第四章 萃取分離法

1、第四章 萃取分離法 第一節(jié)第一節(jié) 溶劑萃取法溶劑萃取法 溶劑萃取法溶劑萃取法(solvent extraction) 廣義的萃取包括：廣義的萃取包括： 液液- -固萃取固萃取 液液- -液萃取液萃取 v液液- -液萃?。阂狠腿。褐赣靡环N溶劑將物 質(zhì)從另一種溶劑（如發(fā)酵液） 中提取出來的方法。 溶劑萃取法優(yōu)點：溶劑萃取法優(yōu)點： 可連續(xù)化，速度快，周期短；可連續(xù)化，速度快，周期短； 對熱敏物質(zhì)破壞少；對熱敏物質(zhì)破壞少； 多級萃取時，溶質(zhì)濃縮倍數(shù)大、純化度高。多級萃取時，溶質(zhì)濃縮倍數(shù)大、純化度高。 缺點：缺點： 有機溶劑有機溶劑使用量大，對使用量大，對設(shè)備和安全要求設(shè)備和安全要求高，需要高，需要 各

2、項各項防火防爆防火防爆等措施。等措施。 溶劑萃取的操作流程 一、基本概念一、基本概念 1.1.萃取與反萃取萃取與反萃取 萃取萃取料液與萃取劑接觸后，料液中的溶質(zhì)向料液與萃取劑接觸后，料液中的溶質(zhì)向 萃取劑轉(zhuǎn)移的過程。萃取劑轉(zhuǎn)移的過程。 料液料液 溶質(zhì)溶質(zhì) 萃取劑萃取劑 萃取液萃取液 萃余液萃余液 反萃取反萃取萃取液與反萃取劑相接觸，使某種被萃取液與反萃取劑相接觸，使某種被 萃入有機相的溶質(zhì)轉(zhuǎn)入水相的過程，可看作是萃入有機相的溶質(zhì)轉(zhuǎn)入水相的過程，可看作是萃萃 取的逆過程取的逆過程。 再生有機相再生有機相 反萃液反萃液 能斯特分配定律：在一定能斯特分配定律：在一定溫度溫度、壓力壓力下，某下，某 一

3、溶質(zhì)在互不相溶的兩種溶劑間分配時，一溶質(zhì)在互不相溶的兩種溶劑間分配時， 達到平衡達到平衡后，在兩相中的活度（或后，在兩相中的活度（或濃度濃度） 之比為一之比為一常數(shù)常數(shù)。即：。即： K C C R L 萃余相濃度 萃取相濃度 2.分配定律 K 稱為分配系數(shù) 分配比分配比(distribution ratio)：以各種化學(xué)形以各種化學(xué)形 式進行分配的不同溶質(zhì)總濃度的比值。式進行分配的不同溶質(zhì)總濃度的比值。 表 RnR3R2R1 LnL3L2L1 CCCC C C C K C C C D R L 3、萃取因素、萃取因素 萃取因素（萃取比）：被萃取萃取因素（萃取比）：被萃取溶質(zhì)溶質(zhì)進入萃取進入萃取

4、相的總量與該溶質(zhì)在萃余相中相的總量與該溶質(zhì)在萃余相中總量之比總量之比。 通常以通常以E表示表示。 2 1 2 11 V V K VM VM E表 萃余相中溶質(zhì)總量 萃取相中溶質(zhì)總量 2 4、萃取率、萃取率（percentage extraction） 5、分離因素、分離因素(separation factor) 分離因素分離因素 ：在同一萃取體系內(nèi)兩種溶：在同一萃取體系內(nèi)兩種溶 質(zhì)在同樣條件下分配系數(shù)的比值。質(zhì)在同樣條件下分配系數(shù)的比值。 B A BA BA K K CC CC 22 11 / / 二、溶劑萃取法的基本原理二、溶劑萃取法的基本原理 溶劑萃取的目的：溶劑萃取的目的：設(shè)法使一種溶于

