生物制藥工藝學(xué)第6章吸附分離法ppt課件

1、v吸附法吸附法(adsorption method)(adsorption method)指利用吸附指利用吸附作用，將樣品中的生物活性物質(zhì)或雜質(zhì)吸作用，將樣品中的生物活性物質(zhì)或雜質(zhì)吸附于適當(dāng)?shù)奈絼┥?，利用吸附劑對活性附于適當(dāng)?shù)奈絼┥?，利用吸附劑對活性物質(zhì)和雜質(zhì)間吸附能力的差異，使目的物物質(zhì)和雜質(zhì)間吸附能力的差異，使目的物和其它物質(zhì)分離，達(dá)到濃縮和提純目的的和其它物質(zhì)分離，達(dá)到濃縮和提純目的的方法。方法。 優(yōu)點：優(yōu)點：(1)(1)設(shè)備簡單、操作簡便、價廉、平安。設(shè)備簡單、操作簡便、價廉、平安。(2)(2)少用或不用有機溶劑，吸附過程中少用或不用有機溶劑，吸附過程中pHpH變化小，變化小，較少

2、引起生物活性物質(zhì)的變性失活。較少引起生物活性物質(zhì)的變性失活。缺點：缺點：(1) (1) 選擇性差，收率不高。選擇性差，收率不高。(2)(2)一些無機吸附劑性能不穩(wěn)定。一些無機吸附劑性能不穩(wěn)定。 一、吸附：一、吸附： 物質(zhì)從流體相氣體或液體濃縮到固體表物質(zhì)從流體相氣體或液體濃縮到固體表面從而達(dá)到分離的過程稱為吸附作用面從而達(dá)到分離的過程稱為吸附作用(adsorption)，在表面上能發(fā)生吸附作用的，在表面上能發(fā)生吸附作用的固體微粒稱為吸附劑固體微粒稱為吸附劑adsorbent），而被），而被吸附的物質(zhì)稱為吸附物吸附的物質(zhì)稱為吸附物adsorbate）。）。 項目項目物理吸附物理吸附化學(xué)吸附化學(xué)吸

3、附作用力作用力吸附熱吸附熱選擇性選擇性吸附速度吸附速度吸附分子層吸附分子層范德華力范德華力較小較小,接近液化熱接近液化熱幾乎沒有幾乎沒有較快較快,需要的活化能很小需要的活化能很小單分子或多分子層單分子或多分子層化學(xué)鍵力化學(xué)鍵力較大較大,接近反應(yīng)熱接近反應(yīng)熱有選擇性有選擇性慢慢,需要一定的活化能需要一定的活化能單分子單分子（一吸附劑（一吸附劑 吸附容量：比表面積、品種、活化狀況吸附容量：比表面積、品種、活化狀況 吸附速度：顆粒度、孔徑吸附速度：顆粒度、孔徑 機械強度機械強度（二吸附物（二吸附物 能使表面張力降低的物質(zhì)，易為吸附能使表面張力降低的物質(zhì)，易為吸附 溶解度：較小易吸附溶解度：較小易吸附

4、 極性吸附劑易吸附極性吸附物極性吸附劑易吸附極性吸附物 同系物吸附量變化有規(guī)律同系物吸附量變化有規(guī)律 氫鍵氫鍵v極性吸附劑易吸附極性物質(zhì)，非極性吸極性吸附劑易吸附極性物質(zhì)，非極性吸附劑易吸附非極性物質(zhì)；附劑易吸附非極性物質(zhì)；v極性吸附劑適宜從非極性溶劑中吸附極極性吸附劑適宜從非極性溶劑中吸附極性物質(zhì)；性物質(zhì)；v非極性吸附劑適宜從極性溶劑中吸附非非極性吸附劑適宜從極性溶劑中吸附非極性物質(zhì)。極性物質(zhì)。（三環(huán)境的影響（三環(huán)境的影響1、溶劑：單溶劑易吸附，混合溶劑易解吸、溶劑：單溶劑易吸附，混合溶劑易解吸2、pH值：值：PI3、溫度、溫度4、鹽的濃度：可能阻止、可能促進(jìn)、鹽的濃度：可能阻止、可能促進(jìn)對

