生物工程下游技術知識要點(總復習)

1、第三章 發(fā)酵液預處理與固液分離 1.加水稀釋法 （稀釋后要過濾速率提高的百分比要大于加水量） 1.降低液體黏度 2.加熱法 2.調(diào)整PH （如利用蛋白質(zhì)的等電點） 3.凝聚：在電解質(zhì)作用下，由于膠粒之間雙電層電排斥作用降低，電位下降，而使膠體體系不穩(wěn)定的現(xiàn)象。 過濾特性改變 凝聚值越小，凝聚能力就越強 絮凝：在有些高分子絮凝劑存在下，基于橋架作用，使膠粒形成較大絮凝團的過程。 混凝：包括上述兩種方法。 4.加入助濾劑 （最常見的是硅藻土） 5.加入反應劑1. Ca2+ : 加草酸鈉 除雜 Mg2+ :加三聚磷酸鈉 C a2+ ：加黃血鹽 1.沉淀法 2.雜蛋白的除去： 2.變性法 （有加熱法，

2、調(diào)PH，加酒精，丙酮等有機溶劑或表面活性劑等。） 3.吸附法 (加入某些吸附劑或沉淀劑吸附雜蛋白而除去) 1.離心 公式：Q=v2Z 固液分離手段 2.過濾 （1）板框過濾機（適合固體含量在的懸浮液的分離） （）真空轉(zhuǎn)鼓過濾機（適合固體含量大于） （）硅藻土過濾機（適合固體含量小于）第五章 細胞破壁細胞破壁破壁方法： （）珠磨法 原理：進入珠磨機的細胞懸浮液與極細的玻璃小珠，石英砂，氧化鋁等研磨劑一起快速攪拌或研磨，研磨劑，珠子與細胞之間的互相剪切，碰撞，使細胞破碎。 （2 ）高壓勻漿法 原理：利用高壓使細胞懸浮液通過針形閥，由于突然減壓和高速沖擊撞擊環(huán)使細胞破碎。 是大規(guī)模細胞破碎的常用方法

3、。 （3）超聲破碎法 （適合實驗室用） （4 ）酶溶法 1 .外加酶法 2. 自溶法 （1）加熱法 （2）干燥法 （5）化學滲透法2.破碎率的測定 （1）直接測定法 破碎前利用顯微鏡計數(shù)器直接計數(shù) 破碎后用染色的方法把破碎的細胞與未受損 的細胞分開。即可直接計算破碎率。 （2）目的產(chǎn)物測定法 通過測定破碎液中目的產(chǎn)物的釋放量 來估算破碎率。 （3）導電率測定法 根據(jù)導電率隨著破碎率的增加而呈線性增加第五章溶劑萃取與浸取一、溶劑萃取過程的理論基礎：是把目標物質(zhì)從第一個液相中依靠更強大的溶解力抽提到第二個液相中。如把水相中的醋酸抽提到醋乙酯中。1萃取溶劑的選擇根據(jù)萃取目標產(chǎn)物的介電常數(shù)，尋找極性相

4、接近的溶劑為萃取溶劑。好的溶劑應滿足以下要求：萃取容量大，單位體積萃取溶劑能萃取大量產(chǎn)物；選擇性好，只萃取產(chǎn)物而不萃取雜物；有利于相的分散和兩相分離，與被萃取相互溶度小，且粘度小，界面?zhèn)髁π∫谆厥蘸驮偕?；化學致定性好，不易分解，對設備腐蝕性??；經(jīng)濟性好，價廉易得；安全性好，閃點高，對人體無毒或低毒。二分配定律和分離因數(shù)1）分離因數(shù)若原來料液中除溶質(zhì)A以外，還有溶質(zhì)B，則萃取劑對溶質(zhì)A、B的分離能力可用分離因數(shù)（B）來表征：平衡后：1萃取液，2萃余液B=（c1A/c1B）/(c2A/c2B)=(c1A/c2A)/(c1B/c2B)=kA/kB若A為產(chǎn)物，B為雜質(zhì)B=k產(chǎn)/k雜B越偏離于1，產(chǎn)物與

5、雜質(zhì)越容易分離。三、水相條件對萃取的影響1）PH值k表觀分配系數(shù)產(chǎn)物的穩(wěn)定性選擇性B= k產(chǎn)/k雜2）溫度產(chǎn)物穩(wěn)定性k3）鹽析無機鹽類（硫酸銨、氯化鈉等）一般可降低產(chǎn)物在水中的溶解度而使其更易轉(zhuǎn)入有機溶劑相中，另一方面還能減小有機溶劑在水相的溶解度。如提取VB12時，加入（NHa）2so4可促其自水轉(zhuǎn)到有機相。但鹽的用量要適宜，防止促雜質(zhì)一起轉(zhuǎn)至有機相，還要考試成本，必要時可回收。4）帶溶劑能和產(chǎn)物形成復合物，使產(chǎn)物更易溶于有機相中，且該復合物在一定條件下又容易分解。四、乳化和去乳化1、乳化1）乳化一種液體（分散相）分散在另一種不相混溶的液（連續(xù)相）體中的現(xiàn)象。有兩種形式：水包油O/W、W/O

