【原創(chuàng)精品】現(xiàn)代分離技術(shù)教案

1、第一講 緒論2學(xué)時、通過本章學(xué)習(xí)應(yīng)該掌握的內(nèi)容1、何謂分離技術(shù) 2、分離技術(shù)的分類與特點3、現(xiàn)代分離技術(shù)與食品工業(yè)4、食品分離過程的特點及其方法5、食品分離技術(shù)的評價及其發(fā)展趨向1.1何謂分離技術(shù) 分離過程就是通過一定的手段，將混合物分成互不相同的幾種產(chǎn)品的操作過程，它包括提取和除雜兩個部分。分離過程運用的手段可以是物理的，化學(xué)的，或者是物理和化學(xué)手段的互相結(jié)合。1.2分離技術(shù)的分類與特點 目前工業(yè)上分離技術(shù)的形式多種多樣，常見的有二三十種。隨著放大技術(shù)和工業(yè)規(guī)模的擴大，將會有更多的分離技術(shù)從實驗室規(guī)模擴大到工業(yè)化生產(chǎn)方面來。1.2.1所有的分離技術(shù)，都可分為機械分離和傳質(zhì)分離兩大類。機械分離

2、：處理兩相或兩相以上的混合物，其目的是簡單地將各相加以分離，過程中間不涉及傳質(zhì)過程。例如過濾、沉降、離心分離、旋風(fēng)分離等。這些過程有相當(dāng)部分已經(jīng)成為食品工程中常規(guī)的單元操作，不是本課要討論的內(nèi)容。 傳質(zhì)分離：分離過程中間有傳質(zhì)現(xiàn)象發(fā)生，傳質(zhì)分離技術(shù)處理的物料可以是均相體系，亦可以是非均相體系，但更多的是均相體系。傳質(zhì)分離過程包括平衡分離過程和速率控制分離過程。平衡分離過程是指借助于分離媒介（熱能、溶劑、吸附劑），使均相混合物系統(tǒng)變成兩相系統(tǒng)，再以各組分在媒介中的不同分配系數(shù)為依據(jù)而實現(xiàn)分離的過程。速率控制分離過程則主要是根據(jù)混合物中各個組分?jǐn)U散速度的差異來實現(xiàn)分離的過程，分離過程所處理的原料產(chǎn)

3、品通常屬于同一相態(tài)，僅僅是組成上存在差異，利用濃度差、壓力差以及溫度差等作為分離推動力。表1-1 分離過程分類舉例過程名稱原料分離劑產(chǎn)品分離原理實例平衡分離過程蒸發(fā)液體熱液體+蒸汽蒸汽壓差異果汁濃縮蒸餾液體熱液體+蒸汽蒸汽壓差異石油餾分分離離子交換液體固體樹脂液體+固體樹脂質(zhì)量作用定律硬水軟化凝膠過濾液體固體凝膠液體+固體凝膠分子大小的差異蛋白質(zhì)分離干燥含濕固體熱固體+蒸汽水分蒸發(fā)食物脫水速率控制分離過程熱擴散氣體或液體溫度梯度氣體或液體不同的熱擴散速率同位素分離電滲析液體電場，離子交換膜液體不同的電荷離子對膜的選擇性滲透含鹽水脫鹽電泳液體（含膠體）電場液體膠體在電場下的遷移速率差異蛋白質(zhì)和酶

4、的分離反滲透液體壓力梯度和膜兩種液體滲透壓海水脫鹽、果汁濃縮超濾液體（含高分子物質(zhì)或膠體）壓力梯度和膜兩種液體不同大小的分子對膜的透過率差異廢水處理、蛋白質(zhì)濃縮1.2.2 按分離技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模來分類，則又可將分離技術(shù)分為：分離技術(shù)實驗室規(guī)模工業(yè)應(yīng)用規(guī)模 分析分離制備分離 1.2.3 如果按分離性質(zhì)分類則有: 物理分離法：以被分離對象在物理性質(zhì)方面的差異作為分離依據(jù)，采用有效的物理手段進行分離，包括熱擴散法、梯度磁性分離法以及過濾、沉淀、離心分離等各種機械分離法。化學(xué)分離法：依據(jù)被分離對象在化學(xué)性質(zhì)方面的差異，采用有效的化學(xué)手段進行分離的技術(shù)，如沉淀分離法、溶劑萃取法、離子交換法等。物理化學(xué)分離

5、法：被分離對象中，有時存在著不止一個特性方面的差異，包括在物理和化學(xué)方面的差異，據(jù)此可以采用物理手段與化學(xué)手段相結(jié)合的技術(shù)進行分離。 一般來說，被分離組分之間的性質(zhì)差別越大越多，分離的手段越多，分離越容易，分離得到的結(jié)果越精細(xì)，產(chǎn)品越好。1.3分離技術(shù)與食品工業(yè)1.3.1 食品分離技術(shù)是食品工業(yè)的基礎(chǔ)。絕大多數(shù)食品工業(yè)都離不開食品分離技術(shù)，其中不少食品行業(yè)都是以分離過程為主要生產(chǎn)工序。例如油料生產(chǎn)要從油料種子中將植物油分離出來；淀粉生產(chǎn)從小麥籽粒等中將淀粉分離出來；速溶咖啡、速溶茶的生產(chǎn)需要從咖啡和茶原料中提取出水溶性成分并去除對產(chǎn)品品質(zhì)不利的其他成分。這些行業(yè)，離開了分離技術(shù)，生產(chǎn)根本無法進

6、行；分離水平不高，產(chǎn)品的質(zhì)量也提高不了。1.3.2 食品分離技術(shù)能提高食品原料的綜合利用程度。在食品加工過程中，運用分離技術(shù)就可以有效利用食品原料中的各種成分，提高原料的綜合利用程度，就提高了食品原料的利用價值。過去采用壓榨法分離植物油，由于原料要經(jīng)過熱處理，其中的蛋白質(zhì)因為受熱而變性，只能用作飼料，大大降低了其利用價值；若采用低溫脫溶的萃取法或水溶法分離，則能保持原料中蛋白質(zhì)不變性，可以有效地加以分離和利用。采用有效的分離方法，可以從茶葉下腳料中分理出茶多酚、兒茶素單體、咖啡堿、茶堿、可可堿等組成成分，使原料利用率大為增值。1.3.3 分離技術(shù)能保持和改進食品的營養(yǎng)和風(fēng)味。食品加工過程中，經(jīng)

7、常運用到熱處理，如果沒有良好的分離技術(shù)，食品不但保持不了原有的色、香、味等風(fēng)味，而且還會使?fàn)I養(yǎng)受到不應(yīng)有的破壞。采用現(xiàn)代分離技術(shù)可以將一些需在高溫下完成的工藝改為在常溫下進行，這樣就可以大大地改善食品的色、香、味及營養(yǎng)。例如采用膜分離技術(shù)代替常規(guī)的蒸發(fā)濃縮和真空濃縮來濃縮咖啡、果汁、茶汁等；用超濾法提取植物蛋白酶和大豆蛋白質(zhì)，可以最大限度地保存生物大分子的生物活性，提高制品的質(zhì)量；茶飲料在存放一定時期后會產(chǎn)生渾濁沉淀現(xiàn)象，原因在于茶多酚與其它成分結(jié)合成大分子絡(luò)合物，而茶多酚又是茶的品質(zhì)成分。因此，必須采取恰當(dāng)?shù)姆蛛x手段，把導(dǎo)致沉淀的成分去除，同時要能夠保留茶多酚這種風(fēng)味成分。1.3.4 分離技

