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第五节 反胶团萃取 本质是液-液有机溶剂萃取。 与一般有机溶剂萃取的区别: 利用表面活性剂在有机相中形成反胶团(reversed micelles),从而在有机相内形成分散的亲水微环境。 生物分子可溶解在反胶团的亲水微环境中,消除了蛋白质类生物活性物质难溶解在有机相中,或在有机相中发生变性的现象。 一、反胶团及其基本性质 正胶团 向水中加入表面活性剂,浓度达到一定值后,将发生表面活性剂分子的缔合或自聚集,形成正胶团。 表面活性剂在水溶液中形成胶团的最低浓度称为临界胶团浓度(CMC)。 反胶团 向有机溶剂中加入表面活性剂(如AOT),浓度超过一定值时,形成反胶团。 微团: 表面活性剂的极 性头朝外,疏水 的尾部朝内,中 间形成非极性的 “核” 反微团: 表面活性剂的极 性头朝内,疏水 的尾部向外,中 间形成极性的“核” 构成反胶团的表面活性剂种类 阴离子表面活性剂 AOT 阳离子表面活性剂 季铵盐 形状:多为球形或近似球形。 反胶团内溶解的水通常称为微水相或“水池”。 大小:与溶剂和表面活性剂的种类与浓度、温度、离子强度等有关。一般为5~20nm。 常用于制备反胶团的表面活性剂是AOT。AOT在异辛烷中形成的反胶团直径为: 二、反胶团的溶解作用 反胶团溶解蛋白质的形式,有人提出四种模型: 水壳模型; 蛋白质分子表面疏水区域直接与有机相接触; 蛋白质吸附于反胶团内壁; 蛋白质疏水区与几个反胶团的表面活性剂疏水尾相互作用,被几个小反胶团“溶解”。 对亲水性蛋白质,普遍接受水壳模型。 三、影响蛋白质萃取率的因素 静电相互作用 反胶团萃取一般使用离子型表面活性剂,所形成反胶团内表面带负电荷(AOT)或正电荷(TOMAC)。当水相pH偏离蛋白质等电点时,蛋白质带正电荷或负电荷,与表面活性剂间的静电相互作用影响其萃取率。 理论上,蛋白质所带电荷与表面活性剂相反时,易溶于反胶团,反之,则不能溶解。 空间相互作用 反胶团含水率降低,反胶团直径减小,空间排阻作用增大,蛋白质萃取率降低; 蛋白质相对分子量增大,空间排阻作用增大,蛋白质萃取率降低。 疏水性相互作用 蛋白质的疏水性影响其在反胶团中的溶解形式,因而影响其萃取率。 四、反胶团萃取操作 多步间歇混合-澄清萃取操作 连续循环萃取-反萃取操作 第六节 超临界流体萃取 临界点 临界温度:指高于此温度时,无论压力多大也不能使气体液化。 临界压力:临界温度下,气体液化所需最小的压力。 定义:利用超临界流体(SCF),即温度、压力略超过或靠近临界温度和临界压力的流体为萃取剂,从固体或液体原料中提取目的产物。 应用:SCF对脂肪酸、植物碱、醚类、酮类、甘油脂等具有特殊的溶解作用,可用于这些物质的萃取分离。 一、SCF的性质 最常用的超临界流体:CO2,因其临界温度接近常温,无毒、化学稳定性高、价廉。 CO2的p-V(?)-T图:临界点附近温度或压力的微小变化,引起密度发生很大变化。 SCF的密度接近液体,具有与液体相近的溶解能力,粘度小,自扩散系数大,萃取速度快,优于液体,尤其适于提取固体原料内有用成分。 超临界流体萃取的基本思想 利用超临界流体的特殊性质,使其在超临界状态下,与待分离的物料接触,萃取出目的产物,然后通过降压或升温的方法,使萃取物得到分离 常用萃取剂 极性萃取剂:乙醇、甲醇、水(难) 非极性萃取剂:二氧化碳(易) 超临界二氧化碳萃取(Supercritical Carbon Dioxide Extraction) 临界点: T:304.1 P:73.8 bar 优点: 缺点: 临界条件温和 设备投资大 产品分离简单 无毒、无害 不燃 无腐蚀性 价格便宜 二、SCF萃取操作 等温法 通过改变操作压力实现溶质的萃取和回收,操作温度保持不变。 等压法 通过改变操作温度实现溶质的萃取和回收。 吸附(吸收)法 利用选择性吸附(吸收)目标产物的吸附(吸收)剂回收目标产物。 超临界流体萃取法优点 (1)萃取速度高于液体萃取,特别适合于固态物质的分离提取 (2)在接近常温的条件下操作,能耗抵于一般的精馏法,适用于热敏性物质和易氧化物质的分离 (3)传热速率快,温度易于控制 (4)适合于非挥发性物质的分离。 超临界流体的应用 咖啡因萃取 植物油:胚芽油、玉米油、γ亚麻酸 天然香料:杏仁油、柠檬油 啤酒花 尼古丁 填空题 1、超临界流体,就是温度和压力略超过或靠近_______和 的流体。 2.反胶团溶解蛋白质提出的四种模型中,对于亲水性蛋白质,普遍接受
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