有機(jī)溶劑萃取PPT課件

1、 第1頁(yè)/共61頁(yè) 分子結(jié)構(gòu)相似:組成,官能團(tuán) 根據(jù)萃取目標(biāo)物的介電常數(shù)尋找極性相近的溶劑為萃取溶劑.第2頁(yè)/共61頁(yè)一個(gè)良好的溶劑要滿足以下幾方面要一個(gè)良好的溶劑要滿足以下幾方面要求求: 有大的萃取容量:即單位體積的萃取溶劑能萃取大量的產(chǎn)物 有良好選擇性:理想情況只萃取產(chǎn)物而不萃取雜質(zhì) 與被萃取的液相(通常是水相)互溶度小,且粘度低,;界面張力不或適中,有利于相的分散和兩相分離.第3頁(yè)/共61頁(yè) 溶劑的回收和再容易 化學(xué)穩(wěn)定性好,不易分解,對(duì)設(shè)備腐蝕性小 經(jīng)濟(jì)性好,價(jià)廉易得 安全性好,無(wú)毒性或毒性低.第4頁(yè)/共61頁(yè) 不同的萃取劑對(duì)溶質(zhì)的萃取效果不同。如疏水性的青霉素G和V酸性很強(qiáng)，其pKa

2、值為2.53.1，相對(duì)分子質(zhì)量分別為334和350，適宜用有機(jī)溶劑從發(fā)酵液中萃取，在pH 2.53.0范圍內(nèi)，用乙酸戊酯和乙酸丁酯作為萃取劑的萃取效率高（如下表）。 第5頁(yè)/共61頁(yè)青霉素在不同萃取劑中的分配系數(shù)青霉素在不同萃取劑中的分配系數(shù)溶劑pH 2.5（溶劑/水）pH 7.0（溶劑/水）乙酸戊酯45/11/235乙酸丁酯47/11/186乙酸乙酯39/11/260氯仿39/11/220乙醚12/11/190第6頁(yè)/共61頁(yè)物理萃取物理萃取即溶質(zhì)根據(jù)相似相溶的原理在兩相間達(dá)到分配平衡，萃取劑與溶質(zhì)即溶質(zhì)根據(jù)相似相溶的原理在兩相間達(dá)到分配平衡，萃取劑與溶質(zhì)之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。例如，利用乙酸丁

3、酯萃取發(fā)酵液中的青霉素即屬于物之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。例如，利用乙酸丁酯萃取發(fā)酵液中的青霉素即屬于物理萃取。理萃取?；瘜W(xué)萃取化學(xué)萃取則利用脂溶性萃取劑與溶質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)生成脂溶性復(fù)合分子實(shí)則利用脂溶性萃取劑與溶質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)生成脂溶性復(fù)合分子實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)向有機(jī)相的分配。萃取劑與溶質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)包括離子交換和絡(luò)合現(xiàn)溶質(zhì)向有機(jī)相的分配。萃取劑與溶質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)包括離子交換和絡(luò)合反應(yīng)等。反應(yīng)等?；瘜W(xué)萃取中通常用煤油、己烷、四氯化碳和苯等有機(jī)溶劑溶解萃取劑，改善萃取相的物理件質(zhì)，此時(shí)的有機(jī)溶劑稱(chēng)為稀釋劑(diluent)。第7頁(yè)/共61頁(yè)u由于氨基酸和一些極性較大的抗生素的水溶性很強(qiáng)，在有機(jī)相中的分配

4、系數(shù)很小由于氨基酸和一些極性較大的抗生素的水溶性很強(qiáng)，在有機(jī)相中的分配系數(shù)很小甚至為零，利用一般的物理萃取效率很低，需采用化學(xué)萃取。甚至為零，利用一般的物理萃取效率很低，需采用化學(xué)萃取。u可用于抗生素的化學(xué)萃取劑有長(zhǎng)鏈脂肪酸可用于抗生素的化學(xué)萃取劑有長(zhǎng)鏈脂肪酸(如月桂酸如月桂酸)、烴基磺酸、三氯乙酸、四、烴基磺酸、三氯乙酸、四丁胺和正十二烷胺等。它們與抗生素形成復(fù)合物分子的疏水性比抗生素分子本身丁胺和正十二烷胺等。它們與抗生素形成復(fù)合物分子的疏水性比抗生素分子本身高得多，從而在有機(jī)相中有很高的溶解度。高得多，從而在有機(jī)相中有很高的溶解度。第8頁(yè)/共61頁(yè)萃取和反萃取萃取和反萃取 在溶劑萃取分離