8、術(shù)使產(chǎn)品符合食品衛(wèi)生的要求。食品分離技術(shù)包括提取原料中的有益組分和去除其中的有害成分。去除原料的有害成分，可以使最終產(chǎn)品符合衛(wèi)生法規(guī)，提高和改善原料的利用價值。例如棉籽中含有棉酚這種有害物質(zhì)，在加工棉籽油和提取棉籽蛋白過程中必須把棉酚分離去除。再如油菜籽中含有芥子苷，具有毒性，在加工菜油或提取菜籽蛋白時也必須將其去除。1.3.5 分離技術(shù)現(xiàn)代能改變食品行業(yè)的生產(chǎn)面貌。過去利用鹽田法制鹽，一個較古老的方法是在鹽田里利用太陽能將海水濃縮，然后結(jié)晶制取食鹽。改進的生產(chǎn)工藝是將鹽田里經(jīng)過初步濃縮得到的鹵水，再經(jīng)過多效真空濃縮、結(jié)晶制取食鹽。 1.4分離過程的特點及其方法1.4.1分離過程的特點 分離技

9、術(shù)的分離對象種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 產(chǎn)品質(zhì)量與分離過程關(guān)系密切。 食用安全性要求高。 食品在分離過程中易腐爛變質(zhì)。1.4.2 分離技術(shù)方法的確定 查找待分離組分的基礎(chǔ)性研究資料，包括待分離組分的相對分子質(zhì)量、化學(xué)結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)以及生物活性等。 選擇和確立對該組分進行定性、定量測定的方法，目的在于能對分離效率有一個有效的評價。 了解原料的特性以及待分離組分的存在和含量情況。 確定選用分離技術(shù)并對分離條件進行實驗選擇。 對分離效果進行評價。 中間試驗和工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的放大設(shè)計。1.5食品分離技術(shù)的發(fā)展趨向1.6本章作業(yè)1、現(xiàn)代分離技術(shù)在生物技術(shù)中的地位？2、現(xiàn)代分離技術(shù)的特點是什么？3、現(xiàn)代分離技術(shù)可

10、分為幾大部分，分別包括哪些單元操作？4、在設(shè)計下游分離過程前，必須考慮哪些問題方能確保我們所設(shè)計的工藝過程最為經(jīng)濟、可靠？第二講沉淀分離技術(shù)2學(xué)時、通過本章學(xué)習(xí)應(yīng)掌握的內(nèi)容1、什么是沉析？2、沉析法純化蛋白質(zhì)的優(yōu)點有哪些？3、沉析的一般操作步驟是什么？4、何謂鹽析？其原理是什么？5、鹽析操作時常用的鹽是什么？6、影響鹽析的主要因素有哪些？7、有機溶劑沉析法的原理是什么？8、影響有機溶劑沉析的主要因素有哪些？9、等電點沉析的工作原理是什么？10、其它常用的沉析方法有哪些？2.1沉淀分離的目的及其方法沉淀分離技術(shù)是經(jīng)典的化學(xué)分離技術(shù)。沉淀的概念是指溶液中的介質(zhì)在適當(dāng)條件下由液相變成固相而析出的過程

11、。沉淀技術(shù)的目的包括兩個：通過沉淀使目標(biāo)成分達到濃縮和去雜質(zhì)的目的。當(dāng)目標(biāo)成分是以固相形式回收時，固液分離可除去留在溶液中的非必要成分；如果目標(biāo)成分是以液相形式回收時，固液分離可使不必要的成分以沉淀形式去除。通過沉淀可使已純化的產(chǎn)品由液態(tài)變成固態(tài)，有利于保存和進一步的加工處理。沉淀分離技術(shù)通常包括下列各種沉淀方法：無機沉淀劑沉淀分離法：通常是以鹽類作為沉淀劑的一類沉淀方法，如鹽析法，多用于各種蛋白質(zhì)和酶類的分離純化，以及某些金屬離子的去除。常用的沉淀劑有：硫酸銨、硫酸鈉、檸檬酸鈉、氯化納等。 有機沉淀劑沉淀分離法：以有機溶劑作為沉淀劑的一種沉淀分離方法，多用于生物小分子、多糖及核酸類產(chǎn)品的分離

12、；有時也用于蛋白質(zhì)的沉淀和金屬離子的去除；用于酶的沉淀分離時，易導(dǎo)致酶的失活。常用到的沉淀劑有：丙酮、乙醇、甲醇等。非離子多聚體沉淀劑沉淀分離法：采用非離子型的多聚體作為目標(biāo)成分的沉淀劑，適用于生物大分子的沉淀分離，如酶、核酸、蛋白質(zhì)、病毒、細(xì)菌等。典型的非離子型多聚體是聚乙二醇（peg），根據(jù)其相對分子量的大小，有peg600、peg4000、peg20000等型號。等電點沉淀法：主要是利用兩性電解質(zhì)在等電點狀態(tài)下的溶解度最低而沉淀析出的原理。適用于氨基酸、蛋白質(zhì)及其它屬于兩性電解質(zhì)組分的沉淀分離，如大豆蛋白“堿提酸沉”的提取方法。共沉淀分離法：又可稱為生物鹽復(fù)合物沉淀法，用于多種化合物特別

13、是一些小分子物質(zhì)的沉淀。它是利用沉淀的同時對其它待分離成份吸附共沉淀而達到除雜的目的。變性沉淀分離法：又稱為選擇性變性沉淀法，是利用特定條件使目標(biāo)成分變性，導(dǎo)致其性質(zhì)的改變?nèi)缛芙舛认陆刀靡苑蛛x。適用于一些變性條件下差異較大的蛋白質(zhì)和酶類的分離純化。采取的變性條件有ph值、溫度的改變以及添加劑、利用酶的作用等，腐竹的生產(chǎn)是利用大豆蛋白的熱變性而進行分離的一個例子。2.2沉析的特點操作簡單、經(jīng)濟、濃縮倍數(shù)高，但針對復(fù)雜體系而言，分離度不高、選擇性不強。2.3沉析操作的一般過程1、在經(jīng)過濾或離心后的樣品中加入沉析劑；2、沉淀物的陳化，促進晶體生長；3、離心或過濾，收集沉淀物；2.4無機沉淀劑沉淀分

