第五章 萃取4.ppt

上次课思考题： 对于溶剂总用量为VS，且VS=VF、K=4的萃取系统，试计算若采用单级萃取、三级错流萃取、三级逆流萃取的各自溶质理论回收率。 5.4 双水相萃取(Aqueous two-phase extraction) 5.4.1 概述 5.4.2 双水相的形成 5.4.3 双水相萃取的优点 5.4.4 影响双水相体系分配平衡的因素 5.4.1 概述 有机溶剂萃取法用于萃取生物大分子的问题： （1）活性物质易失活（蛋白质） （2）蛋白质的亲水性（不易在有机溶剂中溶解） 近几十年发展起来的双水相系统，能够很好地解决这个问题，即某些亲水性物质（两种） 在水中溶解形成两相。 5.4.1 概述 双水相现象：当两种聚合物或一种聚合物与一种盐溶于同一溶剂时，由于聚合物之间或聚合物与盐之间的不相容性，当聚合物或无机盐浓度达到一定值时，就会分成不互溶的两相。 因使用的溶剂是水，因此称为双水相，在这两相中水分都占很大比例(85％一95％)，活性蛋白或细胞在这种环境中不会失活，但可以不同比例分配于两相，这就克服了有机溶剂萃取中蛋白容易失活和强亲水性蛋白难溶于有机溶剂的缺点。 5.4.2 双水相的形成 当两种聚合物水溶液混合时，其混合后的状况取决于聚合物分子间的作用力： 5.4.2 双水相的形成 双水相萃取是利用物质在不相溶的两水相间分配系数的差异进行萃取的方法。 是否分层或混合成一相，取决于： 熵值——与分子数目有关 分子间作用力——与分子大小有关 可以构成双水相的体系有： 离子型高聚物－非离子型高聚物（分子间斥力） PEG－DEX 高聚物－相对低分子量化合物（盐析作用） PEG－硫酸铵 5.4.2 双水相的形成 分离某一生物大分子，两相系统的选择原则必须有利于目的产物的萃取和分离，同时又要兼顾到聚合物的物理性质。 如甲基纤维素与聚乙烯醇，因其粘度太高，而限制了它们的使用。 PEG和DEX因其无毒性和良好的可调性而得到广泛应用。 5.4.3 双水相萃取的优点 两相的溶剂都是水，含水量高达70%-90%，不存在有机溶剂残留问题； 操作条件温和，在常温常压下进行； 两相的界面张力小，一般在10-4N／cm量级，两相易分散； 两相的相比随操作条件而变化； 易于连续操作，处理量大，适合工业应用。 5.4.4 影响双水相体系分配平衡的因素 ① 聚合物的种类、平均分子量和浓度 ② 体系中无机盐离子的种类及浓度 ③ 体系的pH值的影响 ④ 体系温度的影响 ⑤ 体系中微生物的影响 5.4.4 影响双水相体系分配平衡的因素 ①聚合物的种类、平均分子量和浓度 蛋白质易分配于聚合物分子量较小的相。对于PEG/Dex系统： PEG分子量↑→ 蛋白质的分配系数K↓ Dex分子量↑→蛋白质的分配系数K↑ 通过改变PEG的分子量可使蛋白质分配在不同的相。 通过选择不同分子量的PEG可分离不同分子量的蛋白质。 5.4.4 影响双水相体系分配平衡的因素 ①聚合物的种类、平均分子量和浓度 对于双水相系统，在增加某一聚合物的含量时，双水相形成后其所占的体积也大。于是 PEG浓度↑→上相体积V1↑→上、下相体积比R↑→溶质收率Y↑ 5.4.4 影响双水相体系分配平衡的因素 ②体系中无机盐离子的种类及浓度 盐浓度提高会使下相体积增大，R值下降。 对于带负电荷的蛋白质，盐类对K值影响如下： 例如： 应用PEG/Dex双水相系统分离卵蛋白和溶菌酶，当pH为6.9时，溶菌酶带正电荷，卵蛋白带负电荷，如在体系中加入一定量的NaCl，会导致带正电荷的溶菌酶K值增大，大量迁移到轻相，带负电荷的卵蛋白K值减小，大量迁移到重相，从而较好地分离两种物质。 5.4.4 影响双水相体系分配平衡的因素 ③体系的pH值 pH改变— 改变蛋白质所带电荷—使K值改变 pH微小的变化有时会使蛋白质的分配系数改变 2-3个数量级。 5.4.4 影响双水相体系分配平衡的因素 ④体系温度的影响 影响K和蛋白质的生物活性。 一般地临界点附近，温度对分配率的影响较大； 远离临界点时，影响较小。 ⑤体系中微生物的影响 影响上下相比例及K值。 本节重点掌握内容： 常用的两种可以构成双水相的体系； 双水相萃取方法的优点； 影响双水相体系分配平衡的因素。 5.5 超临界流体萃取  (Supercritical Fluid Extraction) 5.5.1 概述 5.5.2 超临界流体萃取的基本思想 5.5.3 超临界二氧化碳萃取 5.5.4 超临界流体的应用 5.5 超临界流体萃取 5.5.1 概述 超临界流体：是指状态超过气液共存时的最高压力和最高温度下物质特有的点——