5、過(guò)程中，當(dāng)完成萃取操作后，為進(jìn)一步純化目標(biāo)產(chǎn)物或便于下一步分離操作的實(shí)施，往往在溶劑萃取分離過(guò)程中，當(dāng)完成萃取操作后，為進(jìn)一步純化目標(biāo)產(chǎn)物或便于下一步分離操作的實(shí)施，往往需要將目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到水相。需要將目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到水相。這種調(diào)節(jié)水相條件，將目標(biāo)產(chǎn)物從有機(jī)相轉(zhuǎn)入水相的萃取操作稱(chēng)為反萃取這種調(diào)節(jié)水相條件，將目標(biāo)產(chǎn)物從有機(jī)相轉(zhuǎn)入水相的萃取操作稱(chēng)為反萃取(Back extraction)。除溶劑萃取外，其他萃取過(guò)程一般也要涉及反萃取操作。除溶劑萃取外，其他萃取過(guò)程一般也要涉及反萃取操作。第9頁(yè)/共61頁(yè)對(duì)于一個(gè)完整的萃取過(guò)程，常常在萃取和反萃操作之間增加洗滌操作，如下圖對(duì)于一個(gè)完整的萃取過(guò)程，常常在

6、萃取和反萃操作之間增加洗滌操作，如下圖所示，洗滌操作的目的是除去與目標(biāo)產(chǎn)物同時(shí)萃取到有機(jī)相的雜質(zhì)，提高反所示，洗滌操作的目的是除去與目標(biāo)產(chǎn)物同時(shí)萃取到有機(jī)相的雜質(zhì)，提高反萃液中目標(biāo)產(chǎn)物的純度。下圖中虛線表示洗滌段出口溶液中含有少量目標(biāo)產(chǎn)萃液中目標(biāo)產(chǎn)物的純度。下圖中虛線表示洗滌段出口溶液中含有少量目標(biāo)產(chǎn)物，為提高收率，需將此溶液返回到萃取段。經(jīng)過(guò)萃取、洗滌和反萃取操作，物，為提高收率，需將此溶液返回到萃取段。經(jīng)過(guò)萃取、洗滌和反萃取操作，大部分目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)入到反萃相大部分目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)入到反萃相(第二水相第二水相)，而大部分雜質(zhì)則殘留在萃取后的料，而大部分雜質(zhì)則殘留在萃取后的料液相液相(稱(chēng)作萃余相稱(chēng)作萃

7、余相)。第10頁(yè)/共61頁(yè)萃取、洗滌和反萃操作過(guò)程示意萃取、洗滌和反萃操作過(guò)程示意圖圖第11頁(yè)/共61頁(yè)第12頁(yè)/共61頁(yè)雜質(zhì)雜質(zhì)溶質(zhì)溶質(zhì)料液（原）料液（原）萃取劑萃取劑Light phase萃取相Heavy phase、萃余相第13頁(yè)/共61頁(yè)在一定溫度和壓力下，溶質(zhì)分配在兩個(gè)不相溶的溶劑中達(dá)到平衡后，溶質(zhì)在這兩相的濃度比為一常數(shù)K，此常數(shù)稱(chēng)為分配系數(shù)是是衡量萃取體系是否合理的重要參數(shù)：y-平衡時(shí)溶質(zhì)在萃取相中的濃度X-平衡時(shí)溶質(zhì)在萃余相中的濃度xyk/分配系數(shù)分配系數(shù)第14頁(yè)/共61頁(yè)操作過(guò)程中，分配系數(shù)操作過(guò)程中，分配系數(shù)K越大，提取效率也越大，越大，提取效率也越大，萃取就越容易進(jìn)行完全

