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　　1、,1.概念 萃取:利用溶质在互不相溶的两相中溶解度(或分配系数）的不同而使溶质得到纯化或浓缩的技术。 液固萃取：用溶剂从固体中抽提物质的过程。 液液萃取：用溶剂从液体中抽提物质的过程。 溶质（A）：在萃取操作中，被萃取的物质。 原溶剂（B）：在萃取操作中，混合液中溶质以外的组分。 萃取剂（S）：用于从原料中提取目标产物的流体（或萃取过程中加入的第三组分）,第一节 基本概述,萃取相 (E ）：以萃取剂为主，含有较多溶质的相。 萃余相（ R ）：以原溶剂为主，且含有少量萃取剂和溶质的相。 萃取液(E ）：萃取相中除去溶剂后得到的液体。 萃余液（R）：萃余相中除去溶剂后得到的液体。 原料液（F）：需

　　2、处理的混合溶液。 反萃取:将目标产物从有机相转入水相的萃取操作。 Eg：以煤气厂或化工厂废水中苯酚回收为例： 苯加入到废水中混合（苯酚大部分从水相转移到苯相）分离,苯相回收溶剂 水相,2 萃取的分类：按原理分： 物理萃取：溶质根据相似相溶的原理在两相间达到分配 平衡，萃取剂与溶质之间不发生化学反应。 例如，利用乙酸丁酯萃取发酵液中的青霉素即属于物理萃取。 化学萃取：利用脂溶性萃取剂与溶质之间的化学反应生 成脂溶性复合分子实现溶质向有机相的分配。 双水相萃取、 超临界流体萃取 反胶团萃取,3 分配定律,3.1 K-分配常数 a.定义：在恒温恒压条件下，溶质在互不相溶的两相中达到分配平衡时，在两相

　　3、中的平衡浓度之比为常数。 b.公式：,c. 应用前提条件 （1） 稀溶液 （2） 溶质对溶剂互溶没有影响 （3） 必须是同一分子类型，不发生缔合或离解 例如：青霉素游离酸（在乙酸戊酯溶解度大于水中45倍pH2.5）；青霉素G钠盐（水中大于乙酸戊酯）,3.2 分配定律推导,当温度一定时，标准化学位为常数,如为稀溶液，用浓度代替活度,溶质在互不相容两相达到平衡时，其化学势相等。即,3.3 弱电介质的分配系数与pH的关系,B + H+,A-+ H+,A H,BH+,解离常数 分别为：,如果在有机相中溶质不发生缔和，仅以单分子形式存在，则游离的单分子溶质符合分配定律，分配系数为:,表观分配 系数为,表

　　4、观分配系数与pH的关系为,对于弱碱性物质，有：,如：青霉素pKa2.75， 当pH1.0，KK0 当pH5.0，K随H+浓度的降低而成比例降低 当1.0 pH 5.0，由公式计算,4 分离因素（）,如果原来料液中除溶质A以外，还含有溶质B，则由于A、B的分配系数不同，萃取相中A和B的相对含量就不同于萃余相中A和B的相对含量。如A的分配系数较B大，则萃取相中A的含量（浓度）较B多，这样A和B就得到一定程度的分离。萃取剂对溶质A和B分离能力的大小可用分离因素（）来表征：分配系数的比值 a.公式 b.大小：表示选择性的高低 如：1 或 1,1.单级萃取,对图中所示的萃取过程进行物料衡算，得到,X=K

　　5、0Y,HYF+LXF=HY+LX,特点：操作简单、快速，但对分配系数不大的产物分离时回收率低,第二节 液液萃取的过程,2.多级错流萃取,a.过程： 原料由第1级混合器进，由第n级分离器出；萃取剂由每级的混合器加入，由每级的分离器流出，最后合并所有萃取相进行产物分离及溶剂回收 b.萃取率,c.特点：回收率较高、但溶剂用量大、产物浓度低、能耗较大 。,3.多级逆流萃取,a.过程：料液和萃取剂分别从两端加入，萃取相与萃余相逆向流动 b.萃取率,c.特点：萃取效率高，萃取相中目标产物浓度高；溶剂用量少。,4.分馏萃取多级逆流萃取,a.过程：料液从中间位置引入，进料部位将萃取流程分为萃取段和洗涤段。（如