5、液相設(shè)法使一種溶于液相 的物質(zhì)轉(zhuǎn)移至另一液相。的物質(zhì)轉(zhuǎn)移至另一液相。 影響弱電解質(zhì)分配系數(shù)的因素： 熱力學(xué)常數(shù) 表觀分配系數(shù) 三、萃取方法和理論收率的計算三、萃取方法和理論收率的計算 工業(yè)萃取操作步驟： 混合混合分離分離溶劑回收溶劑回收 萃取過程萃取過程 單級萃取單級萃取多級萃取多級萃取 錯流萃取錯流萃取逆流萃取逆流萃取 1、單級萃取 萃取因素萃取因素E為為 VF料液體積；料液體積；Vs萃取劑的體積；萃取劑的體積； C1溶質(zhì)在萃取液的濃度；溶質(zhì)在萃取液的濃度；C2溶質(zhì)在萃溶質(zhì)在萃 余相的濃度；余相的濃度；K表觀分配系數(shù)；表觀分配系數(shù)； m濃縮濃縮 倍數(shù)倍數(shù) m K V V K VC VC E

6、F S F S1萃取相中溶 質(zhì) 2 1 萃余相中溶質(zhì)總量 總量 萃余率：萃余率： 理論收率：理論收率： %100 1 1 %100 E原始料液中溶質(zhì)總量 萃余液中溶質(zhì)總量 %100 1 %100 1 1 11 E E E 例：潔霉素在例：潔霉素在20和和pH10.0時表觀分配系時表觀分配系 數(shù)（正丁醇數(shù)（正丁醇/水）水） K=18。用。用等量的正丁等量的正丁 醇醇萃取料液中的潔霉素，計算可得理論萃取料液中的潔霉素，計算可得理論 收率收率 若改用若改用1/3體積正丁醇體積正丁醇萃取，萃取， 理論收率：理論收率： %7 .94%100 118 18 1 %7 .85%100 16 6 1 6 1

7、3/1 18E 2、多級錯流萃取 萃余率：萃余率： 理論收率：理論收率： %100 1n11 1 21 n EEE %100 1 1 n n E %100 1 11 %100 1 1 11 n n n n E E E 紅霉素在pH 9.8時的分配系數(shù)（醋酸丁酯/水） 為44.5，若用1/2體積的醋酸丁酯進行單級萃 取，則：理論收率 若用1/2體積的醋酸丁酯進行二級錯流萃取，則 理論收率 25.22 1 2/1 5 .44E %7 .95%100 125.22 25.22 11 125.11 1 4/1 5 .4421 EE %32.99%100 1125.111125.11 11125.11

8、1 2 3、多級逆流萃取 n n級萃取后，萃余率為：級萃取后，萃余率為： 理論收率為理論收率為 %100 1 1 1n E E %100 1 %100 1 1 11 1 1 1 n n n E EE E E 青霉素在0和pH2.5時的分配系數(shù)（醋酸丁 酯/水）為35，若用1/4體積的醋酸丁酯進行 二級逆流萃取， 則： n2，理論收率 75. 8 1 4/1 35E %84.98%100 175. 8 75. 875. 8 1 12 12 若改為二級錯流萃取，第一級用1/8體積的 醋酸丁酯，第二級用1/8體積的醋酸丁酯， 總?cè)軇┝恳矠?/4體積，則 ： 375. 4 1 8/1 3521 EE

9、%92.95%100 1375. 4 375. 4375. 4 1 12 12 一、乳化和破乳化一、乳化和破乳化 二、二、pHpH的影響的影響 三、溫度和萃取時間的影響三、溫度和萃取時間的影響 四、鹽析作用的影響四、鹽析作用的影響 五、溶劑種類、用量及萃取方式五、溶劑種類、用量及萃取方式 第二節(jié)第二節(jié) 影響溶劑萃取的因素影響溶劑萃取的因素 1 1）乳狀液的形成和穩(wěn)定條件）乳狀液的形成和穩(wěn)定條件 乳濁液是一種液體分散在另一種互不相乳濁液是一種液體分散在另一種互不相 溶的液體中所構(gòu)成的分散體系溶的液體中所構(gòu)成的分散體系。 有機溶劑（油）有機溶劑（油）+水水 乳化劑、混合攪拌乳化劑、混合攪拌 乳濁液

