SolventExtractionSolventExtraction萃取的概念萃取的概念液－液萃取从机理上分析可分为哪两类？液－液萃取从机理上分析可分为哪两类？常见物理萃取体系由那些构成要素？常见物理萃取体系由那些构成要素？何谓萃取的分配系数？其影响因素有哪些？何谓萃取的分配系数？其影响因素有哪些？掌握单级萃取的过程。掌握单级萃取的过程。掌握多级萃取的萃取级。掌握多级萃取的萃取级。何谓超临界流体萃取？其特点有哪些？何谓超临界流体萃取？其特点有哪些？何谓双水相萃取何谓双水相萃取?常见的双水相构成体系有哪些？常见的双水相构成体系有哪些？反胶团的构成以及反胶团萃取的基本原理。反胶团的构成以及反胶团萃取的基本原理。是生物分离中常用的单元操作是生物分离中常用的单元操作利用在两个利用在两个互不相溶互不相溶的液相中各种组分（包的液相中各种组分（包括目的产物）括目的产物）溶解度溶解度的不同，从而达到分离的不同，从而达到分离的目的的目的物理萃取物理萃取化学萃取化学萃取何谓萃取何谓萃取利用溶剂对需分离组分有较高的溶解能力，分利用溶剂对需分离组分有较高的溶解能力，分离过程纯属物理过程离过程纯属物理过程萃取体系的构成萃取体系的构成：被萃取的物质：被萃取的物质：原先溶解溶质的溶剂：原先溶解溶质的溶剂：加入的第三组分：加入的第三组分萃取剂选择原则：使溶质在萃取相中有最大的萃取剂选择原则：使溶质在萃取相中有最大的溶解度溶解度物理萃取物理萃取LightphaseHeavyphase萃取法根据混合物中不同组分在溶剂中的溶解度不同，将所需要的一种或几种组分分离出来的过程称为，又称为简介广义溶剂萃取浸取，固体溶质首先溶解于溶剂，然后由两相的界扩散到溶剂中，多用于提取存在于细胞内的有效成分。例如：用丙酮从菌丝体内提取灰黄霉素溶剂与被处理的液体互相不混淆，但对液体中的组分有不同的溶解能力，用一种溶剂将物质从另外一种溶剂（如发酵液）中提取出来的方法。几个概念料液：在溶剂萃取中，被提取的溶液。溶质：欲被提取的物质。萃取剂：用来进行萃取的溶剂。萃取液与萃余液：料液与萃取剂接触后，料液向萃取剂转移，达到萃取平衡后，大部分溶质转移到萃取剂中，含有溶质的萃取剂溶液称为萃取液，被萃取出溶质以相：体系中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分。类型将经过处理或破碎的组织放置于一定条件下的溶剂中，让被提取的生化产品充分释放出来。浸渍：用冷溶剂从固体物质中提取过程。浸提（煮）：用热溶剂从固体物质中提取过程。浸取：用溶剂从液体中将某溶质取出。优点通过转移到不同的物理或化学特性的第二相中来减少由于降解引起的产品损失。传质速度快，生产周期短，便于操作。物质的性质与提取方法的选择溶解性质，分子量，等电点，存在方式，稳定性，比重，粒度，粘度，目的物含量，主要杂质种类及溶解性，有关酶类的特征。扩大目的物与主要杂质在以及它们的稳定性，增加目的物的溶出度，尽可能减少杂质的溶出度，重视生物材料及目的物在提取过程中的生化产品要和其它生化产品要，即变性作用，应避免高热，强烈搅拌，大量泡沫，强酸，强碱及重金属的作用；生化产品要，提取过程应该在低温下进行，并添加某些酶抑制剂；生化产品应该作用，减少与空气的接触，可添加抗氧化剂，通入氮气及避光等。活性物质的保护方法：防止某些酸碱基团的解离导致溶液pH的大幅度变化，使某些活性物质变性失活或因pH变化影响提取效果：磷酸盐缓冲液，柠檬酸盐缓冲液，Tris缓冲液，醋酸缓冲液，碳酸盐缓冲液，硼酸盐缓冲液降低缓冲液浓度以便增加溶质的溶解性能活性物质的保护方法：防止某些生理活性物质的活性基团及酶的活性中心受到破坏防止巯基被氧化的还原剂：半胱氨酸，a－巯基乙醇，还原型谷胱甘肽，二巯基赤藓糖醇等防止重金属离子抑制活性，添加金属螯合剂。