6、。在乳濁液中，界面積大，物系的自由能大，故為熱力學不穩(wěn)定系統(tǒng)，時間一長，乳濁液會自行破壞。2）穩(wěn)定的措施：加入表面活性劑，降低表面?zhèn)髁?。影響穩(wěn)定的因素：表面活性劑在界面上形成的保護膜的情況。液滴是否帶電（帶電、同性互斥，穩(wěn)）介質(zhì)的粘度（粘大，不易聚集，穩(wěn)）3）乳化給萃取帶來的不良影響有機相與水相分層困難，出現(xiàn)兩種夾帶水相中夾有有機相產(chǎn)物的丟失有機相中夾有水相后續(xù)精制困難2、破乳化工業(yè)生產(chǎn)中，自量物系中的一些物質(zhì)會成為表面活性劑，使乳化液較穩(wěn)定。如在發(fā)酵液中，蛋白質(zhì)就成為表面活性劑，且多形成O/W乳化液。破乳方法：過濾或離心分離物理法（加電解質(zhì)中和離子型乳濁液的電荷）物理法（加熱、稀釋、吸附等）

7、頂替法：加入表面活性更大，但因其碳鏈較短難以形成堅固的保護膜的物質(zhì)，取代界面上的乳化劑。轉(zhuǎn)型法：向O/W中加入親油性乳化劑，有轉(zhuǎn)化成W/O傾向，又不穩(wěn)定，而破乳。第二節(jié) 浸取一、浸取過程1過程浸取過程系指出溶媒進入細胞組織溶解、浸取目的產(chǎn)物后，變成浸取液的全部過程。1）浸油：材料與浸取溶劑混合時，溶劑首先附著于材料表面使之潤濕，然后通過毛細管和細胞間隙進入細胞組織中。2）溶解：溶劑進入組織后，溶解可溶性成分。3）擴散：溶劑溶解目的產(chǎn)物后，具有較高的濃度，故即形成擴散點，不停地向周圍擴散，這是浸取的動力。4）置換：浸取的關鍵在于保持最大的濃度梯度。用浸取溶劑隨時置換材料周圍的濃浸取液，是掌握浸出

8、過程和設計浸出器械的關鍵問題。二、溶劑的選擇1）原則：“相似相溶”原理。2）良好溶劑要求：對目的產(chǎn)物的分配系數(shù)KD大且對目的物質(zhì)的選擇性高。價廉、無毒，無腐蝕性，閃點高，無爆炸性，易于除去和回收。3）產(chǎn)物用途限制：食品（無毒，不能致癌）。3、增溶作用用酶或酸堿催化生物大分子發(fā)生水解反應或促使大分子溶解，使原先不溶或難溶性的生物大分子物質(zhì)向可溶性的、分子量較小的生物物質(zhì)轉(zhuǎn)變。某些場合下，這些反應不能進行過度。如浸取或膠物質(zhì)時，過度降解會降低膠體物質(zhì)的成膠能力。4、固體原料預處理1）恰當?shù)胤鬯樵希阂钥s短固體或細胞內(nèi)部溶質(zhì)分子向其表面擴散的距離。過細：粉碎能耗上升 有害物質(zhì)的過度溶出 過濾與分離困

9、難 固體床層被壓實，不利于溶劑滲透和溶質(zhì)的擴散2）有機溶劑浸取前，對含水物料進行干燥，否則影響浸潤過程。第六章 超臨界流體第一節(jié) 超臨界流體一、臨界點橫坐標為溫度，縱坐標為壓力，1001200的直線為等密度線。固相與液相的界線。介線：固相與氣相的界線。沸騰線：液相與氣相界線三重點(Tri-Point)：熔融線、升華線、沸騰線；相交點、臨界點：二條互相垂直的虛線的交點，其概念可用臨界溫度和臨界壓力來解釋。1、臨界溫度是指高于此溫度時，無論加壓多大也不能使氣體液化。所以沸騰線從三重點到臨界溫度至。2、臨界壓力是指在臨界溫度，液化氣體所需的壓力。3、臨界點：臨界溫度與臨界壓力相交所構成的點。二、超臨

10、界流體1、定義：是相圖中，狀態(tài)高于臨界溫度和臨界壓力的流體。（即虛線構出的右上角長方形區(qū)）。2、特點：在臨界點的附近，密度線聚集于臨界點周圍，壓力或溫度的小范圍變化，就會引起co2密度的大幅度變化。第二節(jié) 超臨界萃取的原理1、定義2、圖6-1（a）癸酸熔點31，沸點269，常溫下呈固態(tài)。至-196，且抽真空。（b）升溫至19.5，真空不再，因為固體升華成氣態(tài)，產(chǎn)生壓力（3×10-6mn/g）由pv=nRT，可算出癸酸向真空中的溶解度（濃度）為3×10-6g/L。（c） 用乙炔Tc=283k,Pc=50atm做為超臨界（T=292.5,p=82atm）萃取溶劑，此時乙炔密度為