10、乳濁液 親水基 親油基 ( a ) 分散相（內(nèi)相） 分散介質(zhì)（外相） 不連續(xù)相 連續(xù)相 W/O型乳濁液 O/W乳濁液 檢測：稀釋法、染料法、電導(dǎo)法 一、乳化和破乳化 2 2）影響乳狀液類型的因素）影響乳狀液類型的因素 1 1、相體積的影響、相體積的影響 水體積水體積: V74%(O/W) V74%(O/W) V26%(W/O) 2 2、乳化劑分子空間構(gòu)型的影響、乳化劑分子空間構(gòu)型的影響 截面積小的一頭截面積小的一頭 指向分散相，截指向分散相，截 面積大的一頭指面積大的一頭指 向分散介質(zhì)向分散介質(zhì) 3 3、界面張力的影響、界面張力的影響 高界面張力這側(cè)高界面張力這側(cè)（凹面）（凹面）的液體易形成內(nèi)

11、相。的液體易形成內(nèi)相。 4 4、容器壁性質(zhì)的影響、容器壁性質(zhì)的影響 親水性強的容器易得親水性強的容器易得O OW W型乳狀液，親油性型乳狀液，親油性 強的容器易形成強的容器易形成W WO O型乳狀液型乳狀液 3 3）乳狀液的破壞）乳狀液的破壞 1 1、加入表面活性劑、加入表面活性劑 （改變界面表面張力）（改變界面表面張力） 2 2、離心（碰撞聚集）、離心（碰撞聚集） 3 3、加電解質(zhì)（、加電解質(zhì)（NaClNaCl、(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4） 4 4、加熱、加熱 5 5、吸附法破乳（、吸附法破乳（CaCOCaCO3 3、 NaNa2 2COCO3 3吸附水吸附水) ) 6 6

12、、高壓電破乳（、高壓電破乳（高壓靜電場高壓靜電場） 7 7、稀釋法、稀釋法 8 8、其他（超濾、反應(yīng)萃?。?、其他（超濾、反應(yīng)萃?。?4）常用的去乳化劑）常用的去乳化劑 1 1、陽離子表面活性劑、陽離子表面活性劑 （1 1）十二烷基三甲基溴化銨（）十二烷基三甲基溴化銨（12311231） CHCH3 3(CH(CH2 2) )10 10CH CH2 2(CH(CH3 3) )3 3N N+ +Br Br 帶正電，中和蛋白負電荷，破壞帶正電，中和蛋白負電荷，破壞W/OW/O （2 2）溴代十五烷吡啶（）溴代十五烷吡啶（PPBPPB） 破壞破壞W/OW/O +C15H31 Br- N 表面活性高、氫

13、鏈短或具分支結(jié)構(gòu) 2 2、陰離子表面活性劑、陰離子表面活性劑 如亞油酸鈉、石油磺酸鈉、如亞油酸鈉、石油磺酸鈉、 十二烷基磺酸鈉（親水，破壞十二烷基磺酸鈉（親水，破壞W/O)W/O) 3 3、其他破乳劑、其他破乳劑 溴代四烷基吡啶、硫酸鋁溴代四烷基吡啶、硫酸鋁 （p141p141） 二、二、pHpH的影響的影響 1 1、影響弱酸或弱堿性藥物的分配系數(shù)（、影響弱酸或弱堿性藥物的分配系數(shù)（收率收率） 2 2、影響藥物的穩(wěn)定性、影響藥物的穩(wěn)定性 游離狀態(tài)（轉(zhuǎn)入有機相）成鹽狀態(tài)（轉(zhuǎn)入水相）游離狀態(tài)（轉(zhuǎn)入有機相）成鹽狀態(tài)（轉(zhuǎn)入水相） 醋酸丁酯提取芐基青霉素醋酸丁酯提取芐基青霉素 pH pH 4.4 pH4