14、離法 一些金屬離子的各種鹽類形式，如硫酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽等，其溶解度都很小。所以，當(dāng)添加適當(dāng)?shù)臒o機沉淀劑形成上述各種化合物時，便會形成沉淀，使金屬離子得以分離；另外，大部分蛋白質(zhì)等生物大分子都可以通過在溶液中加入中性鹽而沉淀析出，這一過程稱為“鹽析”。這節(jié)重點介紹鹽析法。2.4.1 鹽析法鹽析分離法應(yīng)用最早和最廣泛的是在蛋白質(zhì)和酶類的分離工作中，用鹽析法分離蛋白質(zhì)已有80多年的歷史。由于其它分離技術(shù)的出現(xiàn)，鹽析法在選擇性方面顯得有些不足，但是在粗提純階段，鹽析法至今仍普遍得到應(yīng)用。2.4.1. 1鹽析原理首先需要了解生物大分子在水溶液中的存在狀態(tài)：（1）兩性電解質(zhì)，由于靜電力的作用，分子間相

15、互排斥，形成穩(wěn)定的分散系（2）蛋白質(zhì)周圍形成水化膜，保護了蛋白質(zhì)粒子，避免了相互碰撞2.4.1.2鹽析過程當(dāng)中性鹽加入蛋白質(zhì)分散體系時可能出現(xiàn)以下兩種情況：（1）“鹽溶”現(xiàn)象在低鹽濃度下，蛋白質(zhì)和酶類的溶解度隨著隨著鹽的濃度提高而增大，這個過程稱為鹽溶。這主要是中性鹽離子對蛋白質(zhì)分子表面活性基團及水活度的影響：（a）無機鹽離子在蛋白質(zhì)表面上吸附，使顆粒帶相同電荷而互相排斥。（b）無機鹽離子增加了蛋白質(zhì)的親水性，改善了與水膜的結(jié)合，增加了蛋白質(zhì)分子與溶劑分子相互的作用力，使蛋白質(zhì)的溶解度增加。（2）“鹽析”現(xiàn)象高鹽濃度下，蛋白質(zhì)溶解度隨之下降，原因如下：（a）無機離子與蛋白質(zhì)表面電荷中和，形成離

16、子對，部分中和了蛋白質(zhì)的電性，使蛋白質(zhì)分子之間的排斥力減弱，從而能夠相互靠攏；（b）中性鹽的親水性大，使蛋白質(zhì)脫去水化膜，疏水區(qū)暴露，由于疏水區(qū)的相互作用導(dǎo)致沉淀； 在鹽析過程中，蛋白質(zhì)的溶解度與溶液中鹽的離子強度之間的關(guān)系可用cohn表達式表示：lg(s/s0) = - ksi或 lgs = lgs0 - ksi式中：s0-蛋白質(zhì)在純水中（i=0）的溶解度； s-蛋白質(zhì)在離子強度為i的溶液中的溶解度；ks-鹽析常數(shù)；i -離子強度。其中離子強度i=1/2mz2, m表示溶液中各種離子的物質(zhì)的量濃度，z為各種離子的價數(shù)。當(dāng)溫度一定時，對于某一溶質(zhì)來說，其s0也是一常數(shù)，即lgs0 = （截距常

17、數(shù)），所以有l(wèi)gs =- ksi。值的大小取決于溶質(zhì)的性質(zhì)，與溫度和ph值有關(guān)。ks 取決于鹽的性質(zhì)，并且與離子的價數(shù)、平均半徑有關(guān)。一般來說，溶質(zhì)的ks值越大，鹽析的效果越好；同一溶液中，兩種溶質(zhì)的ks值相差越大，則鹽析的選擇性就越好。表2-1列舉了一些蛋白質(zhì)用不同的鹽類進行鹽析時的ks值。一般來說，高價陰離子如硫酸根、磷酸根等有較高的ks值，而高價陽離子如鎂離子、鈣離子等，則會有較低的ks值。至于蛋白質(zhì)的性質(zhì)與ks值之間的關(guān)系，目前還沒有明顯的規(guī)律可尋，也沒有適當(dāng)?shù)睦碚摷右栽斒觥?.4.1.3鹽析分離中鹽的選擇 在蛋白質(zhì)的鹽析中，以硫酸銨、硫酸鈉應(yīng)用最廣。雖然磷酸鹽的鹽析效果比硫酸銨好，但

18、硫酸銨的最大優(yōu)點是溫度系數(shù)小，溫度的變化引起溶液性質(zhì)的改變不大，且其溶解度大，應(yīng)用于許多蛋白質(zhì)和酶的鹽析時，對蛋白質(zhì)和酶變性的影響較小，并且硫酸銨價格低廉。硫酸銨用于蛋白質(zhì)鹽析時，最大的缺點是除了緩沖能力較小外，還由于含氮，影響蛋白質(zhì)的定量分析，尤其是采用凱氏定氮法和雙縮脲法進行測定時。硫酸鈉由于不含氮，因此不影響蛋白質(zhì)的定量測定，但其缺點是在30以下溶解度太低，需在30以上操作效果才好，不利于保持酶的活性。磷酸鹽、檸檬酸鈉等也用于蛋白質(zhì)的鹽析，但由于溶解度低，或容易與其它金屬離子產(chǎn)生沉淀，或因酸性過強，都不如硫酸銨的應(yīng)用那樣廣泛。2.4.1.4離子強度對鹽析過程的影響cohn經(jīng)驗公式s蛋白質(zhì)

19、溶解度，mol/l;i離子強度 c:離子濃度；z：離子化合價鹽濃度為0時，蛋白質(zhì)溶解度的對數(shù)值。與蛋白質(zhì)種類、溫度、ph值有關(guān)，與鹽無關(guān)；ks鹽析常數(shù)，與蛋白質(zhì)和無機鹽的種類有關(guān)，與溫度、ph值無關(guān)。ks鹽析法：在一定ph和溫度下，改變體系離子強度進行鹽析的方法；鹽析法：在一定離子強度下，改變ph和溫度進行鹽析；其中，ks鹽析法由于蛋白質(zhì)對離子強度的變化非常敏感，易產(chǎn)生共沉淀現(xiàn)象，因此常用于提取液的前處理。而鹽析法由于溶質(zhì)溶解度變化緩慢，且變化幅度小，因此分辨率更高，常用于初步的純化。2.4.1.5鹽析用鹽的選擇在相同離子強度下，鹽的種類對蛋白質(zhì)溶解度的影響有一定差異，一般的規(guī)律為：半徑小的高

20、價離子的鹽析作用較強，半徑大的低價離子作用較弱（ks）磷酸鉀硫酸鈉硫酸銨檸檬酸鈉硫酸鎂選用鹽析用鹽的幾點考慮：（1）鹽析作用要強（2）鹽析用鹽需有較大的溶解度（3）鹽析用鹽必須是惰性的（4）來源豐富、經(jīng)濟2.4.1.6常用的鹽析用鹽#硫酸銨：溶解度大（767g/l）硫酸鈉磷酸鹽檸檬酸鹽2.4.1.7影響鹽析的因素（1）溶質(zhì)種類的影響：ks和值（2）溶質(zhì)濃度的影響：蛋白質(zhì)濃度大，鹽的用量小，但共沉作用明顯，分辨率低；蛋白質(zhì)濃度小，鹽的用量大，分辨率高；（4）ph值：影響蛋白質(zhì)表面凈電荷的數(shù)量，通常調(diào)整體系ph值，使其在pi附近；（5）鹽析溫度：大多數(shù)情況下，高鹽濃度下，溫度升高，其溶解度反而下降