　　6、：萃取剂(L)从左端第一级加入，而从右端第n级加入纯重相(H)。此纯重相除不含溶质外，与进料的组成相同(如某种缓冲溶液)，在进料级(k)的右端起洗涤作用，使萃取相中目标溶质纯度增加(但浓度下降)，因此第k级右侧的各级称为洗涤段，重相H称为洗涤剂。在第k级的左侧，溶质从重相被萃取进入萃取相。） b.过程：,c.特点：萃取效率高，目标物纯度高,5.微分萃取多级逆流萃取过程： 原料液与溶剂中密度较大者从塔顶加入、塔底排出，密度较小者自塔底加入、塔顶排出。一相经分布器分散成液滴（分散相），另一相保持连续（连续相）。分散的液滴在沉降或上浮过程中与分散相接触，进行溶质的转移。 6 .离子对/反应萃取 a.

　　7、定义：萃取剂与溶质通过配合反应、酸碱反应或离子交换反应生成可溶的配合物，实现从水相向有机相的转移。 b.主要萃取剂：胺类萃取剂（TOA、DOA)、有机磷类萃取剂（TBP、TOPO) 如：链霉素+月桂酸、青霉素+脂肪碱，柠檬酸+ TBP,第三节 有机溶剂萃取,1.有机溶剂的选择 1.1作为萃取剂的有机溶剂应满足以下要求： （1）萃取容量大（如青霉素） （2）有较高的选择性 （3）不与目标产物发生反应，并且与水相不互溶； （4）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； （5）有链烃或芳烃，水溶性低 （6）价廉易得；容易回收和再利用； （7）毒性低，腐蚀性小，使用安全。

　　8、,1.2溶剂选择方法： （1）相似相溶的原理结构相似、极性相似 （2）溶剂的极性介电常数查表，介电常数相近，极性相近 a.溶剂与溶质互溶度好，且与原溶剂不互溶 b.极性液体与极性液体易于混合，且溶解盐类和极性固体 c.非极性液体易于混合，非极性化合物易溶于低或非级性液体 1.3常用于生物产物萃取的有机溶剂： 丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯和乙酸戊酯等,2.有机溶剂萃取的影响因素,（1）萃取剂的性质 a.分配系数及选择性K及大 b. S与B的互溶度小（混合相少溶质A在E中浓度高） c. S与B的密度差大（易分层，分离快） d. 粘度小（粘度大，传质慢、流动性差；粘度小，传质快、混合与分离均易进行） （

　　9、2）原溶剂（B）的 pH值对弱电解质分配系数均具有显著影响。弱酸性电解质的分配系数随pH降低(即氢离子浓度增大)而增大，而弱碱性电解质则正相反。 如：青霉素较强的有机酸 pH2.0时，乙酸丁酯萃取液中青霉素大于水中的 pH大于6.0时青霉素几乎全部在水相,如：红霉素（碱性电介质），在乙酸戊脂和pH9.8水相间分配系数44.7，而pH5.5时分配系数为14.4 （3）温度适宜 a. T升高，溶解度增加，但过高互溶度增加，不易分层 b. T 过低，溶剂粘度大，不利于传质 （4）盐析 a.降低溶质在水相的溶解度，使溶质从水相向有机相转移，如：萃取青霉素时加入NaCl，萃取维生素B12时添加（NH4）

　　10、2SO4 b.降低萃取剂在水相中的溶解度，较小互溶度，易分层 （5）带溶剂-化学萃取剂,3、乳化现象和去乳化,3.1乳化定义： 一种液体以细小液滴（分散相）的形式分散在另一互不相容的液体（连续相）中。 如：水以细小液滴的形式分散在有机相；或有机溶剂以细小液滴的形式分散在水相中。 在发酵液的溶剂萃取中发生乳化现象后，水相和有机相分层困难，影响萃取分离操作的进行;且可能产生夹带：萃余相中夹带溶剂，目标产物收率降低；萃取相中夹带发酵液，给分离提纯造成困难。,乳化现象,有机相,乳化层,水 相,3.2乳状液及其类型 乳状液一种液体以细小液滴分散在另一种互不相溶的液体中所构成的分散体系，也称乳浊液。 类型