14、.4 青霉素從醋酸丁酯相轉(zhuǎn)移到水相（反萃?。┣嗝顾貜拇姿岫□ハ噢D(zhuǎn)移到水相（反萃?。?三、溫度和萃取時間的影響三、溫度和萃取時間的影響 高溫下物質(zhì)不穩(wěn)定高溫下物質(zhì)不穩(wěn)定 高溫時溶劑間互溶度增大，萃取效果下降高溫時溶劑間互溶度增大，萃取效果下降 四、鹽析作用的影響四、鹽析作用的影響 由于鹽析劑與水分子結(jié)合，降低了藥物在水中的由于鹽析劑與水分子結(jié)合，降低了藥物在水中的 溶解度，使其易轉(zhuǎn)入有機相；溶解度，使其易轉(zhuǎn)入有機相； 鹽析劑降低有機溶劑在水中的溶解度；鹽析劑降低有機溶劑在水中的溶解度； 鹽析劑增大萃余相密度，有助于分相。鹽析劑增大萃余相密度，有助于分相。 用量過多，雜質(zhì)也多用量過多，雜質(zhì)也多 五

15、、溶劑種類、用量及萃取方式五、溶劑種類、用量及萃取方式 分配系數(shù)愈大愈好，分配系數(shù)愈大愈好， 未知則依據(jù)未知則依據(jù)“相似相溶相似相溶”原原 則則 分離因素大于分離因素大于1 1 料液與萃取溶劑的互溶度愈小愈好料液與萃取溶劑的互溶度愈小愈好 毒性低毒性低 化學(xué)穩(wěn)定性，腐蝕性，沸點，揮發(fā)性，價格，來化學(xué)穩(wěn)定性，腐蝕性，沸點，揮發(fā)性，價格，來 源，回收。源，回收。 低毒性低毒性：乙醇、丙醇、丁醇、乙酸乙酯、乙：乙醇、丙醇、丁醇、乙酸乙酯、乙 酸丁酯酸丁酯 中等毒性中等毒性：甲苯、甲醇、環(huán)己烷：甲苯、甲醇、環(huán)己烷 強毒性強毒性：苯、三氯甲烷、二氧六環(huán)、四氯化：苯、三氯甲烷、二氧六環(huán)、四氯化 碳等碳等

16、工業(yè)常用溶劑工業(yè)常用溶劑：乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸：乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸 戊醋和丁醇等。戊醋和丁醇等。 正丁醇萃取潔霉素（溶劑用量與萃取方式）： 第三節(jié)第三節(jié) 萃取過程和溶劑回收萃取過程和溶劑回收 一、混合一、混合 1 1、攪拌罐、攪拌罐 2 2、管式混合器、管式混合器 滯流、湍流 3、噴嘴式混和器、噴嘴式混和器 吸入口 出 料液 噴嘴 擴大管 圖3-10 4、氣流攪拌混和罐 二、液二、液- -液兩相分離液兩相分離 三、離心萃取機三、離心萃取機 -Laval ABE-216-Laval ABE-216離心萃離心萃 取機取機 傾析式離心機：傾析式離心機：可同時分離重液、輕液、可同時分離重液、

17、輕液、 固相固相 四、溶液回收四、溶液回收 恒沸混合物：恒沸混合物：當(dāng)某兩種或三種液體以當(dāng)某兩種或三種液體以 一定比例混合，可組成具有固定沸點一定比例混合，可組成具有固定沸點 的混合物，將這種混合物加熱至沸騰的混合物，將這種混合物加熱至沸騰 時，在氣液平衡體系中，氣相組成和時，在氣液平衡體系中，氣相組成和 液相組成一樣，故不能使用分餾法將液相組成一樣，故不能使用分餾法將 其分離出來，只能得到按一定比例組其分離出來，只能得到按一定比例組 成的混合物。成的混合物。 1、單組分溶劑、單組分溶劑 簡單蒸餾（除去不揮發(fā)性雜質(zhì)）簡單蒸餾（除去不揮發(fā)性雜質(zhì)） 2、低濃度溶劑、低濃度溶劑 精餾精餾 3、與水部