21、；蛋白質(zhì)濃度的影響 對溶液中各種蛋白質(zhì)進行分步分離時，各種蛋白質(zhì)濃度不同，硫酸銨的用量差別也較大。蛋白質(zhì)濃度高時，鹽的用量減少。但如果各種蛋白質(zhì)的ks值比較接近，則會發(fā)生比較嚴(yán)重的共沉作用，使鹽析分離的選擇性下降。蛋白質(zhì)濃度過低時，鹽的用量增大，但共沉作用較小，選擇性較好。溶液中的蛋白質(zhì)濃度為2.5%-3.0%時進行鹽析，效果比較好。離子強度和離子類型的影響 對于同一類的蛋白質(zhì)，隨著溶液中離子的強度由低而高的變化，蛋白質(zhì)也隨之發(fā)生由鹽溶而至鹽析的變化過程。對于不同類型的蛋白質(zhì)，鹽析時所要求的離子強度各有不同。用鹽析法分離多種蛋白質(zhì)時，總是采用低的離子強度分離出一種蛋白質(zhì)，然后再逐漸增加離子強度

22、，分離出第二種、第三種乃至更多種蛋白質(zhì)，這就是分步鹽析法。運用此法時，各種蛋白質(zhì)的ks值差別越大，效果越好。不同離子類型對鹽析效果的影響 通常認(rèn)為離子半徑小、帶較高電荷的離子鹽析效果較好；離子半徑大，帶低電荷的離子鹽析效果差。如單價鹽kcl、nacl的鹽析效果就較差。不同離子的這種差異，常用其對應(yīng)于蛋白質(zhì)的鹽析常數(shù)ks值的差別來表示，ks值越大，鹽析效果越好。各種鹽類的ks差別可用下列順序表示：磷酸鉀硫酸鈉硫酸銨檸檬酸鈉硫酸鎂。ph值對鹽析效果的影響 屬于兩性電解質(zhì)的分子，如蛋白質(zhì)、酶及氨基酸等，其溶解度與所帶的電荷有關(guān)。當(dāng)其分子所帶的正負(fù)電荷為零時，分子處于等電狀態(tài)，此時溶液的ph值即為該分

23、子的等電點。處于等電點的兩性分子，溶解度最??；偏離等電點的兩性分子，溶解度較大。因此在鹽析時，一般選擇在兩性分子的等電點處的ph值下進行，以獲得最佳的鹽析效果。溫度的影響 在低離子強度下，蛋白質(zhì)的溶解度隨著溫度的升高而增大；在高離子強度下，則隨著溫度的升高而下降。對于蛋白質(zhì)來說，鹽析對溫度的要求不是很嚴(yán)格，通常是在常溫下進行操作。但是對于酶類，由于其大部分對溫度都比較敏感，因此對于酶類鹽析時應(yīng)在較低溫度下操作，以最大限度地保持酶的活性。2.4.1.8鹽析后的脫鹽處理常用的脫鹽處理有：透析法、電滲析法和葡聚糖凝膠過濾法。這里簡單介紹一下透析技術(shù)。廣義地說，透析也是一種膜分離技術(shù)。用于透析的膜是一

24、種半透膜，即具有讓小分子和水?dāng)U散而不斷地通過，直到膜內(nèi)外濃度達到平衡；而大分子則不能透過膜而被截留在膜內(nèi)側(cè)的一種膜。生物的細(xì)胞膜、羊皮紙、火棉膠、玻璃紙以及賽璐玢等即屬于半透膜。用于透析的膜，必須具有如下特點：只允許小分子溶質(zhì)和溶劑通過，大分子不能通過；具有化學(xué)惰性，與溶質(zhì)不起化學(xué)作用，在水、鹽、稀酸、堿中不溶解；有一定的機械強度和良好的再生性能。透析的方法比較簡單。實驗室少量樣品可放入做成的透析袋內(nèi)，并留出一般左右的體積，然后扎緊袋口，懸掛于盛有純凈溶劑的大容器內(nèi)，即可透析。透析過程中通過攪拌和不斷更新新鮮溶劑，可大大提高透析效果。2.1.5硫酸銨飽和度的調(diào)整方法硫酸銨使用前的預(yù)處理用一般生

25、化工業(yè)制備的硫酸銨即可，如果待鹽析的蛋白質(zhì)和酶的活性中心含巰基，如菠蘿蛋白酶和木瓜蛋白酶等屬于巰基蛋白酶類的制品，則需預(yù)處理，去除硫酸銨中的重金屬離子，以消除其對酶活性的影響。方法是將硫酸銨配成濃溶液，然后通入h2s 氣體至飽和。放置過夜后用濾紙濾除重金屬沉淀物，濾液在瓷蒸發(fā)器中濃縮結(jié)晶，再在100下干燥即可使用。硫酸銨飽和度的調(diào)整 當(dāng)鹽析要求飽和度高而又不宜增大溶液的體積時，可直接加入硫酸銨的固體鹽，不同的飽和度應(yīng)加入的硫酸銨用量可查閱相關(guān)的分析手冊。當(dāng)鹽析要求的飽和度不高，又必須防止局部濃度過高時，通常是采用加入飽和硫酸銨溶液法。鹽析時要求的飽和度以及所需加入飽和硫酸銨溶液體積的計算如下：

26、v=v0(s2-s1)/(1-s2)式中：v-需加入飽和硫酸銨溶液的體積；v0-待鹽析溶液的體積；s1-原來溶液的硫酸銨飽和度（第一次鹽析時通常為0）；s2-需達到的硫酸銨飽和度。25oc時，硫酸銨的飽和溶解度是767g/l，定義為100%飽和度2.1.3影響鹽析效果的因素2.3有機沉淀劑沉淀分離法2.3.1概念：在含有溶質(zhì)的水溶液中加入一定量親水的有機溶劑，降低溶質(zhì)的溶解度，使其沉淀析出。2.3.2原理：（1）降低了溶質(zhì)的介電常數(shù)，使溶質(zhì)之間的靜電引力增加，從而出現(xiàn)聚集現(xiàn)象，導(dǎo)致沉淀。（2）由于有機溶劑的水合作用，降低了自由水的濃度，降低了親水溶質(zhì)表面水化層的厚度，降低了親水性，導(dǎo)致脫水凝聚

27、。2.3.3常用的有機溶劑沉析劑沉淀金屬離子的有機沉淀劑：主要包括生成螯合物的有機沉淀劑、生成離子締合物的有機沉淀劑以及生成三元絡(luò)合物的有機沉淀劑。沉淀有機成分的有機沉淀劑：可以沉淀水溶液中氨基酸、蛋白質(zhì)、酶、核酸、多糖、果膠以及其它生化小分子的沉淀劑包括：乙醇、甲醇、丙酮、二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、乙腈、異丙醇等，其中最常用的是乙醇和丙酮。v=v0(s2-s1)/(1-s2)式中：v-需加入有機沉淀劑的體積；v0-原溶液的體積；s1-原溶液中有機沉淀劑的濃度；s2-需達到的有機沉淀劑濃度。乙醇：沉析作用強，揮發(fā)性適中，無毒常用于蛋白質(zhì)、核酸、多糖等生物大分子的沉析；丙酮：沉析作用更強，用量省