　　11、油包水（W/O ）型和水包油（O/W ）型两大类,3.3 乳状液形成的条件 a.互不相溶的两相溶剂 b.表面活性剂使有机溶剂（油）和水的表面张力降低,表面活性剂在界面上的定向排列,水包油（O/W）型 油包水（W/O）型,3.5去乳化方法,加热、稀释、吸附 离心或过滤（乳化现象不严重 ） 加强电解质，破坏乳状液双电层 转型：加相反的界面活性剂，促使乳状液转型。（如：对于o /w乳状液，加亲油性表面活性剂如SDS ，可使o /w向w/o转化，但由于溶液条件不允许w/o的形成，从而达到破乳目的，相反对于w/o型乳浊液，加入亲水性表面活性剂可达到破乳的目的）。 加入表面活性更强的物质，把界面活性剂替代

　　12、出来的顶替法 凝聚或絮凝等预处理,3.4生物类料液引起的乳化现象 a.种类大多形成O/W型 b.原因蛋白质是一种天然乳化剂,4.溶剂萃取应用,青霉素 (light phase) 青霉素 = 青霉素- + H+(water),1）青霉素萃取 青霉素是有机酸, pH值对其分配系数有很大影响。很明显, 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,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

　　13、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 (light phase) 红霉素 + H+ = 红霉素+ (water),1.概述 2.双水相体系 3.相图 4.双水相系统的分配理论 5.影响分配的因素 6.双水相萃取工艺流程 7.双水相技术应用,第四节 双水相萃取,1.定义利用溶质在两个互不相溶的水相间分配系数的不同而进行分离的一种方法。 2.特点 (1) 条件温和，保留产物活性 (2) 通用性强（大分子及小分子萃取） (3) 操作

　　14、简单,可连续操作（除去细胞的同时纯化蛋白质）、易于实现放大和连续操作 (4) 细胞碎片不需要去除 (5) 分相时间短 (6) 成本高,（一）.概述,（二）双水相体系形成,1.1 两种都是非离子型高聚物（PEG / DEX、聚丙二醇/ DEX等） 1.2非离子型高聚物和离子型高聚物（羧甲基纤维素钠/葡聚糖DEX） 1.3两种都是离子型高聚物（羧甲基纤维素钠/羧甲基葡聚糖钠） 1.4高聚物和无机盐（磷酸盐、硫酸盐等）,双水相体系的类型,2.1聚合物/聚合物体系高聚物不相容性,2.2对于聚合物/无机盐双水相系统主要是由于盐析作用分相的 盐析作用使聚合物的溶解度降低，同时，聚合物为亲水性，夺走盐中的水

　　15、，从而分层.,双水相体系形成的原因,a.各聚合物分子都倾向于周围有相同的形状、大小和极性的分子 b.不同类型分子间斥力大于吸引力,（三）双水相系统的相图,图a和b分别为PEG/Dx和PEG/KPi（磷酸钾）系统的典型相图,TKB为双节线，上方体系分为两相，下方为均一的单相 TMB为系线，在系线上各点处系统的总浓度不同，但均分成组成相同（T、B)而体积不同的两相。 两相的体积近似服从杠杆规则，,d. 系线的长度是衡量两相间相对差别的尺度，系线越长，两相间的性质差别越大，反之则越小。当系线长度趋向于零时，即在图b的双节线上K点，两相差别消失，任何溶质在两相中的分配系数均为1，因此K点称为临界点(c

　　16、ritical point)。,（四）双水相系统的分配理论,与溶剂萃取相同，溶质在双水相中的分配系数也用k=c2/c1表示。为简便起见，用c1 和c2分别表示平衡状态下下相和上相中溶质的总浓度。双水相萃取达到分配平衡时，分配系数为： k=c2/c1,双水相萃取的分配平衡主要由表面自由能和表面电荷决定,1. 双水相中聚合物组成的影响 （1）聚合物的类型： 不同聚合物的水相系统显示不同的疏水性。如：葡萄糖硫酸盐甲基葡萄糖葡萄糖聚乙二醇聚丙三醇 （2）聚合物的平均分子量 同一聚合物的疏水性随分子量的增加而增加。 （3）聚合物类型及分子量大小的选择取决于萃取过程的目的和方向。 如：PEG/ Dextr