18、分互溶并形成恒沸混和物的溶、與水部分互溶并形成恒沸混和物的溶 劑劑 先簡單蒸餾，再精餾先簡單蒸餾，再精餾 4、完全互溶的混和溶劑并不形成恒沸混、完全互溶的混和溶劑并不形成恒沸混 和物和物 精餾或簡單蒸餾后精餾或簡單蒸餾后GC測定比例再次測定比例再次 使用使用 第四節(jié)第四節(jié) 雙水相萃取雙水相萃取 有機溶劑萃取的不足：有機溶劑萃取的不足： 1）蛋白質(zhì)一般親水性強，不溶于有機溶劑 ； 2）蛋白質(zhì)在有機溶劑相中易變性失活。 溶液的分相不一定完全依賴于有機溶劑，溶液的分相不一定完全依賴于有機溶劑， 在一定條件下，在一定條件下，水相也可以形成兩相水相也可以形成兩相( (即雙即雙 水相系統(tǒng)水相系統(tǒng)) )甚至

19、多相。甚至多相。 雙水相萃取技術(shù)雙水相萃取技術(shù)(two-aqueous phase extraction，ATPE)，又稱水溶液兩相，又稱水溶液兩相 分配技術(shù)：指不同的高分子溶液相互分配技術(shù)：指不同的高分子溶液相互 混合可產(chǎn)生兩相或多相系統(tǒng)，利用物混合可產(chǎn)生兩相或多相系統(tǒng)，利用物 質(zhì)在互不相溶的兩水相間分配系數(shù)的質(zhì)在互不相溶的兩水相間分配系數(shù)的 差異來進行萃取的方法，稱為差異來進行萃取的方法，稱為雙水相雙水相 萃取法萃取法。 發(fā)展歷史 ATPE 技術(shù)始于技術(shù)始于 20 世紀(jì)世紀(jì) 60 年代，年代，1956 年瑞典倫德大學(xué)的年瑞典倫德大學(xué)的 Albertsson 發(fā)現(xiàn)雙水發(fā)現(xiàn)雙水 相體系。相體系

20、。 1979年德國國家生物技術(shù)中心（年德國國家生物技術(shù)中心（GBF） 的的 Kula 等人將雙水相萃取分離技術(shù)應(yīng)等人將雙水相萃取分離技術(shù)應(yīng) 用于生物產(chǎn)品分離。用于生物產(chǎn)品分離。 國內(nèi)自國內(nèi)自 20 世紀(jì)世紀(jì) 80 年代起也開展了年代起也開展了 ATPE 技術(shù)研究。技術(shù)研究。 一、雙水相的形成一、雙水相的形成 雙水相形成原理：雙水相形成原理： 由于高聚物之間的由于高聚物之間的不相溶性不相溶性，即高，即高 聚物分子的聚物分子的空間阻礙作用空間阻礙作用，相互無法，相互無法 滲透，不能形成均一相。滲透，不能形成均一相。 聚合物的不相溶性聚合物的不相溶性(incompatibility)： 當(dāng)兩種高分子

21、聚合物之間存在相互排當(dāng)兩種高分子聚合物之間存在相互排 斥作用時，由于相對分子質(zhì)量較大，分斥作用時，由于相對分子質(zhì)量較大，分 子間的子間的相互排斥作用相互排斥作用與混合過程的與混合過程的熵增熵增 加加相比占主導(dǎo)地位，一種聚合物分子的相比占主導(dǎo)地位，一種聚合物分子的 周圍將聚集同種分子而排斥異種分子，周圍將聚集同種分子而排斥異種分子， 當(dāng)達到平衡時，即形成分別富含不同聚當(dāng)達到平衡時，即形成分別富含不同聚 合物的兩相。這種含有聚合物分子的溶合物的兩相。這種含有聚合物分子的溶 液發(fā)生分相的現(xiàn)象稱為聚合物的不相容液發(fā)生分相的現(xiàn)象稱為聚合物的不相容 性。性。 高聚物（P） 高聚物或低聚物（Q） 聚丙二醇

