十三章发酵产物的提取与精制方法.pptVIP

第十三章 发酵产物的提取与精制方法 第一节 萃取 萃取：利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数的不同而使溶质的得到纯化或浓缩的方法 根据参与溶质分配的两相不同分类： 液固萃取、溶媒萃取、双水相萃取、反胶团萃取、超临界萃取 一、溶媒萃取法 1、溶媒萃取的基本原理 利用该物质在两种互不相溶的溶剂中溶解度的不同，使之从一种溶剂转入另一种溶剂，从而使杂质去除 萃取效率是以分配定律为基础的 Nernst 分配定律（1891）：在一定温度下，当某一溶质在两种互不相溶的溶剂中分配达到平衡时，则该溶质在两相中的浓度之比为一常数，称为分配系数。 对萃取操作来讲：萃取相和萃余相中溶质的浓度之比就是分配系数；用K表示。 在达到平衡时，设溶质在萃取相中浓度为CA ；在萃余相中为CB 。则： 2、常用溶媒萃取的工艺 （1）单级提炼法 （2）多次提炼法 （3）、多级对流萃取 3、影响溶媒萃取的主要因素 (1)乳化与去乳剂 乳化：液体分散在另一不相溶的液体中的分散体系 乳浊液的形式：水包油、油包水 常用的去乳化的方法：过滤和离心、加热、稀释法、加电解质、吸附法、顶替法、转型法 常用去乳剂：阳离子表面活性剂（溴代十五烷基吡啶） 阴离子表面活性剂（十二烷基硫酸钠） （2）pH值 红霉素在pH9.8时，在乙酸戊酯与水相间的分配系数等于44.7，而在pH5.5时，红霉素在水相与乙酸戊酯间的分配系数等于14.4。 （3）温度 （4）盐析 （5）带溶剂 带溶剂是指这样一种物质，能和被萃取物质形成复合物而易溶于溶媒中，形成的复合物在一定条件下又容易分解 例如：链霉素在中性下能与二异辛基磷酸酯结合，从而在水相萃取到三氯乙烷中，然后在酸性下再萃取到水相 二、双水相萃取 1、发展历史 始于20 世纪60年代,从1956 年瑞典伦德大学Albertsson 发现双水相体系 1979 年德国GBF 的Kula 等人将双水相萃取分离技术应用于生物产品分离 国内自20世纪80 年代起也开展了双水相萃取技术研究。 2、双水相的形成 将两种不同的水溶性聚合物的水溶液混合时，当聚合物浓度达到一定值，体系会自然的分成互不相溶的两相，这就是双水相体系 形成原因：由于高聚物之间的不相溶性，即高聚物分子的空间阻碍作用，相互无法渗透，不能形成均一相，从而具有分离倾向，在一定条件下即可分为二相。一般认为只要两聚合物水溶液的憎水程度有差异，混合时就可发生相分离，且憎水程度相差越大，相分离的倾向也就大。 3、常用的双水相体系 高聚物/高聚物体系：聚乙二醇(简称PEG) / 葡聚糖(简称Dextran) 和PEG/ Dextran 高聚物/无机盐体系：硫酸盐体系。常见的高聚物/ 无机盐体系为: PEG/ 硫酸盐或磷酸盐体系。 4、双水相相平衡关系 5、影响物质分配平衡的因素 （1）聚合物及其分子量的影响 不同聚合物的水相系统显示出不同的疏水性，水溶液中聚合物的疏水性按下列次序递增: 葡萄糖硫酸盐 甲基葡萄糖 葡萄糖 羟丙基葡聚糖 甲基纤维素 聚乙烯醇 聚乙二醇 聚丙三醇 同一聚合物的疏水性随分子量增加而增加，其大小的选择依赖于萃取过程的目的和方向，在PEG/DEX系统中，蛋白质的分配系数随着DEX相对分子量的增加而增加。若想在上相获得较高的蛋白质收率，对于PEG聚合物，应降低它的平均分子量，相反，若想在下相获得较高的蛋白质收率，则平均分子量应增加。 （2） pH 值的影响 改变两相的电位差 如体系pH 值与蛋白质的等电点相差越大，则蛋白质在两相中分配越不均匀。 pH 值的变化也会导致组成体系的物质电性发生变化，也会使被分离物质的电荷发生改变，从而影响分配的进行。 （3）离子环境对蛋白质在两相体系分配的影响 在双水相聚合物系统中，加入电解质时，其阴阳离子在两相间会有不同的分配。同时，由于电中性的约束, 存在一穿过相界面的电势差(Donnan 电势) ,它是影响荷电大分子如蛋白质和核酸等分配的主要因素。同样，对于粒子迁移也有相似的影响，粒子因迁移而在界面上积累。故只要设法改变界面电势，就能控制蛋白质等电荷大分子转入某一相。 （4）温度的影响 分配系数对温度的变化不敏感 成相聚合物对蛋白质有稳定化作用,所以室温操作活性收率依然很高,而且室温时粘度较冷却时(4 ℃) 低,有助于相的分离并节省了能源开支。 5、双水相萃取技术的特点 (1) 系统含水量多达75 %～90 % ,两相界面张力极低(10 - 7～10 – 4 N·m -