　　17、an系统中，蛋白质等可溶性分子的分配系数随着Dextran分子量的增加而增加，但随着PEG分子量的降低而增加。因此，若想在上相获得高收率的Pr，则应该降低PEG的疏水性，或升高Dextran的疏水性。,（五）影响双水相萃取的因素,双水相的性质如密度，密度差，粘度，粘度差及表面 张力等参数随聚合物浓度变化。（见下表）,2. 双水相中聚合物浓度影响,聚合物浓度的增加对相体积比改变不大，但界面宽度、两相间密度差，下相粘度和界面张力明显增加，上相粘度基本恒定。,盐与缓冲液 （1） 盐离子的不均匀分配改变两相间电位差 （2） 高盐浓度引起盐析效应,例1：PEG/DEX系统中加入KI，能增加上相对带正电(

　　18、溶菌酶）物质的亲和效应，迫使带负电物质（卵清蛋白）进入下相。 例2：PEG/磷酸盐 /水中加入氯化钠可以使万古霉素的分配系数由 4提高到 1 2 0 ,而在 PEG/DEX/水体系中只从 1 . 55提高到 5。这种相组成即相性质的改变直接影响蛋白质的分配系数。离子强度对不同蛋白质的影响程度不同，利用这一特点，通过调节双水相系统中的盐浓度，可有效地萃取分离不同的蛋白质。,双水相萃取-无机盐的分配,在不同体系中，无机盐分配系数是不同的。在8% PEG 4000 /8% Dx500双水相体系中，无机盐的分配系数如下,4.pH： pH会影响蛋白质中可以离解基团的离解度，因而改变蛋白质所带电荷和分配系

　　19、数。 pH也影响磷酸盐的离解程度，若改变H2PO4-和HPO42-之间的比例，也会使相间电位发生变化而影响分配系数。pH的微小变化有时会使蛋白质的分配系数改变23个数量级。 如： 加入pH大于7的磷酸盐缓冲液，HPO42-在PEG/DEX系统中分配系数低，而改变界面电位，使带负电的蛋白质转入PEG相。,温度影响双水相系统的相图，因而影响蛋白质的分配系数。但一般来说，当双水相系统离双节线足够远时，温度的影响很小，1-2度的温度改变不影响目标产物的萃取分离。,5. 温度的影响(离开临界点远，不太敏感，粘度),双水相萃取工艺流程,1.目的物的萃取 选择合适的双水相系统，使目的蛋白和杂质、细胞碎片的分

　　20、离；然后加入盐形成新的双水相系统，使目的蛋白转入下相。 2.PEG循环 a.加盐，将蛋白转入下相，回收PEG（透析、超滤） b. PEG通过离子交换柱，用洗脱剂先洗出PEG，再析出蛋白 3.无机盐循环 冷却结晶、电渗析,双水相萃取应用,双水相萃取自发现以来，无论在理论上还是实践上都有很大的发展。在最近几年中更为突出,在若干生物工艺过程中得到了应用，其中最重要的领域是蛋白质的分离和纯化，其应用举例如表所示。,1) 蛋白质、酶的纯化,第六节 反胶团萃取,基本概念 反胶团溶液形成的条件和特性 反胶团萃取蛋白质的基本原理 影响反胶团萃取蛋白质的主要因素,1.基本概念,表面活性剂分子的两亲性质使之在水溶

　　21、液中能自发形成结构有序的多分子聚集体,通常称为胶团。 胶团具有表面活性剂烷烃链构成的疏水内核和亲水基团包裹着的外壳,即所谓的核-壳结构,何谓胶团、反胶团,反胶团是指当油相中表面活性剂的浓度超过临界胶束浓度后,其分子在非极性溶剂中自发形成的亲水基向内、疏水基向外的具有极性内核(polarcore)的多分子聚集体,何谓胶团、反胶团,反胶团内可溶解少量水而形成微型水池，蛋白质进入微水持中，可随反胶团转入有机溶剂，但不与有机溶剂直接接触。 反胶团萃取是利用表面活性剂在非极性溶剂中形成分散的亲水环境，使蛋白类生物活性物质溶解于其中的一种生物分离技术。,反胶团萃取,成本低 选择性好、萃取率和反萃取率高 操