11、0.3g/nl，接近于液體密度，溶解度為7g/l，與（b）比增加了1億倍。（d）壓力溫度與（c）同，與（c）不同的是用N2代替了乙炔。由于T=292.5k距Tc=126k較遠，等溫線較陡，Pr=，對應的密度很小，0.06g/ml，其溶解復與（b）相近。說明了：并非所有超臨界流體溶劑在同TP下具有相同的溶解復。溶質(zhì)在超臨界流體中的溶解度，與其密度有關。P越大，溶解越大，P越小，溶解越小。3、原理：由超臨界流體的特點相知：在臨界點附近（即工作區(qū)里），P上升或T下降則溶劑的P大幅度增加，對溶質(zhì)溶解度大幅度增加，有利于溶質(zhì)的萃?。欢鳳下降或T上升，則溶劑的P大幅度減小，對溶質(zhì)的溶解度將大幅度減小，有利

12、于溶質(zhì)的分離和溶劑的回收。前面我們從能量的角度，分析過溶解過程。溶劑與溶質(zhì)間的分子作用力強，則溶解得好，此時作用力的大小，與溶劑的分子數(shù)量/單位體積，即密度有關，P大，溶解度大。1、定義：超臨界萃取是將超臨界流體作為萃取溶劑的一種萃取液。第三節(jié) 超臨界co2萃取一、SC-Co2萃取1）縱坐標為相對含量，橫坐標是混合參數(shù)（揮發(fā)性、分子量、極性、化學物性等構成。）從左右依次為香精油組分、萜烯類、游離脂肪酸、脂肪、蠟、樹脂、色素等。水蒸氣蒸餾法：獲得香精油部分（萃取物）良好的非極性溶劑（甲叉氯）：少許高聚物乘余（萃余物）SC-co2萃取與壓力、溫度有關，3Ompa60(pB30g/)與甲叉氯相似。（

13、萃取多，可用其萃余物），p下降、p下降、溶解度下降，分離線左移，也可獲得水蒸汽蒸餾的產(chǎn)品（取其萃取物）。2）全萃取物色較深，可通過改變P or T，改變co2萃取能力，來改變萃取物的色度。30mpa co2萃酒花制品綠色，14mpa為黃色。二、超臨界co2（簡稱SC-co2）萃取的優(yōu)點表6-1為一些超臨界萃取溶劑的臨界點性質(zhì)，其中co2在工業(yè)上應用廣泛。SC-co2優(yōu)點：無毒、無腐蝕性、不可燃燒，純度高且價格低廉。粘度低SC-co2的粘度是通常有機溶劑粘度的幾十分之一，擴散系數(shù)大（溶質(zhì)在SC-co2中擴散系數(shù)比通常液體中高出50-100倍）傳質(zhì)性能良好，使萃取能在相對較短的時間內(nèi)完成。Pc和T

14、c相對較低，適合于處理某些熱敏性生物制品和天然物產(chǎn)品；適合于得到萃取物的目的，也適合于獲得萃取后的余留物質(zhì)的場合。三、拖帶劑作用拖帶劑能增加物質(zhì)的溶解度和萃取選擇性的輔助溶劑。如：co2添加14%丙酮后，甘油酯的溶解度增加了22倍。 純co2幾乎不能從咖啡中萃取咖啡因，但加濕（水）的SC-co2因為有極性的H2co3，在一定條件下，能選擇地溶解萃取極性咖啡因。第五節(jié) SC-co2萃取流程1、萃取工段十分離工段（溶質(zhì)和co2分離）1）圖6-9中，（A）等溫條件下，萃取相，PV、膨脹、溶質(zhì)分離。co2經(jīng)壓縮后再加至萃取槽。2）（B）為等壓條件下，萃取相、升溫，溶質(zhì)分離。co2經(jīng)壓縮后再加至萃取槽。

15、3）（C）為萃取相中的溶質(zhì)由分離槽中的吸附吸附，co2再回到萃取槽中。第七章雙水相萃取技術萃取是最常用的一種液液分離方法，普通的有機溶劑萃取法由于以下原因難于應用于蛋白質(zhì)分離：1。許多蛋白質(zhì)都有極強的親水性，不溶于有機溶劑；2。蛋白質(zhì)在有機溶劑中易變性失活。第一節(jié)雙水相分離理論一 雙水相的形成 當兩種混合物互相混合時，究竟是否分離或混合成一相，取決于：一為體系熵的增加，二為分子間的作用力。，分子量越大，分子間的作用力也越大兩種被混合分子間如存在空間排斥力，它們的線團結構無法互相滲透，則在達到平衡后就有可能分為兩相，形成雙水相。廣泛應用的雙水相體系有：聚乙二醇（PEG）/葡聚糖（DEX）體系，P