8、。當(dāng)萃取就越容易進(jìn)行完全。當(dāng)K值較小時(shí)，可以采取值較小時(shí)，可以采取分次加入溶劑、連續(xù)對(duì)此提取來(lái)提高萃取率。分次加入溶劑、連續(xù)對(duì)此提取來(lái)提高萃取率。 產(chǎn)物的萃取效率與萃取溶劑和水相的性質(zhì)有關(guān)產(chǎn)物的萃取效率與萃取溶劑和水相的性質(zhì)有關(guān).第15頁(yè)/共61頁(yè)水相條件對(duì)萃取的影響水相條件對(duì)萃取的影響 1）PH 影響選擇性影響選擇性.如青霉素在如青霉素在PH2萃取萃取,萃取液中萃取液中(醋酸醋酸_酯酯)青霉烯酸可達(dá)青霉素青霉烯酸可達(dá)青霉素_量度量度2.5%,在在PH3中則下降到中則下降到4%,PH選擇在使產(chǎn)物穩(wěn)定的范圍內(nèi)選擇在使產(chǎn)物穩(wěn)定的范圍內(nèi).2）溫度）溫度:影響穩(wěn)定性影響穩(wěn)定性,一般在低溫下進(jìn)行一般在低

9、溫下進(jìn)行,影響分配子數(shù)影響分配子數(shù)第16頁(yè)/共61頁(yè)3）鹽析）鹽析:降低產(chǎn)物在水中的溶解度降低產(chǎn)物在水中的溶解度.如提如提Vb12時(shí)時(shí)加硫銨，促進(jìn)加硫銨，促進(jìn)Vb12從水轉(zhuǎn)入有機(jī)相中；提青霉素從水轉(zhuǎn)入有機(jī)相中；提青霉素進(jìn)加進(jìn)加NaCl.促進(jìn)青霉素從水轉(zhuǎn)入有機(jī)相中促進(jìn)青霉素從水轉(zhuǎn)入有機(jī)相中 4）帶溶劑）帶溶劑:它們能與產(chǎn)物形成復(fù)合物它們能與產(chǎn)物形成復(fù)合物,使產(chǎn)物易溶于有機(jī)溶劑中使產(chǎn)物易溶于有機(jī)溶劑中.復(fù)合物在一定條件下又要易分解復(fù)合物在一定條件下又要易分解.如青霉素如青霉素可用脂肪堿作帶溶劑可用脂肪堿作帶溶劑.（化學(xué)萃?。ɑ瘜W(xué)萃取）第17頁(yè)/共61頁(yè)萃取操作萃取操作 (1)混合混合:料液與萃取

10、劑充分混合形成具有很大比表面積的乳濁液料液與萃取劑充分混合形成具有很大比表面積的乳濁液.產(chǎn)物自料液轉(zhuǎn)入萃取劑中產(chǎn)物自料液轉(zhuǎn)入萃取劑中. (2)分離分離:分離或萃取相和萃余相分離或萃取相和萃余相 (3)溶劑回收溶劑回收:從萃取相中分離出有機(jī)溶劑從萃取相中分離出有機(jī)溶劑.第18頁(yè)/共61頁(yè)所需設(shè)備所需設(shè)備：混合器（如攪拌混合器）、分離器：混合器（如攪拌混合器）、分離器（如碟片式離心機(jī)）、溶劑回收裝置（如蒸餾塔）（如碟片式離心機(jī)）、溶劑回收裝置（如蒸餾塔）混合萃取和分離也可在同一臺(tái)設(shè)備中，如混合萃取和分離也可在同一臺(tái)設(shè)備中，如Alfa-Laval萃取機(jī)。萃取機(jī)。第19頁(yè)/共61頁(yè)單級(jí)萃?。?jiǎn)渭?jí)萃取：

11、 料液與萃取劑加入混合物中攪拌平衡后的溶液送到分離器內(nèi)分離得萃取相料液與萃取劑加入混合物中攪拌平衡后的溶液送到分離器內(nèi)分離得萃取相L萃余相萃余相R,L送到回收器送到回收器.多級(jí)萃取多級(jí)萃?。?第20頁(yè)/共61頁(yè) 使含溶質(zhì)的溶液（使含溶質(zhì)的溶液（h）和萃取劑（和萃取劑（L）混）混合，靜止后分成兩層。合，靜止后分成兩層。第21頁(yè)/共61頁(yè)多級(jí)錯(cuò)流萃?。簩⒍鄠€(gè)混合澄清器單元串聯(lián)起來(lái)，各個(gè)混合器中分別通入新鮮萃取劑，而料液從第一級(jí)通入，逐次進(jìn)入下一級(jí)混合器的萃取操作稱(chēng)為多級(jí)錯(cuò)流接觸萃取， 每次加新溶劑, 目標(biāo)物濃度低, 萃取完全 第22頁(yè)/共61頁(yè)多級(jí)逆流萃取將多個(gè)混合澄清器單元串聯(lián)起來(lái)，分別在左右兩