5、蛋白質(zhì)或酶進(jìn)行分離時要求濃度對蛋白質(zhì)或酶進(jìn)行分離時要求濃度1%以下。以下。吸附劑用量。吸附劑用量。無機：白陶土、氧化鋁、硅膠、硅藻土無機：白陶土、氧化鋁、硅膠、硅藻土有機：活性炭、纖維素、大孔吸附樹脂等有機：活性炭、纖維素、大孔吸附樹脂等一、活性炭一、活性炭(activated carbon ) 粉末狀，顆粒狀，錦綸活性炭粉末狀，顆粒狀，錦綸活性炭 是吸附能力很強的非極性吸附劑是吸附能力很強的非極性吸附劑 溶劑中吸附力：溶劑中吸附力： 水水乙醇乙醇甲醇甲醇酯酯丙酮丙酮氯仿氯仿 去色素、熱原，用量去色素、熱原，用量0.021% 加熱活化加熱活化 pH影響影響 提取制霉菌素 菌菌絲絲 制制霉霉菌菌

6、素素 板框過濾 吸附 解吸 發(fā)發(fā)酵酵液液 濾濾液液炭炭餅餅 活性炭 用氯仿洗脫2次 減壓濃縮 溶解 脫色 洗洗脫脫液液粗粗制制品品溶溶解解液液結(jié)結(jié)晶晶 (放放線線酮酮90%) 用醋酸丁酯溶解 活性炭 v 無機陽離子交換劑無機陽離子交換劑Na2 Al2O4xSiO2yH2ONa2Al2O4=2Na+Al2O42-2NaZM2MZNa22v 磷酸鈣磷酸鈣磷酸氫鈣磷酸氫鈣羥基磷灰石羥基磷灰石主要是其中的鈣與蛋白質(zhì)的負(fù)電基團(tuán)結(jié)合主要是其中的鈣與蛋白質(zhì)的負(fù)電基團(tuán)結(jié)合 可作為助濾劑與去除熱原的吸附劑可作為助濾劑與去除熱原的吸附劑將氨水或堿液將氨水或堿液加入鋁鹽形加入鋁鹽形成的無定形成的無定形凝膠；凝膠；吸

7、附能力和陳吸附能力和陳化程度有關(guān)。化程度有關(guān)。常用的吸附劑常用的吸附劑1、堿性氧化鋁：、堿性氧化鋁：2、中性氧化鋁：、中性氧化鋁：3、酸性氧化鋁：、酸性氧化鋁：影響因素：影響因素：(1) Al2O3的顆粒度要均勻，流速控制要很慢；的顆粒度要均勻，流速控制要很慢；(2) 溫度宜在溫度宜在20以下層析，洗脫在室溫中進(jìn)行；以下層析，洗脫在室溫中進(jìn)行；(3) 利用利用B12在丙酮中不溶的特性，在冰凍條件下在丙酮中不溶的特性，在冰凍條件下結(jié)晶結(jié)晶3天，結(jié)晶析出。天，結(jié)晶析出。 層 析 洗 脫 冷凍結(jié)晶 維生素維生素 B12 吸附柱層析吸附柱層析 洗脫液洗脫液 維生素維生素 B12結(jié)晶結(jié)晶 的濃縮液的濃縮

8、液 Al2O3吸附,20以下 丙酮,水(80%) 丙酮 56 倍 (4000u/ml) SiO2nH2O 硅膠表面的硅羥基能吸附多量的水，稱自硅膠表面的硅羥基能吸附多量的水，稱自由水，活性隨自由水含量增加而下降。由水，活性隨自由水含量增加而下降。 能吸附非極性化合物和極性化合物能吸附非極性化合物和極性化合物v v極性溶質(zhì)：極性大的溶劑洗脫能力就大；極性溶質(zhì)：極性大的溶劑洗脫能力就大；v非極性溶質(zhì)：極性小的溶劑洗脫能力就大。非極性溶質(zhì)：極性小的溶劑洗脫能力就大。v常用洗脫劑排序極性增大）：常用洗脫劑排序極性增大）：v 石油醚石油醚甲苯甲苯 乙醚乙醚氯仿氯仿 乙酸乙酯乙酸乙酯 丙酮丙酮 乙醇乙醇甲