16、EG/鹽等體系。二 相圖VT表示上相體積，VB表示下相體積VT/VB=BM/MT當點M向下移動時，系線長度縮短，兩相差別減小，到達C點時，系線長度為0，兩相間差別消失而成為一相，因此C點為系統(tǒng)臨界點。三 物質(zhì)在兩相中的分配1 表面自由能的影響2 表面電荷的影響3 綜合考慮4 影響分配平衡的參數(shù)（1） 聚合物的影響（2） 體系中無機鹽離子的影響（3） 體系pH的影響（4） 體系溫度的影響（5） 體系微生物的影響第八章 反膠團萃取第一節(jié) 概述反膠團的微小界面和微小水相具有兩個特異性功能：（1） 具有分子識別并允許選擇性頭國的半透膜的功能；（2） 在蔬水性環(huán)境中具有使親水性大分子如蛋白質(zhì)等保持活性的

17、功能。第二節(jié) 反膠團的形成一 反膠團的構造當向非極性溶劑中加入表面活性劑時，如表面活性劑的濃度超過一定的數(shù)值時，也會在非極性溶劑內(nèi)形成表面活性劑的聚集體。與在水相中不同的是，非極性溶劑內(nèi)形成的表面活性劑聚集體，與蔬水性的非極性尾部向外，指向非極性溶劑，而極性頭向內(nèi)，與在水相中形成的微膠團方向相反，因而稱之為反膠團或反向膠團（Reversed Micelles）。表面活性劑的存在是構成反膠團的必要條件，有三類表面活性劑即陰離子型、陽離子型、和非離子表面活性劑。在用反膠團萃取技術分離蛋白質(zhì)的研究中使用得最多的是陰離子型表面活性劑AOT，其化學名稱是琥珀酸二（2-乙基己基）酯磺酸鈉。AOT容易獲得，

18、它具有雙鏈，形成反膠團時無需添加輔助表面活性劑且有教好的強度；它的極性基團較小，所形成的反膠團空間較大，有利于生物發(fā)分子的進入。二 反膠團的物理化學特性1 反膠團的臨界膠團濃度2 反膠團含水率W三 制備1 注入法2 相轉(zhuǎn)移法3 溶解法第三節(jié)生理活性物質(zhì)的分離濃縮1 反膠團萃取原理（P157-158）2蛋白質(zhì)的溶解（158-159）3反膠團萃?。≒159-164）第六章 膜分離過程膜的定義兩相之間的不連續(xù)區(qū)間。膜即“區(qū)間”不是通常的相界面，可為氣相、液相和固相，可以均相或非均相、對稱或非對稱，荷電或中性。膜的優(yōu)點：過程一般較簡單，費用低、效率較高、常溫下操作。第一節(jié) 膜和膜分離過程的分類與特性一

19、、膜的分類膜分離的實質(zhì)物質(zhì)通過膜的傳遞速率不同而得到分離。1、對稱膜：膜的結構與方向無關，如具有不規(guī)則的孔結構，或者所有的孔具有確定的直徑。2、非對稱膜：分離層（薄而致密）二多孔支撐層。二層為同一種材料活性膜，孔徑的大小和表皮的性質(zhì)決定了分離特性，而厚度主要決定傳遞速度，該層必須朝向的原溶液。優(yōu)點：高傳質(zhì)速率（分層等）和良好的機械強度。被脫除物附在表面，易于清除。3、復合膜膜的性能：不僅決定于選擇薄層，而且受微孔支撐活物、孔徑、孔分布和多孔率的影響。4、荷電膜：即離子交換膜，屬于對稱膜溶脹膠固定有正電荷可交換的為陰離子。5、液膜，有關章節(jié)討論。6、微孔膜：孔徑大小為0.0520m的膜7、動態(tài)膜

20、：在多孔介質(zhì)上（如陶瓷管）沉積一層顆粒物（如氯化鋁）作為有選擇作用的膜?？稍诟邷叵聭?，但膜很不穩(wěn)定。二、重要的膜分離過程（表9-1）1、滲透和透析（推動力濃度差）2、反滲透和超濾（推動力壓力差）3、電滲析（電位差為推動力）4、氣體分離（壓力差為推動力）是利用微孔或無孔膜進行氣體分離。膜的材料可以是高分子聚合物膜，也可以是金屬膜或玻動膜。主要用于合成氨工業(yè)中氫的回收等。第二節(jié) 膜的基本理論一、膜分離過程的機理1、膜分離過程的基本傳質(zhì)形式1）被動傳遞：是最簡單的形式，從化學勢高向低處傳遞?；瘜W勢能量狀態(tài)，是改變一單位物質(zhì)（如mol）時內(nèi)能的變化率，所以物質(zhì)自發(fā)地從化學勢較高區(qū)域到較低區(qū)域。內(nèi)能與