　　22、作方便、放大容易 萃取剂 (反胶团相 )可循环利用 蛋白质不易变性等优点 影响因素多,2 反胶团萃取的特点,3.1表面活性剂 反胶团(reversed micelle)是表面活性剂分散于连续 有机相中一种自发形成的纳米尺度的聚集体，所以表面活 性剂是反胶团溶液形成的关键。 表面活性剂是由亲水憎油的极性基团和亲油憎水的非极 性基团两部分组成的两性分子，可分为阴离子表面活性 剂、阳离子表面活性剂和非离子型表面活性剂。,3.反胶团溶液形成的条件和特性,阴离子表面活性剂 在反胶束萃取蛋白质的研究中，用得最多的是阴离子表面活性剂AOT(AerosolOT)，其化学名为丁二酸2乙基己基磺酸钠,该表面活性剂

　　23、容易获得，其特点是具有双链，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。,阳离子表面活性剂 常使用的阳离子表面活性剂名称和结构如下：,(1)CTAB(溴化十六烷基三甲胺/十六烷基三甲基胺溴)需要助表面活性剂,(2)DDAB(溴化十二烷基二甲铵),阳离子表面活性剂 常使用的阳离子表面活性剂名称和结构如下：,(3) TOMAC(氯化三辛基甲铵),3.2 临界胶团浓度,要形成胶团或反胶团溶液，表面活性剂需达到一定浓度。临界胶束浓度是形成胶团或反胶团的表面活性剂的最低浓度，用CMC表示。大小与表面活性剂的结构、溶剂、温度和压力有关。,

　　24、3.3 胶团、反胶团的形成 (1)胶团的形成： 将表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶束浓度(CMC)时，表面活性剂就会在水溶液中聚集在一起而形成聚集体，在通常情况下，这种聚集体是水溶液中的胶束，称为胶团。,若将表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中，并使其浓度超过临界胶束浓度(CMC)，便会在有机溶剂内形成聚集体，这种聚集体称为反胶团。 （3）结构特征 a.胶团：极性头向外，非极性尾向内，形成非极性核，溶解非极性化合物. b.反胶团：极性头向内，非极性尾向外，形成极性核，此极性核具有溶解极性物质的能力。,（2）反胶团的形成,反胶团的大小与溶剂和表面活性剂的种类与浓度、温度、离子强度等因素有关，一

　　25、般为520nm。,4 反胶束萃取蛋白质的基本原理,4.1 反胶团的溶解作用,由于反胶团内存在微水池，故可溶解氨基酸、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。因此反胶团萃取特别蛋适合白质类生物大分子。 关于反胶团溶解蛋白质的形式，有人提出了四种模型，如图所示，其中 (a)为水壳模型，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”。,表面性质不同的蛋白质可能以不同的形式

　　26、溶解于反胶团相，但对于亲水性蛋白质，目前普遍接受的是水壳模型。例如：(1)反胶团内酶的结构和活性与W0值密切相关，说明酶对其周围存在的水层非常敏感；(2)反胶团内酶反应动力学行为与在正常的水相中相似，活性与pH的关系同样表现为钟状曲线。,反胶团的溶解作用,萃取过程和萃取后的情况,4.2 反胶团萃取蛋白质,5影响反胶团萃取的主要因素,蛋白质的萃取，与蛋白质的表面电荷和反胶束内表面电荷间的静电作用，以及反胶束的大小有关，所以，任何可以增强这种静电作用或导致形成较大的反胶束的因素，都有助于蛋白质的萃取。,5.1 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 a.对于阳离子表面活性剂

　　27、、溶液的pH值需高于蛋白质的pI值，反胶束萃取才能进行； b.对于阴离子表面活性剂，当pHpI时，萃取率几乎为零，当pHpI时，萃取率急剧提高。 这表明蛋白质所带的净电荷与表面活性剂极性头所带电荷符号相反，两者的静电作用对萃取蛋白质有利，如果pH值很低，在界面上会产生白色絮凝物，并且萃取率也降低这种情况可认为是蛋白质变性之故。 水相pH值对几种相对分子质量较小的蛋白质的萃取影响见下图。,c.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。 如：-糜蛋白酶(Wr25000)的萃取率在pH低于pI2-4时达

　　28、到最高，而牛血清蛋白(Wr68000)在相同的系统中根本不发生相转移。 解释：对于包含大蛋白分子的反胶束，其尺寸远大于“空核”的反胶束，萃取时势必要消耗较多的能量，这些能量只能通过较强的静电相互作用得到补偿。用调节pH来增加蛋白质分子表面电荷的方法，是增强静电作用的一条途径。 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。蛋白质的相对分子质量Mr与(pH-pI)绝对值呈线离子强度对萃取率的影响,离子强度对萃取率的影响以下几个方面： 影响蛋白质与表面活性剂极性基团的静电作用； 影响反胶团的大小； 离子进入“微水池”