28、，但毒性大，應(yīng)用范圍不廣；特點：介電常數(shù)小，60%乙醇的介電常數(shù)是48丙酮的介電常數(shù)是22容易獲取2.3.4有機溶劑沉析的特點（1）分辨率高；即一定濃度的有機沉淀劑只沉淀分離某一種或某一類溶質(zhì)組分。（2）溶劑容易分離，并可回收使用；（3）產(chǎn)品潔凈；沉淀后所得產(chǎn)品不需脫鹽，殘留的沉淀劑通過揮發(fā)而易于去除。（4）有機沉淀劑的缺點是容易使蛋白質(zhì)等某些具有生物活性的生物大分子失活；（5）應(yīng)注意在低溫下操作；（6）成本高2.3.5溶劑選擇（1）介電常數(shù)要小（2）致變性作用要?。状迹?）毒性要小、揮發(fā)性適中（4）水溶性要好2.3.6影響有機溶劑沉淀效果的因素金屬離子的助沉析作用：zn2+、ca2+當(dāng)溶

29、液中有一些金屬離子存在時，能降低大分子溶質(zhì)的溶解度，同時不影響目標(biāo)成分的生物活性，可使有機溶劑的用量減少，這在工業(yè)上有實用價值，如zn2+、ca2+、在一定的ph值條件下能與呈陰離子狀態(tài)的蛋白質(zhì)形成復(fù)合物，這種復(fù)合物在水和有機溶劑中的溶解度明顯降低。鹽濃度的影響溶液中鹽的濃度太大或太小，對沉淀都有不良影響。沉淀蛋白質(zhì)和多糖時，有機溶劑中鹽的濃度以不超過5%為宜。樣品濃度：0.52%?。喝軇┯昧看?，回收率低，但共沉淀作用小濃：節(jié)省溶劑用量，共沉作用強，分辨率低溶質(zhì)相對分子質(zhì)量與有機溶劑用量的影響一般來說，待分離組分的相對分子質(zhì)量越小，有機溶劑的用量越多。不同濃度的有機溶劑能使溶質(zhì)中不同的組分先后

30、沉淀，因而能起到分步沉淀的效果。 溫度的影響在有機溶劑存在時，蛋白質(zhì)的溶解度隨著溫度的降低而降低。一些具有生物活性的生化成分，如蛋白質(zhì)、酶、核酸等，對溫度變化較為敏感。溫度升高時，容易發(fā)生變性。因此為了盡可能地保存制品的生物活性，應(yīng)盡量采用低溫操作。低溫對于提高沉淀效果也比較有利?？傊?，低溫有利于防止溶質(zhì)變性；有利于提高收率（溶解度下降）；ph值的影響像酶、蛋白質(zhì)、氨基酸等大多屬于兩性電解質(zhì)物質(zhì)，因此選擇其等電點處的ph值，可最大限度地進行沉淀。在一定的有機溶劑濃度下，改變ph值，就可以進行有選擇的分段沉淀，用以分離不同的組分。攪拌速度：散熱（6）離子強度：離子強度低有利于沉析，0.010.0

31、5mol/l2.4等電點沉淀分離法2.4.1等電點沉淀分離的基本原理等電點沉淀分離法主要是利用兩性電解質(zhì)分子在電中性時溶解度最低，不同的兩性電解質(zhì)具有不同的等電點而進行分離的一種方法。蛋白質(zhì)是多價的兩性電解質(zhì)，通常在偏酸性溶液中帶正電，在偏堿性溶液中帶負(fù)電，在其等電點處的靜電荷為零，因而容易相互聚集成為較大的顆粒而沉淀。蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)，當(dāng)溶液ph值處于等電點時，分子表面凈電荷為0，雙電層和水化膜結(jié)構(gòu)被破壞，由于分子間引力，形成蛋白質(zhì)聚集體，進而產(chǎn)生沉淀。大豆蛋白的“堿提酸沉”法就是利用該原理，其工藝流程為：豆粕原料 一二次堿提粗濾酸沉打漿回調(diào)改性噴粉成品 廢渣2.4.3特點：由于在等電點附

32、近，溶質(zhì)仍然有一定的溶解度，等電點沉淀法往往不能獲得高的回收率，因此等電點沉淀法通常與鹽析、有機溶劑沉淀法聯(lián)合使用操作時的注意事項：（1）由于無機離子的影響，蛋白質(zhì)的等電點通常會發(fā)生“漂移”，陽-高，陰-低（2）溶質(zhì)的穩(wěn)定性（3）鹽析效應(yīng)2.5其它沉淀法水溶性非離子型聚合物沉淀劑peg（聚乙二醇）、npeo（壬苯乙烯化氧）、葡聚糖、右旋糖苷硫酸酯常用的此類沉淀劑是peg，相對分子量一般為6000；成鹽類復(fù)合物沉析劑金屬復(fù)合鹽：與生物分子的酸性基團作用，cu2、ag、zn2有機酸復(fù)合鹽：與生物分子的堿性基團作用無機復(fù)合鹽：磷鎢酸鹽、磷鉬酸鹽離子型表面活性劑ctab（十六烷基三甲基季銨鹽溴化物）、

33、十二烷基磺酸鈉（sds）離子型多聚物沉析劑核酸（多聚陰離子）、魚精蛋白（多聚陽離子）氨基酸類沉析劑一類選擇性沉淀劑。如組氨酸氯化汞，精氨酸苯甲醛，亮氨酸鄰二甲基苯磺酸等分離核酸用沉析劑酚、氯仿、sds分離粘多糖用沉析劑乙醇、ctab2.6本章作業(yè)（1）常用的蛋白質(zhì)沉淀方法有哪些？（2）影響鹽析的主要因素有哪些？（3）何謂中性鹽的飽和度？鹽析操作中，中性鹽的用量（40% 硫酸銨飽和度）如何計算？第三講 萃取6學(xué)時、通過本章學(xué)習(xí)因掌握以下內(nèi)容：1、什么是萃取過程？2、萃取平衡的條件？3、液液萃取的分類？4、常見物理萃取體系由那些構(gòu)成要素？5、何謂萃取的分配系數(shù)？其影響因素有哪些？6、掌握多級萃取萃

34、取級數(shù)的計算方法。7、萃取設(shè)備的選擇方法8、何謂超臨界流體萃取？其特點有哪些？9、何謂雙水相萃取?常見的雙水相構(gòu)成體系有哪些？10、反膠團的構(gòu)成以及反膠團萃取的基本原理11、反應(yīng)萃取的基本原理3.1萃取過程利用在兩個互不相溶的液相中各種組分（包括目的產(chǎn)物）溶解度的不同，從而達到分離的目的物理萃取、化學(xué)萃取3.2物理萃取利用溶劑對需分離組分有較高的溶解能力，分離過程純屬物理過程溶質(zhì)：被萃取的物質(zhì)原溶劑：原先溶解溶質(zhì)的溶劑萃取劑：加入的第三組分萃取劑選擇原則：使溶質(zhì)在萃取相中有最大的溶解度分配系數(shù)：衡量萃取體系是否合理的重要參數(shù)- x/y萃取分離的基本方程由物化理論可知：萃取操作達到平衡時，溶質(zhì)在