21、物質(zhì)量有關，化學勢是與物質(zhì)量無關的能量狀態(tài)。被動傳遞的推動力是化學勢梯度（可以是壓力差、濃度差、電勢差）。2）促進傳遞：推動力仍是化學勢梯度；組分由特定載體帶入膜中，是高選擇性的被動傳遞，能和B結合的A被傳遞。3）主動傳遞：從化學勢低處傳至化學勢高處，需做功，由膜內(nèi)某化學反應提供推動力。2、膜過程中的物質(zhì)傳遞以被膜脫除的溶質(zhì)（或非優(yōu)先選擇的）i，通過非對稱膜為例，如反滲透。1）主流體系區(qū)間：在穩(wěn)定情況下，溶質(zhì)的濃度是均勻的，且在垂直于膜表面的方向無濃度梯度。2）邊界層區(qū)間：當溶劑透過膜，而溶質(zhì)留在膜上，使膜面濃度增大，并高于主體中濃度，稱此為濃差極化（濃度極化）。是造成膜或膜體系效率下降的主要

22、因素。可導致溶質(zhì)自膜面反擴散至主體中。是可逆的，需用攪拌等方式促進其反擴散和提高脫除率。3）表面區(qū)間：在此區(qū)間發(fā)生著兩種過程，是溶質(zhì)向膜表面擴散時，被吸附而溶入膜中。一是由于膜的不完整和表面上的小孔缺陷，溶質(zhì)有對流現(xiàn)象（即擴散透過膜的動向，又反擴散離膜而出）。即膜邊界層料液中的溶質(zhì)沒有全部進入膜的表層。因此此區(qū)間的溶質(zhì)濃度。此邊界層的溶質(zhì)濃度低得多。不可能完全被吸附。4）表皮層區(qū)間：此區(qū)間是高度致密的表皮，是理想無孔型的，反滲透非對稱膜表皮層是對溶質(zhì)的脫除性。要求這層愈薄愈好，有利于降低流動的阻力和增加膜的滲透率。溶質(zhì)和滲透物在此區(qū)間以分子擴散為主，也有小孔缺陷中的少量對流。5）多孔支區(qū)間：是

23、高度多孔的區(qū)度，對表皮層起支撐作用，對滲透物質(zhì)的流動有一定的阻力。6）表面區(qū)間：此區(qū)間溶質(zhì)從膜中解吸，離開膜進入低壓側(cè)。由于多孔層基本上無選擇性，分配系數(shù)7）邊界層區(qū)：物質(zhì)擴散方向與膜垂直。濃度隨流動方向而降低。8）主流體區(qū)間：在穩(wěn)定狀態(tài)下，其中溶質(zhì)的主流體濃度為 。綜上所述，溶質(zhì)在膜中的滲透率取決于：膜本身的化學物質(zhì)（吸附、選擇、缺陷）膜兩邊溶液的條件（壓力、攪拌、濃度）傳質(zhì)總阻力：為邊界層+膜層阻力之和。第七章 液膜分離第一節(jié) 概論一、定義1、液膜液體膜，是從生物膜奇妙的選擇性輸送功能上得到啟發(fā)而模仿的一種人工膜。液體膜是一層很薄的液體（稱為膜相），這層液體既可以是水溶液，也可以是有機深夜

24、。它能把兩個互溶但組成不同的溶液隔開，并通過這層液實現(xiàn)物質(zhì)選擇性分離。通常被隔開的溶液是水溶液（內(nèi)、外水相），膜相則是與內(nèi)外水相都不互溶的油性物質(zhì)。2、液膜分離：三相分離系統(tǒng)（膜相、被萃取相、反萃取相）二、液膜的分類：整體液膜：液膜是一個整體，主要用于載體開發(fā)和基礎研究上；支持液膜：工業(yè)性上應用；乳化液膜：工業(yè)性應用的主要類型。三、液膜的膜相組成：膜溶劑、表面活性劑、流動載體、膜增強劑1、膜溶劑：是膜相的基體物質(zhì)，相當于生物膜類脂雙分子層中的疏水部分。使用較多的膜溶劑是高分子烷烴、異烷烴類物質(zhì)。較理想膜溶劑的幾個特點：（1）能保持操作過程的穩(wěn)定性。有一定的粘度，又不溶解于內(nèi)外水相；（2）良好的

25、溶解性。能優(yōu)先溶解欲提取物質(zhì)，而對雜質(zhì)的溶解越少越好，同時對膜相中的其他組分也有較好的互溶性。（3）膜溶劑與水相應有一定的相對密度差，以利于操作后期膜相與料液的分離。2、表面活性劑（1%-5%）是液膜分離系統(tǒng)中穩(wěn)定油水分界面的最重要部分，相當于生物膜類脂雙分子層的親水端。其選擇非常重要。3、流動載體（1%-5%）事實上它常常是某種萃取劑，能對欲提取的物質(zhì)進行選擇性搬運遷移，相當于生物膜中的蛋白質(zhì)載體，對選擇性和膜的通量（或分離速度）起決定性作用。4、膜增強劑（很少或沒有）起增加膜的穩(wěn)定性作用。使膜在分離操作時不過早破裂，而在破乳工序中液膜層又容易破碎，以利于膜相與內(nèi)水相的分離。第二節(jié) 肥化液的

