2) 青霉素反萃取 一、基本概念 红霉素 (light phase) 红霉素 + H+ = 红霉素+ (water) 四、 乳化现象及去乳化 四、 乳化现象及去乳化 四、 乳化现象及去乳化 五、萃取方法和理论收率的计算 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 六、 双水相萃取 六、 双水相萃取 六、 双水相萃取 *

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