第五章　萃取分离.pptVIP

萃取是生物分离中常用的单元操作 5.7.2　反胶团的溶解作用 　　“水池”可溶解AA、蛋白、核酸等。一旦进入，由于周围水层和极性基团的保护，保持蛋白的天然构型，不会失活。 b c d a 反胶团的溶解作用 常用的表面活性剂及相应的有机溶剂 蛋白进入反胶团的推动力： 　　5.7.2.1　静电相互作用：反胶团萃取一般用离子型表面活性剂，故在萃取体系中，表活与蛋白都是带电的。因此，PH是一个重要因素，可决定蛋白的净电荷。pH=pI，蛋白中性；pH＞pI，蛋白负电荷；pH＜pI，蛋白正电荷。 　　对阳离子表活形成的体系，萃取发生在水溶液的pH ＞pI时；阴则发生在pH＜pI时。 　　　阳离子表活形成的反胶团内表面带正电荷； 　　　阴……………………………………负电荷。 原　因 　　例一：离子型表面活性剂的反离子并不都固定在反胶束表面，对于AOT反胶束，约有30％的反离子处于解离状态，同时，在萃取时，水相中的离子会同蛋白质分子竞争表面活性剂离子，从而降低了蛋白质和表面活性剂的静电作用力。 　　例二：离子强度(盐浓度)影响蛋白质与表面活性剂极性头之间的静电作用力。由于离解的反离子在表面活性剂极性头附近建立了双电层，称为德拜（Debye）屏蔽，从而缩短了静电吸引力的作用范圈，抑制了蛋白质的萃取，因此在萃取时要尽量避免高盐（即：蛋白溶解度随盐浓度增加而降低）。 5.7.2.2　空间相互作用（位阻） 　　在例二中，除静电作用减弱外，还有盐对“水池”的脱水作用。“水池”中的水量随盐增加而减小，反胶团直径减小。实际，“水池”的物理性能（大小、形状）受到含水量（水活度）W0的影响。 　　研究表明：随着W0减小，蛋白萃取率也减小。说明蛋白与反胶团存在空间相互作用。 5.7.2.3　疏水性相互作用 见反胶团的溶解作用中图b与d。 5.7.3　反胶团萃取蛋白步骤 　　萃取过程中，蛋白质在互不相溶的两相间的传递可分为三步：1.蛋白质从水溶液主体扩散到界面；2.在界面形成包容蛋白质的反胶束；3.含有蛋白质的反胶束在有机相中扩散离开界面。 　　反萃过程与上述相反。反萃比萃取所用时间要长（与传质的类型及机理有关）。 反胶束萃取蛋白质的示意团 5.7.4　影响分配平衡的因素 （1）有机相助溶剂：作用是促进反胶团的形成，但有最适量； （2）表活和助表活： 　　表活：增大浓度可增加反胶团的量，从而增大对蛋白的溶解能力。但不宜过大（太大时表活形成复杂的聚集体，加大反萃难度）。 　　助表活：是为了增加反胶团的含水量（W0增加）。 　　常用反胶团最大半径6nm，萃取最适相对分子质量＜10万（r=5nm）。 　　 43.6 20 15.4 9.2 W0 0.3 0.3 0.3 0.3 离子强度 Mg2+ Na+ Ca2+ K+ 离子种类 同一离子强度下的四种离子对反胶团的W0 影响反胶束萃取蛋白质的主要因素 反胶团萃取的特点： （1）有很高的萃取率和反应萃取率，具有选择性； （2）分离、浓缩可同时进行，过程简单； （3）成本低、溶剂可反复使用； （4）可解决蛋白质的失活； （5）可直接提取（从细胞中）。 5.7.5　浸取　　 　　用液体提取固体原料中的有效成分。 　　应用较多： 　　1.动、植物次生代谢产物（生物碱等）； 　　2.蛋白等，一般用水； 　　3.糖类等用水或乙醇、壳聚糖与纤维素用稀碱。 5.8　超临界流体萃取 　　是将超临界液流体（SCF）作为萃取溶剂的一种技术。 　　超临界流体萃取依据：一种溶剂对固体和液体的萃取能力和选择性较之在常温常压条件下有极大的提高。 　　在美国和欧洲，茶叶处理和脱咖啡因；啤酒花有效成分、香料等－－产业化规模。药物、保健品也有较大进展，美国已用超临界CO2从植物中提取抗癌药物等。 5.8.1　流体性质 　　SCF：临界点上，物质既非液也非气的状态。 临界温度：高于此温度，压力不能使气体液化； 临界压力：与临界温度对应的压力。 临界点 特点：密度接近液体－－萃取能力强； 　　　粘度接近气体－－传质性能好。 　　　常用CO2 5.8.2　溶解度 　　溶解度取决于二者分子之间有作用力。随流体密度的增加而增加。 　　对SCF，密度越大，溶解性越好。 　　溶解特性： 　　1.远高于一般液体； 　　2.随T升高、压力降低而下降，且很敏感； 　　溶解度C与流体密度的关系： 　　Ln C=m Lnρ+b 　　m、b和萃取剂与溶质的化学性质有关，性质越近，溶解度越大。 　　实际应用中，压力比密度容易操作。 * * 5　萃取 5.1　基本概念（原理） 　　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得到纯化或浓缩的方法。至少有一相为液相。 杂质 溶质 原溶剂 萃取剂 Light phase（萃取相） Heavy phase（萃余相） 原料 前处理 生物