　　29、影响其他溶质的进入。 如离子强度(KCl 浓度)对萃取核糖酸酶a,细胞色素c和溶菌酶的影响见图,5.3表面活性剂类型及浓度的影响,a.类型 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，除此以外，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。 b.浓度 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。因此，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。,5.4 离

　　30、子种类对萃取的影响,阳离子的种类对萃取率的影响主要体现在改变反胶束内表面的电荷密度上。通常反胶束中表面活性剂的极性基团不是完全电离的，有很大一部分阳离子仍在胶团的内表面上(相反离子缔合)。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。 K+、Ca2+、Na+ 、 Mg2+ 的顺序增大,电离程度也相应增大 5.5 影响反胶束结构的其他因素 （1）有机溶剂的影响: 有机溶剂的种类影响反胶束的大小，从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，如-胰凝乳蛋白酶随溶剂的不同在反胶束中增溶的比率会出现显著的差别。,（2）温度的影响:

　　31、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，例如增加温度可使-胰凝乳蛋白酶进入NH4+-氯仿相并在转移率上分别增加50。 （3） 助表面活性剂：助表面活性剂是一类能提高表面活性，增强界面膜的流动性，使界面膜的弯曲更加容易，有利于微乳液的形成的物质。 常用的助表面活性剂有：中、高碳脂肪醇，羊毛脂衍生物，胆甾醇，乙二醇 等。,6. 应用 6.1 分离蛋白质混合物 分子量相近的蛋白质，由于pI及其它因素而具有不同的溶解度，可利用反胶团的选择性溶解而进行分离。如细胞色素c、核糖核酸酶a和溶菌酶混合物，可通过调节水相pH和KCl浓度将它们分开。,蛋白质混合

　　32、物,pH9，0.1mol/L KCl 50mmol/L AOT异辛烷溶液萃取,溶液A 核糖核酸酶a,有机相为含细胞色素c 和溶菌酶的反胶团溶液,0.5mol/L KCl溶液反萃取,溶液B 细胞色素c,有机相为含溶菌 酶的反胶团溶液,2mol/L KCl pH11.5 溶液反萃取,溶液c 溶菌酶,蛋白质分离,6.2 浓缩淀粉酶,用TOMAC/异辛烷反胶团溶液对淀粉酶水溶液进行两级连续萃取和反萃取， 使淀粉酶浓缩8倍，酶活力得率约45；若在反胶束相中添加助表面活性剂，得率达85。 6.3从发酵液中提取胞内酶和胞外酶 菌体细胞在表面活性剂作用下破裂，析出的胞内酶随即进入反胶团的水中，再通过加入合适的

　　33、溶液改变环境，酶被反萃取进入溶液。 6.4 用于蛋白质得复性 蛋白质萃取除去变性剂，然后反萃取到溶液中,第七节 液固萃取浸取,1定义： 用萃取剂S自固体中溶解某一种溶质的单元操作。 2浸取条件： 溶液相的溶质浓度小于固体相溶液中溶质的浓度 3浸取机理分子在固体相和溶液相的扩散 （1）S：固液界面扩散至固体内部 （2）A：固体内溶质溶解液相 （3）A:固体相内部溶液扩散固液界面 （4）A：固液界面液相主体扩散,4 浸取的影响因素,（1）固体物质的颗粒度适中 ：粒度越小，接触面大，扩散速率大，浸出效果好；但粒度太小，流体阻力大，不利浸取 （2）溶剂的用量及浸取次数少量多次 （3）温度：T升高，溶解

　　34、度增加，粘度低，浸取率高；T太高，杂质浸出量增高 （4）浸取的时间适当 （5）搅拌 （6）溶剂的pH：酸性物质提取生物碱；碱性物质提取皂苷等,第八节 超临界流体萃取,1.概述 2.超临界流体萃取的理论基础 3.超临界流体萃取的基本过程 4.超临界流体萃取的应用 5.超临界流体萃取的优缺点,1. 超临界流体萃取-概述,1.1定义 超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction)是基于一种溶剂对固体和液体的萃取能力和选择性，在超临界状态较之在常温常压条件下获得较大的提高。它是利用超临界流体，即温度、压力稍超过或靠近超临界T和P，介于气体和液体之间的流体，作为萃取剂，从