26、制備與分離機制一、乳化液膜的制備內(nèi)水相含表面活性劑的油相W/O乳化液連續(xù)水相（外水相中）乳化液膜（內(nèi)、外水相成分不同隔離）二、乳化液膜的分離機制有兩大婁：載體擴散遷移和載體促進傳遞兩大類機制。1、無載體擴散遷移（1）單純擴散遷移（2）內(nèi)相化學反應促進遷移（假設內(nèi)相為接受相）2、載體促進傳遞（1）載體促進擴散傳遞特點：膜相有載體（C），溶質(zhì)（A）和載體（C）結合后，在液相中轉(zhuǎn)移，在內(nèi)相界釋放溶質(zhì)A（或以離子形式），另外載體得到復元后，繼續(xù)在外相界與溶質(zhì)A結合。（2）載體促進并流傳遞：液膜分離青霉素為例（3）載體促進逆流傳遞 第四節(jié)膜分離技術的工藝流程及其應用一、乳化液膜的優(yōu)點液膜技術在工業(yè)上應用

27、時更多地是使用乳化液膜，其優(yōu)點如下：（1）具有選擇性（2）較高的濃縮能力（一般目標產(chǎn)物從外水到內(nèi)水的濃縮）（3）連續(xù)運轉(zhuǎn)的可能性（4）處理方便、經(jīng)濟性好二、乳化液膜分離的工藝流程1、乳化（同前也制作）液膜相（O）和內(nèi)水相（反萃取相O）通過一激烈攪拌的裝置，制成W/O乳化液，內(nèi)水相為分散相，膜相為連續(xù)相。2、分離濃縮將W/O乳化液和外水相（料液，被萃取相）置于一帶有溫和攪拌的反應器（萃取器）中，形成W/O/W型液膜系統(tǒng)。外水相中待分離物質(zhì)進入內(nèi)水相中，達到分離濃縮的目的。3、破乳（離心、加熱、木目轉(zhuǎn)移法、化學法）（1）W/O/W經(jīng)過一澄清分離器（靜置）分層，除去外水相。（2）W/O相，經(jīng)過破乳，

28、將內(nèi)水相與膜相分開。膜相可循環(huán)用，從內(nèi)水相中獲得產(chǎn)物。電破乳：膜相中隨機性運動著的，微米級的分散微水滴（內(nèi)相）在外加電場作用下，應極化，微水滴間產(chǎn)生引力，在該引力的作用下發(fā)生沖撞而逐漸聚結，從有機相中分離出來。表面活性劑的極性端沿內(nèi)水相、球面均勻分布，對W/O乳化液的穩(wěn)定起重要作用，但在外加交流電場的作用下，也發(fā)生錯位、沖撞聚集，使W/O分成水相和膜相。第五節(jié) 關于液膜過程不利因素的討論一、膜破裂1、原因：攪拌產(chǎn)生的剪切刀（溫和）過大的內(nèi)相尺度（強攪）粗劣的膜相組成2、后果：效下降，把已分離進入內(nèi)相的溶質(zhì)又送回到外相，還得依賴于尚未破裂的乳化液膜重新分離。外相條件變化，使分離難上升。內(nèi)相中的試

29、劑進入外相引起的。3、避免：改變膜的配方（增加粘度，表活劑濃上升，改變膜相材料）操作條件的合理（經(jīng)驗）二、膜膨脹：是一個傳遞外相水深液進入內(nèi)相的過程。是自由水的進入，不是交換（逆流水）。1、表面活性劑水化機理外相鹽濃低，水活度高，外界內(nèi)表面活性劑親水部分與水結合。然后擴散至內(nèi)界面。內(nèi)相鹽濃高，水活度低，結合水被脫除至內(nèi)相。2、外相水溶液的反膠團傳遞機理第八章 色譜分離色譜分離（CR）也稱為色層分離或?qū)游龇蛛x，在分析檢測中則常稱為色譜分析（CA）。固定相+多組分混合物+流動相組成。利用多組分混合物中各組分物理化學性質(zhì)（如吸附力、分子極性、分子形狀和大小、分子親和力、分配系數(shù)等）的差異，使各組分以