活性物质的保护方法抑制水解酶的作用目的：抑制水解酶的活性，防止目的物被降解常见水解酶与抑制剂：只需要金属离子就可激活（如DNase）的水解酶加入EDTA或用柠檬酸缓冲液，以降低或除去金属离子对热不稳定的水解酶可选择性热变性溶解性不同的水解酶可用PH不同的缓冲体系减少酶的释放或降低酶的活力活性物质的保护方法提取RNA时抑制核糖核酸酶可添加的抑制剂有：SDS（十二烷基磺酸钠），蛋白酶K，DEP，皂土，肝素提取活性蛋白和酶类时，加入蛋白酶抑制剂有：PMSF(甲基磺酰氟化物），二异丙基氟磷酸（DEP）活性物质的保护方法避免紫外光，强烈搅拌，过酸，过碱或高温，高频率震荡防止氧化，冷热交替变化萃取法原理分配定律（能斯特定律）在一定温度，一定压力下，某一溶质在互不相溶的两种溶剂间分配时，达到平衡后，在两相中的浓度之比为一常数Ｋ适用条件１稀溶液２溶质对溶剂的互溶度没有影响３溶质在两相中必须是同一分子形式，不发生缔合或解离。萃取相浓度萃余相浓度衡量萃取体系是否合理的重要参数：y-----平衡时溶质在轻相中的浓度X-----平衡时溶质在重相中的浓度分配系数分配系数为分配系数的对数值与标准状态下的化学势的差值有关exp[RT可以采取的方法：可以采取的方法：改变溶剂改变溶剂改变溶质的特性改变溶质的特性生成－－可溶于萃取剂的离子对（表9.5）将强酸弱碱盐或强碱弱酸盐生成弱酸弱碱盐通过改变原溶剂中的pH值（P138）物质溶解度的规律：固相分子间的相互作用及固－液两相分子间两种作用力的综合平衡的结果。：最大限度地削弱生物分子间的作用力，尽可能地增加目的分子与溶剂分子间的相互作用力。：“相似相溶”，一方面溶质与溶剂分子结构上的相似性，另一方面溶剂与溶质的分子间作用力相似。溶剂的分类：形成氢键的多少以及形成氢键能力的大小不能形成氢键的烃类。如：氯仿注：1，2可作为极性化合物的提取溶剂；3，4可作为溶液中弱极性或非极性化合物萃取法在生物产品中的应用１从发酵液中萃取化合物主要目的：将化合物从细胞释放的其他类似物中有效的分离出来．２从生物反应液或生物转化液中萃取产物主要目的：从未反应的底物中分离反应得到的产物．发酵液中蛋白质的特点１蛋白质在４０－５０度不稳定，开始变性２绝大多数蛋白质都不溶于有机溶剂，有机溶剂引起蛋白质变性３蛋白质分子表面带有许多电荷，具有表面活性存在的问题１生物系统的错综复杂和多组分特性２传质速率３相分离性能４产物的不稳定性５与时间有关的过程行为萃取溶剂的选择原则物理化学方面与水溶液不互相溶解，对产物有高的分配系数，与水溶液不发生乳化，低黏度，在密度上同水有大的差别生物学方面在消毒过程中热稳定经济和推理方面对生物催化剂，酶或活细胞无毒性，低成本，能大批供应，对人员无毒，不易燃烧萃取溶剂的选择依据１利用溶解度参数理论指导溶剂的选择２根据相似相溶的规律选择３根据被提取物的介电常数来选择水的作用在水溶液中水分子自身形成氢键的趋势很强，分子内聚力（缔合力）强。水分子的存在可减弱其它生物分子间的氢键，而与水分子形成氢键。水分子可解离溶质分子的离子键（水合作用）。用酸，碱，盐水溶液提取 ：提取各种水溶性，盐溶性的生化物质 ：提供了一定的离子强度，pH值及相当的缓冲能力 用稀释的硫酸提取胰蛋白酶用表面活性剂提取 ：兼有亲水与疏水基团 在分布于水－油界面时有分散， 乳化和增溶作用 阴离子型，阳离子型，中性与非离子性乳化和去乳化 一种液体以细小液滴（分散相）的形式分散在另外一种不相熔 的液体（连续相）中． 