　　35、固体或液体中萃取出某种高沸点或热敏性成分，以达分离、纯化目的。 1.2与其他分离方法的联系 a 蒸馏物质在流动的气体中，利用蒸汽压不同进行蒸发分离。,b. 液液萃取利用溶质在不同溶液中溶解度不同。 c. 超临界流体萃取利用SCF，依靠被萃物在不同蒸汽压下所具有不同化学亲和力和溶解力（蒸汽压相分离作用。,1.3 发展史 1896年 英国 Hanny等通过实验发现金属卤化物可被超临界乙醇和四氯化碳溶解，但当P降低，金属卤化物又重新析出。 20世纪50年代 Todd等理论上提出SCF萃取分离的可能性。 1978年 一系列SFE有关的学术会议 中国 1981年刚刚起步,2.超临界流体萃取的理论基础,2

　　36、.1 纯溶剂行为,（1）相图 三相点：气液固共存点（对应P、T） 凝固点：液固共存（一定P下的T） 升华点：气固共存（一定P下的T） 沸点：气液共存（一定P下对应的T） 临界点：气体和液体（平衡状态）转化的极限所对应的点（P、T）,（2）基本概念 超临界流体（SCF）：温度和压力均超过临界点时，物质介于气体和液体之间的一种特殊的非凝缩性的高密度流体。 临界温度（Tc）：当温度超过Tc后，不管施加多大的压力，都不能使气体变为液体是气体能够液化的最高温度。 临界压力（pc）：是指在临界温度下，气液平衡时的压力。 任何纯净化合物都存在“超临界”状态的过渡态，但不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不

　　37、相同。 T Tc 时，气态和液态共存； T Tc时，只存在一相，即“超临界”流体状态,a.无明显的气液界面，既不是气体，也不是液体；是一种气液不分的状态。 b.性质介于气体和液体之间 eg：密度大、溶解度大（接近液体）；粘度低、扩散系数大、流动性好、传质传热快（接近气体） c.密度随T、P变化明显，溶质的溶解度随流体的密度增大而增大。（注意：溶质的溶解度取决于分子间的作用力，密度大分子靠近程度大）,（3）SCF特性,如：T一定，P升高，密度增大； P一定，T升高，密度降低。 ( m / v);,（1）原理： 利用超临界流体在临界区附近，温度和压力微小的变化，而引起流体密度大的变化，而非挥发性溶

　　38、质在超临界流体中溶解度大致和流体的密度成正比。保持T恒定，增大P，流体密度增大，溶质溶解度增大，萃取能力增强；降低P，流体密度减小，溶质溶解度降低，萃取剂与溶质分离。从而能很好的固体或液体中萃取出某种高沸点或热敏性成分,2.2 基本原理,（2）超临界萃取的实际操作范围及通过调节P、或T改变溶剂密度从而改变溶剂的萃取能力；见下图：,a.临界萃取的实际操作区域为图中虚线以上部分，大致在对比压力pt 1，对比温度Tt为0.9与1.2之间。在这 一区域里，超临界流体具有极大的可压缩性。 b.溶剂密度可从气体般的密度(t0.1)递增至液体般的密度(t 2.0)。 C.由图可见，在1.0 Tt 1.2时，

　　39、微小的压力变化将大大改变超临界流体的密度.,提高溶剂选择性的基本原则是： 操作温度应和超临界流体的临界温度相接近； 超临界流体的化学性质应和待分离溶质的化学性质相接近。,2.3超临界流体的选择性,（1）作为萃取溶剂的超临界流体必须具备以下条件： 萃取剂需具有化学稳定性，对设备没有腐蚀性； 临界温度不能太低或太高，最好在室温附近或操作温度附近： 操作温度应低于被萃取溶质的分解温度或变质温度； 临界压力低，可节约压缩动力费； 选择性要好，容易得到高纯度制品； 溶解度要高，可以减少溶剂的循环量； 萃取溶剂要容易获取，价格要便宜。,2.4 超临界流体的选定,另外，当在医药、食品等工业上使用时，萃取溶剂

