生化分離技術期末復習

生化分圖技術復習

一、緒論

1、食品分離過程的特點:

①分離對象種類多，性質復雜。

②產品質量與分離過程密切相關。

③產品要求食用安全。

④分離對象在分離過程易腐敗。

2、對目標成分,要了解目標成分的性質，即相對分子量、化學結構、理化性質、

電荷性、熱敏性以及生物活性等基礎性資料對確定分離方法的選擇起決定性作用。

3、生物分離一般過程

預處理、提取（初步分離）、精制（高度純化）、成品制作。

（胞外產物）

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i（胞內產物）i

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結晶

圖1」生物工業(yè)下爵技術一也之過程1聞

①預處理:不溶物的去除

方法：過濾、離心、細胞破碎

目的：提高產物濃度和質量

。產物分離

方法：離子交換吸附、萃?。ㄈ軇┹腿?，反微團萃取，超臨界流體萃取，雙水相

萃?。?/p>

目的：進行初分，可提高產物濃度和質量

③產品的純化

方法：色譜、電泳、沉淀

目的：具有產物的高選擇性和雜質的去除性

④產品的精制

方法：結晶、干燥

4、生物工業(yè)下游技術的目標：

①分離提取適合純度的所需目的物

②相對最低的成本

⑶消滅或減少對環(huán)境損害

5、分離技術

概念：把具有不同性質的物質分開。

功能：提取、澄清或凈化、濃縮、干燥和回收等

目的：提純、去雜

6、分離技術分類

①機械分離：沉降、離心、過濾

②傳質分離（指在分離過程中，有物質傳遞過程的發(fā)生）

A.平衡分離過程：蒸發(fā)、蒸儲、結晶、干燥、萃取、浸提、吸附丁離子交換

B.速率控制分離過程（膜分離、場分離）：反滲透、超濾、液膜、電滲析、電泳、

色譜分離

二、發(fā)酵液預處理

1、發(fā)酵液預處理的目的：

①改變懸浮液中固體粒子的物理特性

②使某些可溶性膠狀物質變成不溶性粒子

⑶改變液體的某些物理性質，以利于后續(xù)工作的進行

2、發(fā)酵液特性:

①發(fā)酵產物濃度較低

②懸浮物顆粒小

⑶固體粒子具有可壓縮性

④液相粘度大

⑹性質不穩(wěn)定

⑥容易被使產物分解的雜菌污染

3、發(fā)酵液特性的改變方法：

①降低液體粘度（加快濾速）

a.加水稀釋

b.加熱升溫

②調整pH（改變菌體和蛋白質的帶電性質，從而改變其過濾特性）

對于氨基酸、蛋白質等兩性物質的提取，采用等電點沉淀法

③凝聚與絮凝（使大分子物質聚集成較大的顆粒，提高過濾速率與濾液質量）

a.凝聚作用：向膠體懸浮液中加入某種電解質，使膠體體系不穩(wěn)定，形成凝聚體,

顆粒比較細?。蛩徜X、氯化鋁）

b.絮凝作用：加入絮凝劑，形成粗大的絮凝體（聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺）

④加入助濾劑

疏松濾餅，提高過濾速度（硅藻土、纖維素）

⑤加吸附劑或加鹽（形成龐大的凝膠，吸附懸浮粒子）

3、高價無機離子的去除

①Ca2+與草酸反應，生成草酸鈣沉淀

②三聚磷酸絡合Mg2+

③黃血鹽與Fe2+反應可以生成普魯士蘭沉淀

4、雜蛋白的去除

①沉淀法（酸性與陰離子，堿性與金屬離子）

②變性法（加熱、調pH值、加有機溶劑或表面活性劑）

③吸附法（加入吸附劑或沉淀劑）

5、固液分離過程常分為兩類：沉降浮選和過濾

6、處理發(fā)酵液主要采用過濾和離心的方法（固液分離最常用的方法）。

7、對于濃度較小，粒徑較大，硬度較強的不溶物，可采用過濾方法分離。

概念：通過固體支承物或過濾介質截留固形物

分類：①澄清過濾的過濾介質為硅藻土等,過濾前，現有過濾介質形成濾層，在

進行過濾。

②濾餅過濾的介質為濾布,濾層由懸浮液中的固體顆粒堆積而成。

過濾設備的分類：

①重力過濾自然過濾

②加壓過濾板框過濾

③真空過濾真空過濾器

④離心過濾離心過濾器

過濾操作分類：

①恒壓過濾

②恒速過濾

③變速一變壓過濾

8、當固體顆粒細小、溶液粘度大而難以過濾時，離心操作往往十分有效。離心

會離是在離心場中使不同密度的固體顆粒加速沉降的分離過程。

9、當靜置懸浮液時，密度較大的固體顆粒在重力作用下逐漸下沉，這一-過程稱

為沉降。沉降速度與粒子的密度、顆粒直徑、液體的密度和黏度以及離心力有關。

10、離心式沉降分離分類：

①離心沉睡:利用懸浮液或乳濁液中密度不同的組分在離心力場中迅速沉降分層,

實現固液分離

②皿型:使懸浮液在離心力場作用下產生的離心力壓力，作用在過濾介質上，

使液體通過過濾介質成為濾液，而固體顆粒被截留在過濾介質表面，從而實現固

液分離。

11、結論

①生物分離工業(yè)首先要去除不溶物；

②離心和過濾是去除不溶物的主要方法③

③大的、硬的不溶物可用過濾方法去除；一些小的、難過濾的固體顆?？捎秒x心

分離

④對于大部分發(fā)酵液，助濾劑或者其它預處理方法有利于過濾，但也有沒有效果

的

三、微生物細胞破碎

1、細胞破碎的目的:破壞細胞外圍，使細胞內物質釋放出來。細胞破碎關鍵

是細胞壁的破碎。

表4-2地胞破碎方法分類

分類作用機理適應性

可達較百礪率，%較大篇換操作，大

珠磨法固體菊切作用

分不目的產?魁失話，漿液分離困難

機--------

可達較富破碎事.可太短模捶作，不適

高壓勻菜就液體第班作用

金卷狀幅和草堂期性普

械一

對酵母育效果較差，籟碎過程升售圜烈，

超聲破碎就液體剪切作用

不適合大規(guī)模操作

法*?—I-1■,,

破碎率高.活性保生?季商，對冷毒鈦序

X?press法固體剪切作用

目的《物不適應

具育高度專一性，條件SL和.凈液身分

醉溶法作用

離，常震價格高，說用性差__________

非具一定選騫性，泵融易分離;應麗而屋

化學海透茂改變細隗新滲透性

機較保，通用性差

滲透壓法整透壓刷激改變

械破碎率較低.磬與其信方法結合使用

破岸享莪底.東適仁君冷凍錢建的目的

法凍結融化范反復凍結-融化

產物

條件變化劇看.易耳起大分子物質失落

干燥法改變細。滲透性■

2、破碎機制:

