生物分离工程 第7章萃取课件.ppt

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1、第七章萃取（Extraction）萃取：利用物质在互不相溶的两相之间溶解度的不同，使所需提取的生化物质有选择性地发生转移，集中到一相中，而其它杂质（如中间代谢产物、杂蛋白等）分配在另一相中，从而达到某种程度的提纯和浓缩。反萃取：完成萃取操作后，为进一步纯化目标产物或便于下一步分离操作的实施，将目标产物从有机相转入水相的操作就称为反萃取（Backextraction)萃取在化工上是分离液体混合物常用的单元操作，在发酵和其它生物工程生产上的应用也相当广泛，萃取操作可以提取和增浓产物，使产物获得初步的纯化，甚至获得纯的天然产物。

2、溶剂萃取法广泛应用于抗生素、有机酸、维生素、激素等发酵产物工业规模的提取上。利用一种溶质组分（如产物）在两个互不混溶的液相（如水相和有机溶剂相）中竞争性溶解和分配性质上的差异来进行分离操作的。溶剂萃取法比化学沉淀法分离程度高；比离子交换法选择性好、传质快；比蒸馏法能耗低；生产能力大、周期短、便于连续操作、易实现自动化控制。优点溶剂萃取法和其他新型分离技术相结合，产生了一系列新型分离技术：双水相萃取技术（Partitionoftwoaqueousphasesystem）等。反胶团萃取（Reversedmicelleextra

3、ction）超临界流体萃取（Supercriticalfluidextraction）用于高品质的天然物质、胞内物质（胞内酶、蛋白质、多肽、核酸等）的分离提取上。萃取方法分类物理萃取：根据相似相溶的原理，溶质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的萃取过程。化学萃取:利用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。物理萃取的理论基础是分配定律，而化学萃取服从相律及一般化学反应的平衡定律。液-固萃取：用某种溶剂把有用物质从固体原料中提取到溶液中的过程，又称为浸取或浸出。液-液萃取：溶剂萃

4、取、双水相萃取、反胶团萃取、液膜萃取等超临界萃取表1几种萃取方法的比较萃取方法原理应用液-固萃取属于用液体提取固体原料中有用成分的扩散分离操作。多用于提取存在于胞内的有效成分。液-液萃取溶剂萃取利用溶质在两个互不混溶的液相（通常为水相和有机溶剂相）中溶解度和分配性质上的差异进行的分离操作。可用于有机酸、氨基酸、维生素等生物小分子的分离纯化。双水相萃取利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异进行的分离操作。主要用于蛋白质、酶，特别是胞内蛋白的提取纯化。反胶团萃取利用表面活性剂在有机相中形成的反胶团，从而在有机相中形成分散的

5、亲水微环境，使生物分子在有机相（萃取相）内存在于反胶团的亲水微环境中。适用于氨基酸、肽和蛋白质等生物分子的分离纯化，特别是蛋白质类生物大分子的分离。液膜萃取液膜能将与之不互溶的液体分开，使其中一侧液体中的溶质选择性地透过液膜进入另一侧，实现溶质之间的分离。适用于金属离子、烃类、有机酸、氨基酸和抗生素的分离及废水处理，在酶的包埋固定化和生物医学方面的应用也前景广阔。超临界流体萃取利用超临界流体作为萃取剂，对物质进行溶解和分离。适用于脂肪酸、植物碱、醚类、酮类、甘油酯、芳香成分等物质的萃取分离。第一节液-固萃取液-固萃取又叫浸

6、取或浸出，是将固相物质萃取到溶剂相中，在许多行业中得到应用。产物固体溶质溶剂咖啡粗烤咖啡咖啡溶质水果汁水果果汁水药酒中药材药用成分酒大豆蛋白豆粉蛋白质NaOH溶液表2浸取的应用举例溶剂传递到固体颗粒表面；溶剂扩散到固体内部微孔隙中；溶质溶解到溶剂中；溶质通过固体微孔隙通道扩散到固体表面，并进入溶剂主体。一般而言，第一、二两步都很迅速，不是浸取过程总速率的控制性步骤。溶质通过多孔固体的扩散可用有效扩散系数来描述，而有效扩散系数与Fick定律有关。浸取的过程：浸取的影响因素1．相平衡浸取过程中的相平衡用分配系数KD表示KD＝y

7、/xy——达到平衡时溶质在液相中的浓度x——平衡时溶质在固相中的浓度2．溶剂的选择KD大且对目的物质的选择性高，溶剂的价格应低廉，无腐蚀性，无毒，闪点高，无爆炸性，产品中易去除,容易回收。3．增溶作用原先不溶或难溶性的生物大分子物质向可溶性的、分子量较小的生物物质转变，但不能过度。也有向不溶性转变的。4．固体原料的预处理：如粉碎、干燥等。浸取过程的前加工：干燥：有助于细胞膜的破裂，溶剂也容易进入细胞内部，直接溶解溶质。滚压：将原料滚压成片，使其减小到0.1一0.5mm，则大豆及许多植物种子的细胞壁极大地破裂，植物油容易进入

8、溶剂。切片：减小水溶剂从水相主体扩散到每个细胞的距离，细胞基本上保持完好，水溶性物质可以通过半透性细胞膜扩散进入水溶剂中，蛋白质和胶体组分因透不过细胞膜而不能溶入水相。粉碎:液-固萃取设备美国AppliedSepar-ations(ASI)公司产one/fastPSE型压力/快速溶剂提取仪。15分钟内可