35、輕相和重相中的化學(xué)勢相等。即 由上式可知，分配系數(shù)的對數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的化學(xué)勢的差值有關(guān)因此，要提高溶質(zhì)的分配系數(shù)，必須提高標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，其在重相與輕相的化學(xué)勢之差?？梢圆扇〉姆椒ㄓ校海╝）改變?nèi)軇╞）改變?nèi)苜|(zhì)的特性生成有用離子對可溶于萃取劑的離子對將強酸弱堿鹽或強堿弱酸鹽生成弱酸弱堿鹽通過改變原溶劑中的ph值，改變?nèi)苜|(zhì)的解離單級萃?。菏购苜|(zhì)的溶液（h）和萃取劑（l）解出混合，靜止后分成兩層。多級萃?。菏枪I(yè)生產(chǎn)最常用的萃取流程分離效率高產(chǎn)品回收率高溶劑用量少常用的萃取設(shè)備混合沉降器旋轉(zhuǎn)圓筒萃取塔離心萃取器填充塔噴霧塔旋轉(zhuǎn)圓盤塔3.2超臨界流體萃?。╯upercritical fluid e

36、xtraction， sfe）的基本概念超臨界萃取是以超臨界流體作為萃取劑，在臨界溫度和臨界壓力附近的條件狀態(tài)下，從液體或固體物料中萃取出待分離的組分1、超臨界流體：是指處于超過物質(zhì)本身的臨界溫度和臨界壓力狀態(tài)時的流體。物質(zhì)的臨界狀態(tài)是指氣態(tài)和液態(tài)共存的一種邊緣狀態(tài)，在此狀態(tài)中，液態(tài)的密度與其飽和蒸氣的密度相同，因此界面消失。這樣的狀態(tài)只有在臨界溫度和臨界壓力下才能實現(xiàn)。超臨界流體的特點：（a）密度接近液體萃取能力強（b）粘度接近氣體傳質(zhì)性能好如果氣體處于臨界溫度之上，無論施加多大的壓力，都不能將其液化。對于稍為超過其臨界點即在臨界點附近的超臨界流體，操作溫度或壓力的微小變化，都會引起流體密度

37、的很大變化，同時會引起其溶解能力的變化。2、超臨界流體萃取的特征（1）超臨界流體的溶解能力隨著其密度的增大而提高，因此，通過改變超臨界流體的密度，可以將待分離的成分萃取和分離。因此，利用超臨界流體的此種特性，在高密度條件（低溫、高壓）下，與待分離的物料接觸，萃取出目的產(chǎn)物，然后通過提高溫度或降低壓力的方法，在低密度條件下將萃取出來的成分與萃取劑分離，從而實現(xiàn)整個分離過程。（2）在接近臨界點只要溫度和壓力有微小的變化，超臨界流體的密度和溶解度都會有較大的變化。改變超臨界流體密度的方法有二種：a.采用固定溫度、改變壓力；b.采用固定壓力，改變溫度。（3）萃取過程完成后，超臨界流體由于狀態(tài)的改變，很

38、容易從分離成分中脫除，不給產(chǎn)品和原料造成污染，因此尤其適用于食品和醫(yī)藥等行業(yè)。（4）超臨界流體萃取技術(shù)中所選用的萃取劑，其臨界溫度不過高也不過低，并且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有無腐蝕性，因此特別適用于熱敏性或易氧化的成分，如食品的香氣成分、生理活性成分以及酶和蛋白質(zhì)等成分的提取和提純。（5）超臨界流體萃取技術(shù)屬于高壓技術(shù)，需要相應(yīng)的高壓設(shè)備。3、超臨界流體的選擇提高超臨界流體選擇性的基本原則有兩條：（1）工藝中的操作溫度與超臨界流體的臨界溫度接近；（2）超臨界流體的化學(xué)性質(zhì)與待萃取成分的化學(xué)性質(zhì)相似。對于超臨界流體的具體要求如下：作為超臨界流體的萃取劑，應(yīng)該是化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，無毒性和無腐蝕性，不易燃和不

39、易爆。超臨界流體的操作溫度應(yīng)接近于常溫，以節(jié)約能源，并使操作溫度低于待分離成分的分解溫度。超臨界流體的操作壓力應(yīng)盡可能的低，以降低壓縮機的動力消耗。對于待分離成分要有較高的選擇性和較高的溶解度。來源廣泛，價格便宜。常用萃取劑：（1）極性萃取劑：乙醇、甲醇、水（難）（2）非極性萃取劑：二氧化碳（易）4、超臨界二氧化碳萃取臨界點： t：304.1 p：73.8 bar優(yōu)點： 缺點：臨界條件溫和 設(shè)備投資大產(chǎn)品分離簡單無毒、無害不燃無腐蝕性價格便宜超臨界co2萃取流程圖3.3超臨界流體萃取的工藝流程及在食品工業(yè)中的應(yīng)用3.3.1超臨界流體萃取的典型流程1、等溫變壓法萃取劑經(jīng)壓縮達到了最大溶解能力的狀

40、態(tài)點（即超臨界狀態(tài)）后加入到萃取器中與物料接觸進行萃取。當(dāng)萃取了溶質(zhì)的超臨界流體通過膨脹閥進入分離槽后，壓力下降，超臨界流體的密度也下降，對其中溶質(zhì)的溶解度也下降。溶質(zhì)于是析出并在槽底部收集取出。釋放了溶質(zhì)后的萃取劑經(jīng)壓縮機升溫加壓后再送回萃取槽中循環(huán)使用。此種反復(fù)法師超臨界流體萃取中應(yīng)用最方便的一種，過程中只需補充適量的萃取劑，就可以不斷循環(huán)。由于過程中的壓力變化不大，所以需要的能量輸入也不大。2、等壓變溫法萃取了溶質(zhì)的超臨界流體經(jīng)加熱器升溫后在分離槽析出溶質(zhì)。作為萃取劑的氣體經(jīng)冷卻器等降溫升壓后送回萃取槽循環(huán)使用。此種流程中，由于溫度升高會使溶質(zhì)的蒸氣壓也提高，其溶解度也會提高，往往會抵消

41、了升溫導(dǎo)致超臨界流體的分離效果，因而比較復(fù)雜一些。3、吸附法此種流程是將萃取了溶質(zhì)的超臨界流體，再通過一種吸附分離器，這種吸附分離器中裝有只吸附溶質(zhì)而不吸附萃取劑的吸附劑。當(dāng)萃取了溶質(zhì)的超臨界流體通過這種吸附分離器后，溶質(zhì)便與萃取劑即超臨界流體分離，萃取劑經(jīng)壓縮后循環(huán)使用。3.3.2超臨界流體萃取技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用（1）植物油的提取植物油的加工提取，過去一直采用壓榨法，壓榨法得率低，壓榨后的蛋白質(zhì)已經(jīng)變性，不好利用，目前已逐漸被溶劑萃取法代替。溶劑萃取法具有得率高和蛋白質(zhì)不變性的優(yōu)點。但是產(chǎn)品中溶劑殘留較難控制，并且萃取的純度也不是很理想，如采用己烷萃取時，磷脂質(zhì)殘留量較高，達500-70