22、甲基聚丙二醇，聚乙二醇，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮， 羥丙基葡聚糖，葡聚糖 聚乙二醇 聚乙烯醇，葡聚糖，聚蔗糖 甲基纖維素 羥甲基葡聚糖，葡聚糖 乙基羥乙基纖維素 葡聚糖 羥丙基葡聚糖 葡聚糖 聚蔗糖 葡聚糖 聚乙二醇 硫酸鎂，硫酸銨，硫酸鈉，甲酸鈉，酒石酸鉀鈉 常用的雙水相系統(tǒng) 雙水相萃取過程 ATBE的特點：的特點： 1、條件溫和，條件溫和，保留產(chǎn)物的活性保留產(chǎn)物的活性； 2、分相時間短、分相時間短 3、容易放大，操作可連續(xù)化；、容易放大，操作可連續(xù)化； 4、純化倍數(shù)高，收率高、純化倍數(shù)高，收率高 5、成本低、成本低 6、無有機溶劑殘留問題、無有機溶劑殘留問題 二、雙水相萃取的基本概念二、雙

23、水相萃取的基本概念 1 1）相圖）相圖 兩相區(qū)、均相區(qū)、雙節(jié)線、系線、兩相區(qū)、均相區(qū)、雙節(jié)線、系線、臨 界點 兩相區(qū) 雙節(jié)線 系線 均相區(qū) 2 2）分配系數(shù)）分配系數(shù) 分配系數(shù)分配系數(shù)K與溶質(zhì)的濃度和相體積比無與溶質(zhì)的濃度和相體積比無 關(guān)：關(guān)： （主要取決于（主要取決于相系統(tǒng)性質(zhì)相系統(tǒng)性質(zhì)、被萃取被萃取 物表面性質(zhì)物表面性質(zhì)、溫度溫度等）等） b t C C K 影響分配系數(shù)的因素： 粒子大小、疏水性、表面電荷、粒子或 大分子的構(gòu)象等。 雙水相萃取有雙水相萃取有 較好的選擇性較好的選擇性 三、影響雙水相萃取的因素三、影響雙水相萃取的因素 1 1）成相高聚物的分子量）成相高聚物的分子量 當(dāng)聚合物

24、的分子量當(dāng)聚合物的分子量 降低時，蛋白質(zhì)易分降低時，蛋白質(zhì)易分 配于富含該聚合物的配于富含該聚合物的 相。相。 主要由被分配物質(zhì)的分子量 決定，對大分子物質(zhì)影響較 大 2 2）成相聚合物濃度）成相聚合物濃度界面張力界面張力 成相高聚物濃度增加，兩相界面張力成相高聚物濃度增加，兩相界面張力 也相應(yīng)增加。也相應(yīng)增加。 3 3）電化學(xué)分配）電化學(xué)分配鹽類的影響鹽類的影響 鹽對帶電大分子的分配影響很大。鹽對帶電大分子的分配影響很大。相間相間 電位造成的靜電力電位造成的靜電力能影響蛋白質(zhì)等帶電大分能影響蛋白質(zhì)等帶電大分 子和帶電細胞粒子在兩相中的分配。子和帶電細胞粒子在兩相中的分配。 鹽離子在兩相中有不

25、同的分配，因而在兩鹽離子在兩相中有不同的分配，因而在兩 相間形成電位差相間形成電位差。由于各相要保持電中性，。由于各相要保持電中性， 因此對于帶電荷的蛋白質(zhì)等物質(zhì)的萃取來因此對于帶電荷的蛋白質(zhì)等物質(zhì)的萃取來 說，鹽的存在就會說，鹽的存在就會使系統(tǒng)的電荷狀態(tài)改變使系統(tǒng)的電荷狀態(tài)改變， 從而對分配產(chǎn)生顯著影響。從而對分配產(chǎn)生顯著影響。 鹽的種類對雙水相萃取也有一定的影響鹽的種類對雙水相萃取也有一定的影響。 因此變換鹽的種類和添加其他種類的鹽有因此變換鹽的種類和添加其他種類的鹽有 助于提高選擇性。助于提高選擇性。 在不同的雙水相體系中鹽的作用也不相同在不同的雙水相體系中鹽的作用也不相同。 在在 PE