12、端的混合器中連續(xù)通入料液和萃取液，使料液和萃取液逆流接觸，即構(gòu)成多級(jí)逆流接觸萃取。反向進(jìn)入，目標(biāo)物在萃取液中濃度高，耗量少第23頁(yè)/共61頁(yè)第24頁(yè)/共61頁(yè)乳化和去乳化乳化和去乳化u實(shí)際發(fā)酵產(chǎn)物的萃取操作中常發(fā)生乳化現(xiàn)象。實(shí)際發(fā)酵產(chǎn)物的萃取操作中常發(fā)生乳化現(xiàn)象。乳化即水或有機(jī)溶劑以微小液乳化即水或有機(jī)溶劑以微小液滴形式分散于有機(jī)相或水相中的現(xiàn)象。滴形式分散于有機(jī)相或水相中的現(xiàn)象。u產(chǎn)生乳化后使有機(jī)相和水相分層困難，出現(xiàn)兩種夾帶：發(fā)酵廢液產(chǎn)生乳化后使有機(jī)相和水相分層困難，出現(xiàn)兩種夾帶：發(fā)酵廢液(萃余液萃余液)中中夾帶有機(jī)溶劑夾帶有機(jī)溶劑(萃取液萃取液)微滴，使目標(biāo)產(chǎn)物受到損失；有機(jī)溶劑微滴，使

13、目標(biāo)產(chǎn)物受到損失；有機(jī)溶劑(萃取相萃取相)中夾中夾帶發(fā)酵液帶發(fā)酵液(萃余液萃余液)，給后處理操作帶來(lái)閑難。，給后處理操作帶來(lái)閑難。第25頁(yè)/共61頁(yè) 油水是互不相容的，要形成穩(wěn)定的乳濁液，一般要有第三種物質(zhì)表面活性油水是互不相容的，要形成穩(wěn)定的乳濁液，一般要有第三種物質(zhì)表面活性劑的存在。劑的存在。 表面活性劑指一端具親水基團(tuán)表面活性劑指一端具親水基團(tuán),一端具有親油基團(tuán)一端具有親油基團(tuán),發(fā)酵液中發(fā)酵液中PR（O/W）是主）是主要的表面活性劑要的表面活性劑. 如果當(dāng)表面活性劑的親水基團(tuán)強(qiáng)度大于親油基團(tuán)易生成水包油型如果當(dāng)表面活性劑的親水基團(tuán)強(qiáng)度大于親油基團(tuán)易生成水包油型,反之形成油反之形成油包水型

14、包水型.第26頁(yè)/共61頁(yè) 產(chǎn)生乳化的主要原因是發(fā)酵液中存在的蛋白質(zhì)相固體顆粒等物質(zhì)，這些物質(zhì)具有表面活性劑的作用，使有產(chǎn)生乳化的主要原因是發(fā)酵液中存在的蛋白質(zhì)相固體顆粒等物質(zhì)，這些物質(zhì)具有表面活性劑的作用，使有機(jī)溶劑機(jī)溶劑(油油)和水的表面張力降低，油或水易于以微小液滴的形式分散于水相或油相中。和水的表面張力降低，油或水易于以微小液滴的形式分散于水相或油相中。 產(chǎn)生乳化后，需采取某種手段破壞乳濁液，提高萃取操作收率。產(chǎn)生乳化后，需采取某種手段破壞乳濁液，提高萃取操作收率。第27頁(yè)/共61頁(yè)破乳方法破乳方法 在實(shí)施萃取操作前，對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行過(guò)濾或絮凝沉淀處理，可除去大部分蛋白質(zhì)及固體微攪，防止乳