42、0mg/l。采用超臨界co2流體萃取大豆油時，磷脂質(zhì)的殘留量可降至100mg/l。超臨界流體萃取技術(shù)還可用于提取胚芽油、玉米油、亞麻酸流體。（2）咖啡豆和茶葉中咖啡堿的提取咖啡堿存在于咖啡豆和茶葉中，茶葉中咖啡堿的含量3%左右，咖啡堿在醫(yī)藥上具有利尿和強心的作用，同時一些國家和地需的人喜歡飲用無咖啡堿的咖啡和茶飲料，因此從咖啡豆和茶葉中提取咖啡堿是一舉兩得的事。利用co2作為萃取劑對咖啡豆進行超臨界流體萃取，選擇性極好，不造成芳香性成分的損失，因此不影響咖啡豆的風(fēng)味，co2也不殘留于咖啡豆中。超臨界co2萃取咖啡堿可采用兩種流程：a.水洗流程：將浸泡后的咖啡豆置于萃取器中，通入處于超臨界狀態(tài)的

43、co2，壓力為16.2-20.3mpa,溫度為70-90，密度為0.4-0.6g/cm3。co2將咖啡堿萃取出來后，在水洗塔用水洗脫，使咖啡堿轉(zhuǎn)入水相，co2則循環(huán)使用。水相中的咖啡堿可用蒸餾法分離。b.吸附流程：在此流程中，萃取了咖啡堿的co2經(jīng)過活性炭柱，其中的咖啡堿被活性炭吸附而與co2分離，經(jīng)解析后即得到咖啡堿，而co2則回到萃取器中循環(huán)利用。將咖啡堿萃取co2將咖啡堿萃取咖啡堿咖啡堿咖啡堿（3）天然香料：杏仁油、檸檬油（4）啤酒花（5）尼古丁3.4雙水相萃?。╝queous two phase）3.4.1雙水相體系概念把兩種或兩種以上具有一定濃度的親水性聚合物溶液混合后靜置，這些親水

44、性的高分子聚合物并不混為一相，而是分成多個液相，這種現(xiàn)象稱之為聚合物的不相容性。由于這些聚合物都是以水作為溶劑，因此形成上述的兩個相體系就稱為雙水相體系。利用雙水相的成相現(xiàn)象及待分離組分在兩相間分配系數(shù)的差異，進行組分分離或多水相提純的技術(shù)就叫做雙水相萃取技術(shù)。1、概念：利用物質(zhì)在不相溶的，兩水相間分配系數(shù)的差異進行萃取的方法。聚合物的不相容性最初是由beijerinck通過把（明膠+瓊脂）溶液與（明膠+可溶性淀粉）溶液混合時發(fā)現(xiàn)的。以后發(fā)現(xiàn)聚合物的這種不相容性是一種普遍現(xiàn)象。把多種不相容的聚合物溶液混合在一起，可以得到多相體系，最多的有時達到18個相。但最常用到的多是多水相體系。在多相體系中

45、，溶劑不一定是水，也可以是有機溶劑。一般情況下是一種聚合物在某一相，而另一種聚合物則在另一相。但是當(dāng)聚合物均為兩性電解質(zhì)時，將溶液的酸堿度調(diào)至一定的ph值，使一種聚合物帶正電，而另一種聚合物帶負(fù)電。在分相時，由于這兩種聚合物的正負(fù)電相吸而會聚合到同一相中，如在ph值小于4.8時，由于明膠的等電點為ph=4.8，此時明膠帶正電，阿拉伯樹膠帶負(fù)電，此時若將這兩種溶液混合，就會由于正負(fù)電性的互相吸引而聚集在一個相中。此種原理在微膠囊制備過程中有應(yīng)用。聚合物間的不相容性主要是由于聚合物分子間的空間阻礙作用，使互相之間無法滲透而分離成多相。當(dāng)兩種聚合物溶液濃度太低時則無分相現(xiàn)象，這是對空間阻礙作用的最好

46、解釋。但是當(dāng)某些聚合物溶液與某些無機鹽溶液混合時，只要其濃度達到一定值，也會形成雙水相體系，即聚合物-鹽雙水相體系。不同的溶質(zhì)可組成不同的雙水相體系，不同的雙水相體系，成相條件不同。2、可以構(gòu)成雙水相的體系：（1）離子型高聚物非離子型高聚物水pegdextran（聚乙二醇甲基纖維素）（2）高聚物相對低分子量化合物水peg硫酸銨（3）高分子電解質(zhì)聚合物水羧基甲基葡聚糖鈉鹽甲基纖維素（4）高分子電解質(zhì)高分子電解質(zhì)水硫酸葡聚糖鈉鹽羧基甲基葡聚糖鈉鹽3、雙水相萃取的原理依據(jù)懸浮粒子與其周圍物質(zhì)具有的復(fù)雜的相互作用：（a）氫鍵（b）電荷力（c）疏水作用（d）范德華力（e）構(gòu)象效應(yīng)4、雙水相系統(tǒng)中目標(biāo)物分

47、配系數(shù)的影響因素（1）成相高聚物的相對分子量聚合物相對分子質(zhì)量越大，生物大分子或顆粒在該聚合物相中的分配系數(shù)越小。（2）成相高聚物溶液的濃度界面張力當(dāng)成相溶液的濃度接近于臨界點時，可溶性組分如蛋白質(zhì)等，會均勻地分配于兩相之中；當(dāng)該濃度遠離臨界點時，蛋白質(zhì)則趨向于一側(cè)分配。當(dāng)聚合物濃度增加時，細(xì)胞器、細(xì)胞碎片等顆粒物質(zhì)通常更趨向于相界面分配。一般來說，蛋白等高分子量物質(zhì)易集中于低分子量相（3）ph值ph值的變化能夠影響蛋白質(zhì)中可解離基團的離解度，使得蛋白質(zhì)表面所帶電荷量發(fā)生變化，因此ph值對組分在雙水相中分配行為的影響較為復(fù)雜。（4）無機鹽加入適當(dāng)?shù)柠}類可促進帶相反電荷蛋白質(zhì)組分的分離，但是隨著

48、鹽濃度的增加，這種作用逐漸減少。當(dāng)鹽濃度很大時，由于鹽析作用，蛋白質(zhì)易于分配于上相，分配系數(shù)幾乎隨著鹽濃度的增加成對數(shù)地增大。電化學(xué)分配雙水相萃取時，蛋白質(zhì)的分配系數(shù)受離子強度的影響很?。?）溫度及其它因素5、雙水相萃取的優(yōu)點（1）體系的含水量多達70%-90%,兩相界面的張力極低，有助于保持生物物質(zhì)的活性和相間的質(zhì)量傳遞。(2)上下相密度差小，一般為10-2g/cm3左右，是水密度的百分之一。（3）平衡時間短。（4）易于連續(xù)操作和工程放大。（5）處理容量大，能耗低。3.5反相微膠團萃?。╮eversed micelles extraction）3.5.1反相微膠團萃取的概念及分離原理1、反相