26、G/磷酸鹽磷酸鹽 /水中加入氯化鈉可以使萬水中加入氯化鈉可以使萬 古霉素的分配系數(shù)由古霉素的分配系數(shù)由 4提高到提高到 120 ,而在而在 PEG/DeX/水體系中只從水體系中只從 1.55提高到提高到 5。 4 4）疏水效應(yīng)）疏水效應(yīng) 成相高聚物的末端偶聯(lián)上疏水性基團后，成相高聚物的末端偶聯(lián)上疏水性基團后， 疏水效應(yīng)疏水效應(yīng)會更加明顯。會更加明顯。 5 5）溫度）溫度 間接影響相的高聚物組成，臨界點間接影響相的高聚物組成，臨界點 附近時對分配系數(shù)才具有較明顯的作用。附近時對分配系數(shù)才具有較明顯的作用。 5）溫度的影響 6 6）pHpH a）pH會影響會影響蛋白質(zhì)中可以離解基團的蛋白質(zhì)中可以離

27、解基團的 離解度離解度，因而改變蛋白質(zhì)所帶電荷和分配，因而改變蛋白質(zhì)所帶電荷和分配 系數(shù)。系數(shù)。 b）影響影響磷酸鹽的離解程度磷酸鹽的離解程度， 7 7）其他）其他 Dextran、FiColl、淀粉、纖維素、淀粉、纖維素 等高聚物具有等高聚物具有光學(xué)活性光學(xué)活性,它們應(yīng)該可以它們應(yīng)該可以 辨別分子的辨別分子的D、L型。型。 一種蛋白質(zhì)對一種蛋白質(zhì)對D D或或L L型能選擇性地型能選擇性地 結(jié)合而富集于一相中，可將此用于結(jié)合而富集于一相中，可將此用于手手 性分配性分配。 可應(yīng)用于蛋白質(zhì)、酶、核酸、人生長可應(yīng)用于蛋白質(zhì)、酶、核酸、人生長 激素、干擾素的分離純化。激素、干擾素的分離純化。 操作簡便

28、、經(jīng)濟省時、易于放大。操作簡便、經(jīng)濟省時、易于放大。 傳統(tǒng)離心、沉淀等液傳統(tǒng)離心、沉淀等液-固分離轉(zhuǎn)化為液固分離轉(zhuǎn)化為液- 液分離。液分離。 四、四、 雙水相萃取的應(yīng)用雙水相萃取的應(yīng)用 1） 雙水相萃取法常用于胞內(nèi)酶提取和精制。雙水相萃取法常用于胞內(nèi)酶提取和精制。 雙水相系統(tǒng)可用于細胞碎片以及酶的進一步精 制。 在兩水相系統(tǒng)中進行在兩水相系統(tǒng)中進行轉(zhuǎn)化翻譯轉(zhuǎn)化翻譯功能，如酶促反功能，如酶促反 應(yīng)，可以把產(chǎn)物移入另一相中，應(yīng)，可以把產(chǎn)物移入另一相中，消除產(chǎn)物抑制消除產(chǎn)物抑制， 因而提高了產(chǎn)率。這實際上是一種因而提高了產(chǎn)率。這實際上是一種反應(yīng)和分離耦反應(yīng)和分離耦 合的過程合的過程，有時也稱為，有時

29、也稱為萃取生物轉(zhuǎn)化萃取生物轉(zhuǎn)化；如果發(fā)生；如果發(fā)生 的是一種發(fā)酵過程，則也稱為的是一種發(fā)酵過程，則也稱為萃取發(fā)酵萃取發(fā)酵，因而此，因而此 時也可以把雙水相系統(tǒng)稱為雙水相反應(yīng)器。時也可以把雙水相系統(tǒng)稱為雙水相反應(yīng)器。 2. 雙水相反應(yīng)器 enzyme enzyme enzyme enzyme enzyme enzyme enzyme enzyme 五、雙水相萃取技術(shù)的發(fā)展 1）廉價雙水相體系的開發(fā)）廉價雙水相體系的開發(fā) 變性淀粉代替變性淀粉代替Dextran 2）雙水相親和分配）雙水相親和分配 在高聚物上連接親和配基在高聚物上連接親和配基 3）液體離子交換劑）液體離子交換劑 在高聚物上連接離子交