15、化現(xiàn)象在實(shí)施萃取操作前，對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行過(guò)濾或絮凝沉淀處理，可除去大部分蛋白質(zhì)及固體微攪，防止乳化現(xiàn)象的發(fā)生。的發(fā)生。 破乳破乳方法方法:過(guò)濾過(guò)濾,離心離心,加入電解質(zhì)加入電解質(zhì),物理法物理法(加熱加熱,稀釋釋稀釋釋,吸附吸附)、頂替法、頂替法(戊醇戊醇)、轉(zhuǎn)型法、轉(zhuǎn)型法 防止乳化防止乳化:除去除去Pr.第28頁(yè)/共61頁(yè)雙水相萃取雙水相萃取Two-aqueous phase extractionTwo-aqueous phase extraction 第29頁(yè)/共61頁(yè) 基因工程產(chǎn)品如蛋白質(zhì)和酶往往是胞內(nèi)產(chǎn)品，需經(jīng)細(xì)胞破碎后才能提取、純化，細(xì)胞顆粒尺寸的變化給固-液分離帶來(lái)了困難，同時(shí)這類(lèi)產(chǎn)品的

16、活性和功能對(duì)pH值、溫度和離子強(qiáng)度等環(huán)境因素特別敏感。由于它們?cè)谟袡C(jī)溶劑中的溶解度低并且會(huì)變性，因此傳統(tǒng)的溶劑萃取法并不適合。采用在有機(jī)相中添加表面活性劑產(chǎn)生反膠束的辦法可克服這些問(wèn)題，但同樣存在相的分離問(wèn)題。第30頁(yè)/共61頁(yè)因此基因工程產(chǎn)品的商業(yè)化迫切需要開(kāi)發(fā)適合大規(guī)模生產(chǎn)的、經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便的、快速高效的分離純化技術(shù)。其中雙水相萃取技術(shù)(two-aqueous phase extraction,ATPS)，又稱(chēng)水溶液兩相分配技術(shù)(Partion of two aqueous phase extraction)是近年來(lái)出現(xiàn)的引人注目、極有前途的新型分離技術(shù)。第31頁(yè)/共61頁(yè) 雙水相萃取法的特點(diǎn)是

17、能夠保留產(chǎn)物的活性，整個(gè)操作可以連續(xù)化，在除去細(xì)胞或細(xì)胞碎片時(shí)，還可以純化蛋白質(zhì)25倍，與傳統(tǒng)的過(guò)濾法和離心法去除細(xì)胞碎片相比，無(wú)論在收率上還是成本上都要優(yōu)越得多。除此以外，處理量相同時(shí)，雙水相萃取法比傳統(tǒng)的分離方法,設(shè)備需用量要少310倍，因此已被廣泛地應(yīng)用在生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和生物化工領(lǐng)域，進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化、蛋白質(zhì)、核酸和病毒等產(chǎn)品的分離純化和分析等。用此法來(lái)提純的酶已達(dá)數(shù)十種，其分離過(guò)程也達(dá)到相當(dāng)規(guī)模，如乙醇脫氫酶的分離已達(dá)到幾十千克濕細(xì)胞規(guī)模，-半乳糖苷酶的提取也到了中試規(guī)模等。第32頁(yè)/共61頁(yè)雙水相萃取法和傳統(tǒng)的分離方法(如鹽析或有機(jī)溶劑沉淀等)相比也有很大的優(yōu)勢(shì)，如以-半乳糖苷酶為

18、例，用沉淀或雙水相萃取純化的比較見(jiàn)下表。第33頁(yè)/共61頁(yè) 雙水相系統(tǒng)：某些親水性高分子聚合物的水溶液超過(guò)一定濃度后可形成兩相系統(tǒng)。 利用物質(zhì)在不相溶的，兩水相間分配系數(shù)的差異進(jìn)行萃取的方法 應(yīng)用：蛋白質(zhì)特別是胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分離純化。第34頁(yè)/共61頁(yè)一、雙水相系統(tǒng)一、雙水相系統(tǒng) 形成原因：聚合物的不相容性，即聚合物分子的空間阻礙作用，無(wú)法形成均一相，具有相分離傾向，一定條件下分成兩相。 常用于分離的雙水相系統(tǒng)： 雙聚合物：聚乙二醇雙聚合物：聚乙二醇(PEG)/(PEG)/葡聚糖葡聚糖(D(De ex)x)。該系統(tǒng)上相富含該系統(tǒng)上相富含PEGPEG，下相富含，下相富含D Dexex； 聚合物與無(wú)

