萃取与离子交换幻灯片.pptVIP

第二节 液液萃取 （二）双水相萃取的特点 双水相萃取技术是一种新兴的分离技术，在生物化学、细胞生物学和生物化工等领域得以应用，表现出其特有的“绿色工艺”和绿色技术，具体表现在如下几个方面： 1.含水量高（75%～90%）； 2.分相时间短，自然分相时间一般为5～10min； 3.目标产物的分配系数一般大于3； 4.界面张力小（10-7～10-4mN/m）； 5.不存在残留有机溶剂问题或有机溶剂对生物活性物质的毒化作用； 6.大量杂质能和所有的固体物质一同除去； 7.易于工程放大与连续操作。 第二节 液液萃取 （三）影响分配平衡的因素 1.聚合物分子量 不同聚合物，其水相系统显示不同的疏水性。 2.盐的离子 由于盐的正负离子在两相间的分配系数不同，两相形成了电势差，影响带电生物活性物质的分配。 3.温度 温度影响相图，在临界点附近尤其明显，因而也影响分配系数，当离临界点较远时，这种影响较小。 4.pH值 pH值会影响蛋白质中可以离解基团的溶解度，因而改变蛋白质所带电荷和分配系数。 5.聚合物浓度 组分在双水相体系的临界点浓度是均匀分散在两相，分配系数为1，随着成相聚合物总浓度或聚合物/盐的混合物总浓度增加，组分在两相中分配系数偏离1，富集在不同相中达到萃取的目的。 第二节 液液萃取 （四）双水相体系和工艺流程 1.双水相体系 双水相体系的形成是两种天然或合成的亲水性聚合物水溶液相互混合，由于较强的斥力或空间位阻，相互之间无法渗透，在一定条件下，即可形成双水相体系。亲水性聚合物水溶液和一些无机盐溶液相混时，也会因盐析作用而形成双水相体系。除聚合物、无机盐外，能形成双水相体系的物质还有高分子电解质、低分子化合物。经药理检验聚乙二醇/葡聚糖和聚乙二醇/磷酸盐所形成的双水相体系是无毒的，并有良好的可调性，因此在医药工业中较常用。 第二节 液液萃取 表6-1 部分双水相萃取体系 第二节 液液萃取 2.双水相萃取体系流程 双水相萃取工艺流程主要由三部分构成：①目的产物的萃取②PEG的循环;③无机盐的循环.其原则流程见图6-23。 图6-23 双水相萃取流程图 第二节 液液萃取 （1）目的产物的萃取 细胞悬浮液经球磨机破碎细胞后，与PEG和无机盐或葡聚糖在萃取器中混合，然后进入离心机分相。通过选择合适的双水相组成，一般使目标蛋白质分配到上相（PEG相），而细胞碎片、核酸、多糖和杂蛋白等分配到下相（富盐相）。 （2）PEG的循环 在大规模双水相萃取过程中，PEG一般回收和循环使用，这样可以减少废水处理的费用，而且还节约化学试剂，降低成本。 （3）无机盐的循环 工业上一般先用超滤等方法浓缩发酵液，再用双水相萃取酶和蛋白质，这样能提高对生物活性物质的萃取效率。最后，用色谱等技术进一步纯化以得到产品。 第二节 液液萃取 （五）双水相萃取技术在医药工业中的应用 双水相萃取技术在医药工业中的应用目前主要集中在三个方面： 1.提取经生物转化的基因工程药物和抗生素； 2.从动植物组织中提取生化药物； 3.从天然植物中提取药用有效成分。 第二节 液液萃取 离子交换树脂是—种带有可交换离子(阳离子或阴离子)的不溶性高分子聚合物。离子交换树脂的结构由三部分组成：惰性高分子骨架、连接在骨架上的固定基团及可以电离的离子。见图6-24。 图6-24离子交换树脂示意图 按骨架不同，离子交换树脂可分为加聚型与缩聚型两类。前者有聚苯乙烯类与丙烯酸类等，后者有酚醛类。在惰性骨架中引入交换基团后，便成为具有离子交换功能的树脂。 离子交换设备 一、离子交换树脂的分类及原理 （一）阳离子交换树脂 阳离子交换树脂是一类骨架上结合有磺酸和羧酸等酸性功能基团，可与阳离子进行交换的聚合物。可分为强酸性和弱酸性两大类： 1.强酸性树脂 具有-SO3H、-PO3H2.-HPO2Na、-AsO3H2等功能基的树脂极易电离，其酸性相当于盐酸或硫酸，可在酸性、中性和碱性条件下与水溶液中的阳离子进行交换。 对于H型阳离子交换树脂，离子交换方程式为： R－SO3H＋NaCl→ R－SO3Na＋HCl 对于盐基型阳离子交换树脂，离子交换方程式为 2R-SO3Na＋MgCl2 →(R-SO3)2Mg＋2NaCl 第三节 离子交换设备 2.弱酸性树脂 具有羧基－COOH或酚羟基等功能基的树脂不易电离，其酸性相当于有机弱酸，故属弱酸性阳离子交换树脂。H型弱酸性阳离子交换树脂在使用前常用NaOH或NaHCO3溶液中和： R－COOH＋NaHCO3 →R－COONa＋H2O＋CO2 一般情况下，弱酸性阳离子交换树脂可用HCl等强酸进行再生，在强酸的作用下很容易地