9、醇甲醇 水水 乙酸乙酸 v洗脫劑從極性低的開始逐漸增加極性。洗脫劑從極性低的開始逐漸增加極性。v次序：石油醚、甲苯、氯仿、乙酸乙酯、次序：石油醚、甲苯、氯仿、乙酸乙酯、 丙丙酮、乙醇、甲醇、水酮、乙醇、甲醇、水 、乙酸。、乙酸。 層 析 洗 脫 冷凍結(jié)晶 維生素維生素 B12 吸附柱層析吸附柱層析 洗脫液洗脫液 維生素維生素 B12結(jié)晶結(jié)晶 的濃縮液的濃縮液 Al2O3吸附,20以下 丙酮,水(80%) 丙酮 56 倍 (4000u/ml) v洗脫劑從極性高的開始逐漸降低極性。洗脫劑從極性高的開始逐漸降低極性。v次序：水、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、丙酮、氯仿。次序：水、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、丙酮、

10、氯仿。 提取制霉菌素 菌菌絲絲 制制霉霉菌菌素素 板框過濾 吸附 解吸 發(fā)發(fā)酵酵液液 濾濾液液炭炭餅餅 活性炭 用氯仿洗脫2次 減壓濃縮 溶解 脫色 洗洗脫脫液液粗粗制制品品溶溶解解液液結(jié)結(jié)晶晶 (放放線線酮酮90%) 用醋酸丁酯溶解 活性炭 大網(wǎng)格吸附劑(macroreticular adsorbent )（大孔網(wǎng)狀樹脂，macroreticular resin ） 在樹脂聚合時加入惰性的致孔劑，待網(wǎng)格骨架固化和鏈結(jié)構(gòu)單元形成后，用溶劑萃取或蒸餾水洗將致孔劑去掉，形成不受外界環(huán)境條件影響的孔隙，其孔徑遠(yuǎn)大于24nm，可達(dá)100nm，故稱“大孔”。 吸附能力不同 分子量大小1、選擇性好、解吸容

11、易、理化性質(zhì)穩(wěn)定、選擇性好、解吸容易、理化性質(zhì)穩(wěn)定、機械強度好、可反復(fù)使用等優(yōu)點。機械強度好、可反復(fù)使用等優(yōu)點。2、其孔隙大小、骨架結(jié)構(gòu)和極性，可按、其孔隙大小、骨架結(jié)構(gòu)和極性，可按照需要，根據(jù)不同的原料和合成條件而照需要，根據(jù)不同的原料和合成條件而改變，因此可適用于吸附各種有機化合改變，因此可適用于吸附各種有機化合物。物。3、適合弱電解質(zhì)及非離子型化合物分離。、適合弱電解質(zhì)及非離子型化合物分離。 可分為非極性、中等極性、極性和強極可分為非極性、中等極性、極性和強極性吸附劑四類。性吸附劑四類。 美國羅姆美國羅姆-哈斯公司：哈斯公司：Amberlite系列；系列； 日本三菱化成公司：日本三菱化成

12、公司：Diaion系列。系列。v比表面積：比表面積：v空隙度：系指吸附劑中空隙所占的體積百空隙度：系指吸附劑中空隙所占的體積百分率。分率。v孔容度：指每孔容度：指每1g1g吸附劑所含的空隙體積。吸附劑所含的空隙體積。v骨架密度：系指吸附劑骨架的密度，即每骨架密度：系指吸附劑骨架的密度，即每1ml1ml骨架骨架( (不包括空隙不包括空隙) )的重量的重量(g) (g) 。v濕真密度：濕真密度：v偶極矩：表征極性的強弱，越大，極性越偶極矩：表征極性的強弱，越大，極性越強。強。v“類似物容易吸附類似物類似物容易吸附類似物的原則：的原則：v一般非極性吸附劑適宜于從極性溶劑一般非極性吸附劑適宜于從極性溶