19、機(jī)鹽：聚合物與無(wú)機(jī)鹽：聚乙二醇聚乙二醇(PEG)/(PEG)/磷酸鉀磷酸鉀（KPi)KPi)。該系統(tǒng)。該系統(tǒng)上相富含上相富含PEGPEG，下相富含，下相富含KPiKPi。第35頁(yè)/共61頁(yè)雙水相萃取的原理雙水相萃取的原理依據(jù)懸浮粒子與其周?chē)镔|(zhì)具有的復(fù)雜的相互作依據(jù)懸浮粒子與其周?chē)镔|(zhì)具有的復(fù)雜的相互作用：用： 氫鍵氫鍵 電荷力電荷力 疏水作用疏水作用 范德華力范德華力 構(gòu)象效應(yīng)構(gòu)象效應(yīng)第36頁(yè)/共61頁(yè)a兩相區(qū)雙節(jié)線均相區(qū)兩相區(qū)臨界點(diǎn)第37頁(yè)/共61頁(yè) 雙水相系統(tǒng)的相圖（雙節(jié)線） 系線：連接雙節(jié)線上兩點(diǎn)的直線。 同一系線上各點(diǎn)：兩相組成相同，體積不同。 系線(TMB)長(zhǎng)度：衡量?jī)上嚅g相對(duì)差別

20、的尺度。越長(zhǎng)則兩相間性質(zhì)差別越大，反之則越??；趨向于零時(shí)，（雙節(jié)線上的點(diǎn)，臨界點(diǎn)），兩相差別消失，成為均一相。第38頁(yè)/共61頁(yè) 在系線上各點(diǎn)處系統(tǒng)的總濃度不同，但均分成組成相同而體積不同的兩相。兩相的體積近似服從杠桿規(guī)則，即第39頁(yè)/共61頁(yè)二、雙水相中的分配平衡二、雙水相中的分配平衡 與溶劑萃取相同，溶質(zhì)在雙水相中的分配系數(shù)也用m=c2/c1表示。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，用c1 和c2分別表示平衡狀態(tài)下下相和上相中溶質(zhì)的總濃度。第40頁(yè)/共61頁(yè) 有關(guān)雙水相系統(tǒng)中溶質(zhì)分配平衡的理論已有很多研究報(bào)導(dǎo)。但是，由于影響雙水相系統(tǒng)中溶質(zhì)分配平衡的因素非常復(fù)雜，很難建立完整的熱力學(xué)理論體系。從雙水相萃取過(guò)程設(shè)計(jì)

21、的角度出發(fā)，確定影響分配系數(shù)的主要因素是非常重要的。已有的大量研究表明，生物分子的分配系數(shù)取決于溶質(zhì)與雙水相系統(tǒng)間的各種相互作用，其中主要有靜電作用、疏水作用和生物親和作用等。因此，分配系數(shù)是各種相互作用的和.lnm=lnme+lnmh+lnmlme，mh，ml 分別為靜電作用、疏水作用和生物親和作用對(duì)溶質(zhì)分配系數(shù)的貢獻(xiàn)。第41頁(yè)/共61頁(yè) 成相高聚物濃度界面張力成相高聚物濃度界面張力 成相高聚物的相對(duì)分子量成相高聚物的相對(duì)分子量 一般來(lái)說(shuō)，蛋白質(zhì)等高分子量物質(zhì)易集中于低分子量相 鹽類(lèi)鹽類(lèi)( (包括離子的類(lèi)型和濃度、離子強(qiáng)度、包括離子的類(lèi)型和濃度、離子強(qiáng)度、pHpH值值) )， 溶質(zhì)的物理化學(xué)

22、性質(zhì)溶質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)( (包括分子量、等電點(diǎn)包括分子量、等電點(diǎn)) )以及體系的溫度等。以及體系的溫度等。影響物質(zhì)分配平衡的因素影響物質(zhì)分配平衡的因素第42頁(yè)/共61頁(yè)三、影響萃取效果的因素三、影響萃取效果的因素1.成相聚合物 分子量：降低聚合物的分子量，則蛋白質(zhì)容易分配于富含該聚合物的相中。 總濃度：越大則兩相性質(zhì)的差別越大，系線越長(zhǎng)，蛋白質(zhì)越容易分配于其中的某一相。第43頁(yè)/共61頁(yè) 鹽的種類(lèi)和濃度對(duì)分配系數(shù)的影響主要反映在對(duì)相間電位和蛋白質(zhì)疏水性的影響。在雙聚合物系統(tǒng)中，無(wú)機(jī)離子具有各自的分配系數(shù)，不同電解質(zhì)的正負(fù)離子的分配系數(shù)個(gè)同，當(dāng)雙水相系統(tǒng)中含有這些電解質(zhì)時(shí)，由于兩相均應(yīng)各自保持電