　　40、必须对人体没有任何毒性，这一点也是很重要的。 （2）二氧化碳由于具有合适的临界条件(温度31.1、压力7.2MPa)，同时对健康无害、不燃烧、不腐蚀、价格便宜并易于处理，是天然产物和生物活性物质提取和精制的理想和最常用的溶剂。 （3）选择方法： 根据分离对象和分离目的来选择极性或非极性溶剂,（1）单一组分的超临界溶剂缺点包括： 某些物质在纯超临界流体中溶解度很低，如超临界CO2只能有效地萃取亲脂性物质，不适合糖、氨基酸等极性物质 选择性不高，导致分离效果不好； 溶质溶解度对温度、压力的变化不够敏感，使溶质与超临界流体分离时耗费的能量增加。,2.5夹带剂的使用,（2）夹带剂：在纯流体中加入少量与

　　41、被萃取物亲和力强的组分，以提高其对被萃取组分的选择性和溶解度夹带剂，也称为改性剂(Modifer)或共溶剂(cosolvent)。 （3）常用夹带剂：除了甲醉外，夹带剂还有水、丙酮、乙醇、苯、甲苯、二氯甲烷、四氯化碳、正己烷和环己烷等。注意：添加量一般不超过临界流体的15(物质的量比)。,3 超临界流体萃取的基本过程,所用的方法、设备和流程应该适应过程的特殊性： 有的萃取相中的溶质是直接的精制产品如香料，有的则需适应萃取相中的溶质是要去除的杂质； 有的是液体流体超临界萃取，有的则是固体流体超临界萃取。,3 超临界流体萃取的基本过程,过程基本上是由萃取与分离两个阶段组成。 分为如下3种： (1)

　　42、等T法依靠压力变化的萃取分离法 a.萃取壶T分离壶T b.萃取壶P分离壶P (2)等压法依靠温度变化的萃取分离法 a.萃取壶T分离壶T b.萃取壶P分离壶P,(3)吸附法用吸附剂进行的萃取分离法 在分离器中，经萃取出的溶质被吸附剂吸附，气体经压缩后返回萃取器循环使用。 PS： a.方法（1）（2）主要用于萃取相溶质为需要的精制品 b.方法（3）萃取相溶质溶质为需要除去的有害成分或杂质,4. CO2超临界流体萃取的特点,（1）萃取和分离合二为一 （2）压力和温度为调节参数工艺流程短，耗能少 （3）萃取温度低高沸点、易挥发或易热解的物质 （4）CO2为气体，无毒、资源丰富 （5）超临界流体的极性可

　　43、改变,5.超临界流体萃取的影响因素,（1）压力 如：T恒定，提高P，可增大溶剂的溶解能力和SCF的密度，从而提高萃取容量。 （2）温度 a. P较高时，T升高可以增大溶质的蒸汽压，提高挥发度和扩散系数，从而提高萃取速率 b. T升高，流体密度降低，萃取容量降低 （3）流体的密度与溶解度有关,a. T 恒定，增加密度，萃取容量、速率增加 b. P恒定，增加密度，萃取容量、速率降低,（4）溶剂比萃取后固体中溶质的残留量及经济性 （5）颗粒度适中 （6）夹带剂种类,6 超临界流体萃取的应用,(1)用超临界CO2提取甾族化合物 (2) 用超临界CO2从咖啡豆中提取咖啡因 (3)用超临界CO2萃取啤酒花

　　44、 (4) 从药用植物中萃取生物活性分子，生物碱萃取和分离； （5）来自不同微生物的类脂脂类，或用于类脂脂类回收，或从配糖和蛋白质中去除类脂脂类；,7.超临界流体萃取的优缺点,同时具有液相萃取和精馏的特点。 超临界流体萃取的独特的优点是它的萃取能力取决于流体的密度易于通过调节温度和压力来加以控制。 溶剂回收很简便，并能大大节省能源。 可不在高温下操作产品中无其他物质残留。 操作压力可据分离对象选择适当的萃取剂或添加夹带剂控制，以避免高压带来的影响。,超临界流体萃取的主要缺点: 由于高压带来的高昂设备投资和维护费用，所以目前应用面还不宽，但是对于高经济价值的产品以及精馏和液相萃取操作应用不妥的情况，还是应该考虑使用超临界流体萃取工艺。,

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