30、不同的程度分布在兩個相中，隨流動相流動時，則以不同的速率移動，使之分離。第一節(jié) 色譜分離的分類一、 按分離機理不同分類（5大類）1、 吸附色譜分離（AC分離）2、分配色譜（DC）3、離子交換色譜（IEC）（1）IEC：是基于離子交換樹脂上可電離的離子與流動相中具有相同電荷的溶質(zhì)離子進行可逆交換，由于混合物中不同溶質(zhì)對交換劑具有不同的親和力而將它們分離。（2）適應性：適應于離子和在溶劑中可發(fā)生電離的物質(zhì)的分離。大多數(shù)生物大分子都是極性的，都可使其電離，所以離子交換色譜廣泛用于生物大分子的分離純化，特別是在蛋白質(zhì)、多肽、核酸等生物物質(zhì)的分離純化中，離子交換色譜分離占主導地位。4、凝膠色譜（GC）5

31、、親和色譜（AFC）第二節(jié) 色譜分離的基本原理色譜分離原理（圖12-1）加樣，洗脫劑沖洗各組分與固定相無作用力與洗脫劑一起流動，得不到分離；各組分與固定相有一定作用力移動速率低于流動相。各組分與固定相的作用力大小不同移動速率不同，作用力大，移動慢，各組分得到分離。名詞：洗脫劑作為流動相的液體。展開加入洗脫劑而使各組分分層的操作。色譜展開后各組分的分布情況。洗脫液洗脫時從柱中流出的溶液。一、分配色譜我們已經(jīng)知道，分離色譜是利用混合物中各組分在兩種互不相溶的溶劑中的分配系數(shù)不同而得以分離。1、分配系數(shù)（1）載體（支持劑）分配色譜中，通常采用一種多孔的固體（如硅膠、纖維素、淀粉、硅藻土等）吸附著一種

32、溶劑構成固定相。這種固體本身原分離不起什么作用，僅起一個支持作用。（2）分配系數(shù)當一個被分離的混合物在流動相的攜帶下通過固定相時，溶質(zhì)在固定相和流動相之間的平衡關系服從分配定律：Kd=（3）線性色說與非線性色譜Cs=KdCm當溶質(zhì)濃度較低時，Kd為常數(shù)，Cs與Cm成非線關系，其相應的色譜過程稱為線性色譜。當溶質(zhì)濃度較高時（加樣量過大），Kd將不再是常數(shù)，而成為與Cm有關的函數(shù)（如對數(shù)或指數(shù)關系），此時Cs與Cm不再是線性關系，其相應的色譜過程稱為非線性色譜。其具有以下幾個特點：a、溶質(zhì)洗脫峰不再是對稱的正態(tài)分布，而是有“拖尾”或“伸舌”現(xiàn)象；b、樣品的保留值可變。線性色譜中同一樣品的保留值是常

33、數(shù)，只隨樣品不同而變化；c、色譜峰的峰高與濃度不是線性關系。在線性色譜中峰高與組分是線性關系。峰高是定量分析的重要數(shù)據(jù)。在非線性色譜中，峰高增加的速率隨濃度的增加而逐漸降低，因而峰高不能作為定量分析的指標。二、吸附色譜1、吸附現(xiàn)象固體與氣體之間，固體與液體之間的表面上，都可以發(fā)生吸附現(xiàn)象。固體表面的分子（離子或原子）和固體內(nèi)部分子所受的吸引力不同。內(nèi)部分子，分子之間相互的作用力是對稱，春力場相互抵消。表面分子所受的力是不對稱的，為了達到力場的平衡（能量最小狀態(tài)），能吸附流經(jīng)其表面的物質(zhì)分子。2、吸附等溫曲線吸附方程式A+B A-B等溫曲線在一定溫度下，溶質(zhì)分子在兩相界面上進行的吸附過程達到平衡

34、時它們在兩相中濃度之間的關系曲線。langmuir吸附等溫曲線（凸形）：是液固系統(tǒng)中常見的一種。C（A-B）= ab為吸附常數(shù)三種等溫曲線凸反映溶質(zhì)分子在固體表面達到飽和時形成單分子層吸附。凹表示形成多分子吸附層，與濃度有關CB，CB上升，吸附越多。S是凸形與凹形疊加而成的。溶質(zhì)被單層吸附，被吸附的溶質(zhì)進一步吸附其他分子。三、凝膠色譜分離1、原理（圖12-3）（1）大小不同分子混合樣液加入柱頂端；（2）小分子進入凝膠內(nèi)部，大分子不能被排阻在凝膠顆粒處；（3）大分子下流通較小，過快，首先被洗毒，而小分子則下流通大，速，與大分子拉開距離。（4）大分子被洗脫出后，隨著洗脫繼續(xù)進行，小分子開始被洗脫出

35、來。四、離子交換色譜1、離子交換樹脂（1）定義：是一種不溶于酸、堿和有機溶劑的固態(tài)高分子材料。由骨架和活性離子兩部分組成。骨架：是不能移動的，多價的高分子基團，使樹脂有上述化學穩(wěn)定性和溶解性?；钚噪x子：在樹脂中可移動的離子。帶正電為陽離子交換樹脂，負電陰離交換樹脂。（2）例子：強酸性陽離子樹脂R·SO3H RSO3-+H+ (Na+)強弱是以PH值為準弱酸性陽離子樹脂R·COOH RCOO-+H+ PH小，強酸H+大強堿性陰離子樹脂R·NR3OH R·AR3+OH- PH大，弱酸H+小弱堿性陰離了樹脂R·NH2+H2O R·NH3+O