23、中性，從而產(chǎn)生不同的相間電位，因此，鹽的種類(lèi)(離子組成)影響蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的分配系數(shù)，鹽濃度不僅影響蛋白質(zhì)的表面疏水性，而且擾亂雙水相系統(tǒng)，改變各相中成相物質(zhì)的組成和相體積比。2.鹽和緩沖液的影響鹽和緩沖液的影響第44頁(yè)/共61頁(yè)例如，PEG/KPi系統(tǒng)中上、下相(或稱(chēng)輕重相)的PEG和磷酸鉀濃度以及Cl離子在上、下相中的分配平衡隨添加NaCl濃度的增大而改變。這種相組成即相性質(zhì)的改變直接影響蛋白質(zhì)的分配系數(shù)。離子強(qiáng)度對(duì)不同蛋白質(zhì)的影響程度不同，利用這一特點(diǎn)，通過(guò)調(diào)節(jié)雙水相系統(tǒng)中的鹽濃度，可有效地萃取分離不同的蛋白質(zhì)。第45頁(yè)/共61頁(yè)3.pH值影響蛋白質(zhì)的表面電荷數(shù)Z：影響蛋白質(zhì)的

24、解離度。影響：影響磷酸鹽的解離。第46頁(yè)/共61頁(yè)4.溫度 主要影響雙水相系統(tǒng)的相圖。 大規(guī)模雙水相萃取操作一般在室溫下進(jìn)行，主要基于以下考慮： PEG對(duì)蛋白質(zhì)有穩(wěn)定作用； 溶液粘度較低，容易相分離； 節(jié)省冷卻費(fèi)用。第47頁(yè)/共61頁(yè)第48頁(yè)/共61頁(yè)雙水相萃取的優(yōu)點(diǎn)雙水相萃取的優(yōu)點(diǎn)較多用于胞內(nèi)酶的提取和精制平衡時(shí)間短、含水量高、截面張力小，特別適合于生物活性物質(zhì)的分離純化操作簡(jiǎn)便易于放大第49頁(yè)/共61頁(yè)要成功運(yùn)用雙水相萃取應(yīng)滿足的條要成功運(yùn)用雙水相萃取應(yīng)滿足的條件：件：欲提取的酶和細(xì)胞碎片應(yīng)分配在不同的相中；酶的分配系數(shù)應(yīng)足夠大，使在一定的相體積比時(shí)，經(jīng)過(guò)一次萃取，就能得到較高的收率；兩相用離心機(jī)很容易分離。第50頁(yè)/共61頁(yè)四、雙水相萃取操作四、雙水相萃取操作1.萃取和平衡1）雙水相系統(tǒng)的選擇： 根據(jù)目標(biāo)蛋白質(zhì)和雜質(zhì)的疏水性、分子根據(jù)目標(biāo)蛋白質(zhì)和雜質(zhì)的疏水性、分子量、等電點(diǎn)和表面電荷等性質(zhì)上的差別，量、等電點(diǎn)和表面電荷等性質(zhì)上的差別，綜合利用靜電作用、疏水作用和添加適綜合利用靜電作用、疏水作用和添加適當(dāng)種類(lèi)和濃度的鹽，可選擇性萃取目標(biāo)當(dāng)種類(lèi)和濃度的鹽，可選擇性萃取目標(biāo)產(chǎn)物。產(chǎn)物。 設(shè)計(jì)試差實(shí)驗(yàn)，確定最佳萃取系統(tǒng)：常設(shè)計(jì)試差實(shí)驗(yàn)，確定最佳萃取系統(tǒng)：常利用多組利用多組10mL刻度離心管進(jìn)行分配平刻度離心管進(jìn)行分配平衡實(shí)驗(yàn)。