30、換基團在高聚物上連接離子交換基團 第五節(jié)第五節(jié) 反膠束萃取純化反膠束萃取純化 反膠團反膠團(Reversed Micelles)是兩性表面是兩性表面 活性劑在非極性有機溶劑中親水性基團活性劑在非極性有機溶劑中親水性基團 自發(fā)地向內(nèi)聚集而成的，內(nèi)含微小水滴自發(fā)地向內(nèi)聚集而成的，內(nèi)含微小水滴 的，空間尺度僅為的，空間尺度僅為納米級納米級的集合型膠體。的集合型膠體。 是一種自我組織和排列而成的，并具熱是一種自我組織和排列而成的，并具熱 力學(xué)穩(wěn)定的有序構(gòu)造。力學(xué)穩(wěn)定的有序構(gòu)造。 反膠束萃取 反膠團的反膠團的微小界面微小界面和和微小水相微小水相具有兩具有兩 個特異性功能：個特異性功能： (1)具有分子識

31、別并允許具有分子識別并允許選擇性選擇性透過的透過的 半透膜的功能；半透膜的功能； (2)在疏水性環(huán)境中能使親水性大分子在疏水性環(huán)境中能使親水性大分子 如蛋白質(zhì)等保持活性。如蛋白質(zhì)等保持活性。 反膠團萃取的優(yōu)點反膠團萃取的優(yōu)點 (1)有很高的萃取率和反萃取率并具有選擇性；有很高的萃取率和反萃取率并具有選擇性； (2)分離、濃縮可同時進行，過程簡便；分離、濃縮可同時進行，過程簡便； (3)能解決蛋白質(zhì)能解決蛋白質(zhì)(如胞內(nèi)酶如胞內(nèi)酶)在非細胞環(huán)境中迅在非細胞環(huán)境中迅 速失速失 活的問題；活的問題； (4)由于構(gòu)成反膠團的表面活性劑往往具有細胞由于構(gòu)成反膠團的表面活性劑往往具有細胞 破壁功效，因而可直

32、接從完整細胞中提取具破壁功效，因而可直接從完整細胞中提取具 有活性的蛋白質(zhì)和酶；有活性的蛋白質(zhì)和酶； (5)反膠團萃取技術(shù)的成本低，溶劑可反復(fù)使用反膠團萃取技術(shù)的成本低，溶劑可反復(fù)使用 等。等。 構(gòu)成反膠團的表面活性劑種類：構(gòu)成反膠團的表面活性劑種類： 陰離子表面活性劑陰離子表面活性劑 AOT (丁二酸乙基己基酯-磺酸鈉 ) 陽離子表面活性劑陽離子表面活性劑 季銨鹽 非極性表面活性劑非極性表面活性劑 Triton 分離蛋白質(zhì)使用最多的是陰離子型表面活性劑分離蛋白質(zhì)使用最多的是陰離子型表面活性劑AOT 三、反膠束萃取過程 四、反膠束萃取的影響因素四、反膠束萃取的影響因素 1、表面活性劑、表面活性

33、劑 2、水相、水相pH值值 3、溫度、溫度 4、鹽離子的種類和濃度、鹽離子的種類和濃度 5、蛋白質(zhì)的分子量和濃度、蛋白質(zhì)的分子量和濃度 6、親和反膠束萃取、親和反膠束萃取 表面活性劑的類型表面活性劑的類型 選用有利于增強蛋白質(zhì)與反膠團間的靜電 作用和增加反膠團大小的表面活性劑。 通過在單一表面活性劑中加入另一種 助表面活性劑的方法來改善萃取性能。 表面活性劑的濃度表面活性劑的濃度 小于小于表面活性劑表面活性劑臨界值臨界值時時, ,增大濃度增大濃度可可增加反可可增加反 膠團的數(shù)量，從而增大對蛋白質(zhì)的溶解能力。膠團的數(shù)量，從而增大對蛋白質(zhì)的溶解能力。提提 高蛋白質(zhì)的萃取率高蛋白質(zhì)的萃取率 , ,大于臨界值時大于臨界值時 , ,則無明顯影則無明顯影 響。響。 1、表面活性劑 pH對萃取的影響主要體現(xiàn)在改變蛋白質(zhì)