49、微膠團萃取的概念在水溶液中形成的膠體或微膠團，是由于表面活性劑中極性集團定向排列的結(jié)果。這種由于在水溶液中加入表面活性劑而形成的膠體結(jié)構(gòu)中，表面活性劑的極性基團（即親水性部分）朝外，即靠向水溶液，而非極性基團（即疏水部分）則靠內(nèi)而互相聚集成一種微膠團結(jié)構(gòu)。如果溶劑為非極性液體，加入表面活性劑時，表面活性劑的非極性基團部分朝外，朝向非極性溶劑部分，而極性基團部分則朝內(nèi)，因而形成一種與水相微膠團結(jié)構(gòu)反向的聚集體，這種聚集體就稱為反相微膠團。膠束是表面活性劑在非極性有機溶劑中形成的一種聚集體當(dāng)表面活性劑濃度超過臨界微團濃度時，表面活性劑會在水溶液中形成聚集體微團和反微團（1）微團：表面活性劑的極性頭

50、朝外，疏水的尾部朝內(nèi)，中間形成非極性的“核”（2）反微團：表面活性劑的極性頭朝內(nèi)，疏水的尾部向外，中間形成極性的“核”在反相微膠團中，表面活性劑的極性基團部分圍成一個極性核心，稱為水池。這個水池包括表面活性劑的極性基團內(nèi)表面和其中的水分，以及溶解于水中的離子等。具有親水性的生物大分子就可以溶解于水池中的水分，被以微膠團的形式萃取出來。將待分離組分以微膠團形式進行萃取的過程，稱為微膠團萃?。蝗绻蛛x組分以是以反微膠團的形式被萃取，就稱之為反相微膠團萃取。2、反微團的優(yōu)點（1）極性“水核”具有較強的溶解能力。（2）生物大分子由于具有較強的極性，可溶解于極性水核中，防止與外界有機溶劑接觸，減少變性

51、作用。（3）由于“水核”的尺度效應(yīng)，可以穩(wěn)定蛋白質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)，增加其結(jié)構(gòu)的剛性，提高其反應(yīng)性能。因此，可作為酶固定化體系，用于水不溶性底物的生物催化3、影響反相微膠團形成的因素反相微膠團的形成、大小及形狀，與表面活性劑的種類、濃度以及操作時的溫度、壓力等有關(guān)。反相微膠團一般比水相微膠團要小，其分子聚集數(shù)一般都小于50。而水相微膠團的分子聚集數(shù)在50-100之間。反相微膠團的水分含量通常用非極性溶劑中的水濃度和表面活性劑濃度之比w0來表示：w0=h2o/表面活性劑w0值越大，反相微膠團內(nèi)的水分含量就越多，形成的反相微膠團的半徑就越大。能溶解水溶性成分的量就越多。因此， w0值大小可以反映出反相微

52、膠團的大小和溶解能力。表面活性劑和溶劑的種類 表面活性劑要形成反相微膠團，在溶劑中的濃度必須達到一定值，否則就不能形成微膠團，這個形成微膠團所必需的最低濃度值，叫做表面活性劑形成微膠團的臨界濃度（cmc）。不同的表面活性劑的cmc值在0.1-1.0mmol/l之間，隨溫度、壓力和溶劑的變化而變化。構(gòu)成反膠團的表面活性劑種類包括（1）陰離子表面活性劑，如aot。（2）陽離子表面活性劑，如季銨鹽。最常用的表面活性劑為丁二酸二異辛酯磺酸鈉（aot），在形成反相微膠團時的w0值較大，可達60，可以溶解較多的生物大分子而提高了萃取效率。水相的酸堿度aot屬于陰離子型表面活性劑，其親水部分帶負(fù)電荷，形成的

53、反相微膠團內(nèi)表面帶負(fù)電。當(dāng)反相微膠團內(nèi)水相的ph值小于生物大分子的等電點pi時，可使生物大分子帶正電，這樣生物大分子可與反相微膠團中帶負(fù)電性的內(nèi)表面相吸，形成比較穩(wěn)定的含生物大分子的反相微膠團，可以較容易地進行萃取。利用此原理，通過調(diào)節(jié)水相中的ph值，就可以分離溶液中不同組分的生物大分子。水相中的離子強度反相微膠團中水相的離子強度對反相微膠團萃取的影響，可以用前面的鹽溶和鹽析現(xiàn)象來解釋。在低離子強度下，酶和蛋白質(zhì)等生物大分子表面上的荷電性和親水性得到了改善，溶解度上升，與反相微膠團內(nèi)表面的結(jié)合力增強。當(dāng)水相中的離子強度增加到一定程度時，由于抵消了生物大分子表面上的電荷，并且由于離子的水化作用而

54、使蛋白質(zhì)分子表面上的水膜消失，減少了與反相微膠團內(nèi)表面的結(jié)合作用，從而降低了溶解度，使分離效率降低。3.5.2反相微膠團分離方法反相微膠團分離過程分兩步：第一步是含生物大分子的反相微膠團的形成，第二步是反相微膠團的破乳及生物大分子的釋放。形成含生物大分子的反相微膠團的方法有多種，最常用的有3種：相轉(zhuǎn)移法：通過將含生物大分子的水相與溶解有表面活性劑的有機相接觸，緩慢地攪拌，在形成反相微膠團的同時，其中的生物大分子即轉(zhuǎn)入到反相微膠團中，直到處于萃取平衡狀態(tài)為止。注入法：通過將含有生物大分子的水溶液注入到含有表面活性劑的有機相中，從而實現(xiàn)萃取過程。溶解法：對于固體粉末中含有的生物大分子，或不溶于水的

55、生物大分子，可采用溶解法進行。過程是先制備好含水（w0= 3-30）的反相微膠團的有機溶液，然后把含生物大分子的固體粉末加進此種反相微膠團的有機溶液中，同時攪拌，生物大分子慢慢地即可進入到反相微膠團的水中心而實現(xiàn)萃取過程。制備了含生物大分子的反相微膠團后，可參考液膜分離的方法，將混合液送入到澄清器中，使反相微膠團與外相有機劑分離。然后對溶解有生物大分子的反相微膠團進行破乳以釋放其中的生物大分子，破乳的原理和方法有化學(xué)破乳和物理破乳等。3.3化學(xué)萃取1、概念：利用可與被萃目標(biāo)物發(fā)生反應(yīng)的非極性物質(zhì)作為萃取劑進行的反應(yīng)2、絡(luò)合萃取分離有機酸（醋酸）季銨鹽叔胺3、絡(luò)合萃取體系構(gòu)成萃取劑稀釋劑離子對(ion-pair)氫鍵(h-bonding)離子交換(ion exchange)本章作業(yè)1、什么是萃取過程？2、液液萃取從機理上分析可分為哪兩類？3、常見物理萃取體系由那些構(gòu)成要素？4、何謂萃取的分配系數(shù)？其影響因素有哪些？5