36、H- 等其他類型（3）交換容量交換容量是表征樹脂性能的重要數(shù)據(jù)，它用單位質(zhì)量干樹脂或單位體積濕樹脂所能吸附的1價離子的毫摩爾數(shù)來表示。2、離子交換平衡（1）離子交換反應是可違反應這種可逆反應并不是在均相溶液中進行，而是在固態(tài)的樹脂和水溶液接觸的界面間發(fā)生的。圖11-5，樹脂上的活性離子B+與水溶液中的同類型離子（正電）An+之間的交換反應如下：An+nR-SO3-B+ B+(R·SO3-)nAn+(2)離子交換平衡常數(shù)3、實例（1）決明子蛋白質(zhì)的陰離子交換色譜分離條件：由決明子蛋白質(zhì)P2（有降脂作用）的毛細管等電聚焦檢測可知P2分為PI5.88，5-61和1.95的三個峰，其中PI為

37、1.95的帶電負電。選陰離子交換柱。操作：用NaOH0.2mol/L10倍以上柱體積沖洗柱子，再生（R+·OH-）第五節(jié) 柱色譜分離法一、層析劑1、定義用于色譜分離技術中的固定相或分離介質(zhì)。由基質(zhì)和表面活性官能團（活動中心）組心?；|(zhì)材料應為化學惰性物質(zhì)，與目的產(chǎn)物和雜質(zhì)都無結合作用；活性官能團則根據(jù)所用色譜進行選用或制取。2、特性：不溶于流動相，且有較好的化學穩(wěn)定性和機械強度；能經(jīng)受使用、清洗和再生時的各種環(huán)境條件；對于生物活性物質(zhì)的分離，還必須耐受生物降解作用。 具有較大的表面積和孔隙度，且粒度、孔徑分布均勻。有較高的回收率和負載量（溶質(zhì)質(zhì)量/單位質(zhì)量or體積），能達到所需的分離

38、效率，且重現(xiàn)性好。有些分離過程、層析劑使用前后需要高壓消毒，此時層析劑應具有較好的熱穩(wěn)定性。無毒性，即分離過程不引起目的產(chǎn)物的變性或失活。價格低廉。十三章、差壓蒸餾一、 基本理論揮發(fā)系數(shù)K;K雜質(zhì)；精餾系數(shù)K(011000.);二、 工藝過程常規(guī)單效，雙效，三效，.七效。三、 工藝特征回流比；減壓條件下；低壓降塔板；動態(tài)偶聯(lián)控制四、 發(fā)展動態(tài)采用差壓蒸餾，節(jié)能降耗，勢在必行（能源問題突出、競爭激烈導致經(jīng)濟效益窘迫）十四章、結晶技術晶體是內(nèi)部結構中的質(zhì)點作規(guī)律排列的固態(tài)物體。從溶液中結晶的晶體具有一下一些性質(zhì)：a、自范性 b、各向異性 c、均勻性結晶過程：a、產(chǎn)生晶核；b、晶核在良好的環(huán)境中長大

39、晶體純度的影響因素：a、母液在晶體表面的吸藏；b、形成晶簇；c、晶習成核現(xiàn)象：初級成核：初級均相成核和初級非均相成核 二次成核：指溶液中已有溶質(zhì)晶體存在的條件下形成晶核的現(xiàn)象 （接觸成核占主導）二次成核現(xiàn)象：指受已存在的宏觀晶核的影響而形成晶核的現(xiàn)象。（晶核的主要來源）起作用的主要兩種機理：液體剪應力成核和接觸成核?！窘佑|成核的3個優(yōu)點和4種方式（p354）】影響接觸成核速率的因素：過飽和度、碰撞能量E、螺旋槳、晶體粒度、和螺旋槳材質(zhì) 工業(yè)結晶過程種控制成核現(xiàn)象的措施（p355）1、 維持穩(wěn)定的過飽和度2、 限制晶體的生長速率3、 盡可能減低晶體的機械碰撞能量及幾率4、 對溶液進行加熱、過濾等預處理5、 使符合要求的晶粒得以及時排出6、 將含有過量細晶母液取出后細消后送回結晶器7、 調(diào)節(jié)pH值或加入具選擇性的添加劑以改變成核速率晶體生長的3個步驟（p356）雜質(zhì)對晶體生長速率的影響：表現(xiàn)：抑制生長，促進生長、改變晶習；途徑：3種（p357）連續(xù)結晶的優(yōu)缺點（p357-358）分批結晶：不同操作方式對分批冷卻結晶過程的影響：（p358）連續(xù)結晶： 細晶消除、產(chǎn)品粒度分級排料和清母液溢流（p