13、劑(水水)中吸附非極性物質(zhì)。中吸附非極性物質(zhì)。v一般極性吸附劑適宜于從非極性溶劑一般極性吸附劑適宜于從非極性溶劑(有有機溶劑機溶劑)中吸附極性物質(zhì)。中吸附極性物質(zhì)。v 而中等極性的吸附劑則對上述兩種情況而中等極性的吸附劑則對上述兩種情況都具有吸附能力。都具有吸附能力。 吸附：吸附：選擇合適的孔徑：孔徑等于溶質(zhì)分子直選擇合適的孔徑：孔徑等于溶質(zhì)分子直徑之徑之6 6倍比較合適。倍比較合適。水溶液中，一般分子量越大，極性越弱，水溶液中，一般分子量越大，極性越弱，吸附量就越大。吸附量就越大。無機鹽會使吸附量增大無機鹽會使吸附量增大溶液的溶液的pH pH v常用低級醇、酮或其水溶液解吸常用低級醇、酮或其

14、水溶液解吸. .v解吸溶劑能使大孔網(wǎng)狀聚合物吸附劑溶解吸溶劑能使大孔網(wǎng)狀聚合物吸附劑溶脹脹; ;選用溶劑應(yīng)容易溶解吸附物。選用溶劑應(yīng)容易溶解吸附物。v對弱酸性物質(zhì)可用堿來解吸對弱酸性物質(zhì)可用堿來解吸 ，弱堿性，弱堿性物質(zhì)可用酸來解吸物質(zhì)可用酸來解吸 v吸附在高濃度鹽類溶液中，用水洗能解吸附在高濃度鹽類溶液中，用水洗能解吸下來。吸下來。 （一）、大孔吸附樹脂的選擇（一）、大孔吸附樹脂的選擇1、預(yù)處理、預(yù)處理 甲醇、乙醇、丙酮洗滌至洗出液加水不渾濁甲醇、乙醇、丙酮洗滌至洗出液加水不渾濁2、靜態(tài)吸附、靜態(tài)吸附 動態(tài)吸附動態(tài)吸附（二）、吸附條件選擇（二）、吸附條件選擇 1、樣品濃度、樣品濃度 2、pH

15、值、鹽濃度值、鹽濃度 3、流速吸附時間）、流速吸附時間）（三）、洗滌（三）、洗滌（四）、洗脫（四）、洗脫 1、流動相選擇、流動相選擇 2、流速、流速 應(yīng)用廣泛，如四環(huán)素、土霉素、紅霉素、應(yīng)用廣泛，如四環(huán)素、土霉素、紅霉素、林可霉素、麥迪霉素、赤霉素、維生素林可霉素、麥迪霉素、赤霉素、維生素B12及頭孢菌素及頭孢菌素C等等v1、鹽析法與有機溶劑沉淀法比較，其優(yōu)點是、鹽析法與有機溶劑沉淀法比較，其優(yōu)點是 （ ）v A.分辨率高分辨率高 B.變性作用小變性作用小 C.雜質(zhì)易除雜質(zhì)易除 D.沉淀易分離沉淀易分離v2、當(dāng)向蛋白質(zhì)純?nèi)芤褐屑尤胫行喳}時，蛋白質(zhì)溶解度、當(dāng)向蛋白質(zhì)純?nèi)芤褐屑尤胫行喳}時，蛋白質(zhì)溶解度 （ ）v A增大增大 B. 減小減小 C. 先增大，后減小先增大，后減小 D. 先減小，后增大先減小，后增大v3、鹽析常數(shù)、鹽析常數(shù)Ks是生物大分子的特征常數(shù)，它與下列哪種因素關(guān)系密切。是生物大分子的特征常數(shù)，它與下列哪種因素關(guān)系密切。v （ ）v A.鹽濃度鹽濃度