发酵液经过预先处理和过滤后，除去了大部分非水溶性的杂质和 部分水溶性杂质，但残留的杂质如蛋白质等物质具有表面活性， 引起乳化 在有机相与水相的界面上形成一稳定的乳化层，使有机相与水 相难以分层． 乳化剂分子结构特点与类型 １由亲油基和亲水基两部分组成，一端为亲水基团或极性部 分（－ＣＯＯＮａ，－ＯＨ等） 一端为疏水性基团或非极性部分（烃链） ２以亲水基团是离子型还是非离子型为主要依据，可分为五 大类：阴离子，阳离子，非离子，两性及高分子等 ＨＬＢ值 定义 每一种表面活性剂都有亲水和疏水基团， 两种基团的强度的相对关系 乳状液的类型 去乳化方法 过滤 离心分离 电解质破坏双电层 加热，稀释，吸附 加入其他表面活性剂 将发酵液中表面活性物质除去 萃取方式 单级萃取 只用一个混合器和一个分离器，将料液与萃取剂一起加入萃取器内， 并用搅拌器加以搅拌，使两种液体均匀混合，在萃取器内产物由一相 转入另外一相，分离得到萃取相和萃余相，萃取相送入回收器，在回 收器中将溶剂与产物分离． 多级萃取 由几个萃取器串联组成，料液经第一级萃取后分离成两个 相，萃余相流入下一个萃取器，再加入新鲜萃取剂继续萃 取；萃取相则分别由各级排出，混合在一起，再进入回收 器回收溶剂． 使含溶质的溶液（h）和萃取剂（L）解出混 合，静止后分成两层。 单级萃取 单级萃取 连续逆流萃取装置 假定传质处于平衡状态假定传质处于平衡状态 y－萃取相中溶质的浓度x－萃余相中溶质的浓度 由质量守恒定律： Ly Hx Ly Hx 单级萃取过程的解析计算方法单级萃取过程的解析计算方法 由以上两式可得： HxLy 是工业生产最常用的萃取流程是工业生产最常用的萃取流程 分离效率高分离效率高 产品回收率高产品回收率高 溶剂用量少溶剂用量少 三级错流萃取装置三级错流萃取装置aa——艾德连式 三级错流萃取装置三级错流萃取装置bb——泵混合分离器 泵混合分离器 三级错流萃取装置三级错流萃取装置cc——加挡－齐格勒接触器 加挡－齐格勒接触器 三级错流萃取装置三级错流萃取装置dd——霍米－莫脱接触器 霍米－莫脱接触器 旋转圆盘塔萃取法类型 溶剂萃取 反胶束萃取 双水相萃取 超临界流体萃取 表面活性剂在非极性有机溶剂中形成的一种聚集体 当表面活性剂浓度超过临界微团浓度时，表面活性剂会在水溶液中形成聚集体 ReversedMicelles Extraction Reversed Micelles Extraction 表面活性剂的极性头朝外，疏水 的尾部朝内，中 间形成非极性的 非极性的“核”极性“头” 非极性“尾” 表面活性剂的极性头朝内，疏水 的尾部向外，中 间形成极性的“核” 有机溶剂 极性“头” 极性的“核” 非极性“尾” 反胶束萃取几个概念 反胶束 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 表面活性剂 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 临界胶束浓度ＣＭＣ胶束形成时所需表面活性剂的最低浓度，与表面活性剂的化学结构， 溶剂，温度和压力等因素有关 反胶束萃取几个概念比较 正常胶束 将表面活性剂溶于水中，当其浓度超过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，此时的排列方向为极性基团在外， 非极性基团在内． 反胶束 将表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中，并使其浓度超过ＣＭＣ，便