①壓縮撞擊破碎

②剪切破碎

③化學滲透

3、常用破碎方法：

①珠磨法（固體剪切法）細胞懸液與極細的玻璃珠、石英砂、氧化鋁等研

磨劑（直徑〈1mm）一起快速攪拌或研磨。利用組織與細胞之間相互碰撞、

剪切使細胞破碎。使用高速組織搗碎機、Braun均漿機、膠體磨。

②高壓勻漿法（液體剪切法）高壓細胞懸液通過可一調節(jié)放料速度的針形閥，

突然減壓和高速撞擊破碎細胞。

勻漿法與珠磨法比較

珠磨法勻漿法

操作參數少，易確定操作參數多，需憑經驗

溫度控制難溫度控制較容易

破碎率較低，需多次循環(huán)一次破碎率高

適用范圍小適合各種菌

③超聲破碎法（液相剪切破碎法）在超聲波下,液體產生空化作用，空穴的

形成、增大和閉合產生極大的沖擊波和剪切力使細胞破碎。

④酶逐法利用酶反應破壞細胞壁上的特殊鍵，達到破壁的目的。

a.外加酶法

優(yōu)點：選擇性釋放產物，條件溫和，細胞外形完整。

缺點：酶價格較高，破壁成本高，專一性強，不通用，產物抑制，限

制酶充分發(fā)揮作用。

b.自溶法：通過改變外界環(huán)境條件，誘發(fā)菌體制省市繁溶胞酶。

優(yōu)點：成本低，可用于生產。

缺點：可能破壞目的物，料液粘度增加，過濾困難。

⑸化學滲透法利用化學試劑改變細胞壁或膜的通透性,是目的物滲出。

用于改變細胞透性的化學試劑：

a.酸堿調節(jié)溶液pH改變蛋白質電荷性質，使其易溶于液相。

b.表面活性物質促使細胞某些組份溶解，有助于細胞破碎。

c.EDTA螯合劑對于革蘭氏陰性菌的細胞外層膜有破壞作用

d.有機溶劑（常用甲苯）溶解細胞壁中的脂類，使細胞壁溶脹，進而使細胞破

碎。

e.變性劑（鹽酸臟、JK）可以改變細胞壁上某些疏水性物質的溶解性能，使之溶

于水，從而改變細胞壁的通透性。

f.兒種試劑配合使用，效果更佳。

?其他

X-press法，滲透壓法，反復凍結一融化法，干燥法

四、沉淀分離

1、沉析

①利用沉析劑使所需提取的生化物質或雜質在溶液中的溶解度降低而形成無定

形固體沉淀的過程。

②基本原理：根據不同物質在溶劑中的溶解度不同而達到分離的目的

2、一般沉析操作的過程：

?在經過濾或離心后的樣品中加入沉析劑；

?沉淀物的陳化，促進晶體生長；

?離心或過濾，收集沉淀物；

3、在生物大分子制備中最常用的兒種沉淀方法是:

⑴中性鹽沉淀（鹽析法）：多用于各種蛋白質和酶的分離純化。

⑵有機溶劑沉淀：多用于蛋白質和酶、多糖、核酸以及生物小分子的分離純化。

⑶選擇性沉淀（熱變性沉淀和酸堿變性沉淀）：多用于除去某些不耐熱的和在一

定pH值下易變性的雜蛋白。

⑷等電點沉淀：用于氨基酸、蛋白質及其他兩性物質的沉淀，但此法單獨應用

較少，多與其他方法結合使用。

⑸有機聚合物沉淀：是發(fā)展較快的一種新方法主要使用PEG聚乙二醇作為沉淀

劑

4、鹽析沉淀法

①在溶液中加入中性鹽使生物大分子沉淀析出的過程稱為“鹽析”。

②中性鹽沉淀蛋白質的基本原理

A、無機離子與蛋白質表面電荷中和，形成離子對，部分中和了蛋白

質的電性，使蛋白質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，使蛋白質脫去水化膜，疏水區(qū)暴露，由于疏

水區(qū)的相互作用導致沉淀；

③“鹽溶”現象一低鹽濃度下，蛋白質溶解度增大（分子在等電點時，容易相互

吸引聚合成沉淀，加入鹽離子會破壞這些吸引力。）

“鹽析”現象一高鹽濃度下，蛋白質溶解度下降

④K,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；常用于

提取液的前處理。

B鹽析法：在一定離子強度下，改變pH和溫度進行鹽析；常用于初步的

純化。

⑤混合蛋白質鹽析方法

A、Ks分段鹽析：在一定溫度和pH條件下（b-為常數），通過改變離

子強度的方法使不同的蛋白質分離；

B、b-分段鹽析：在一定的鹽和離子強度的條件下（Ks、離子強度I

為常數），通過改變溫度或pH值使不同物質分離。

⑥中性鹽的選擇：

a.溶解度大

b.分離效果好

c.不易引起變性

d.價格便宜，廢液不污染環(huán)境

。鹽析操作要點

a.鹽的種類及選擇，可使用的中性鹽有：（NHJSO」（最廣泛）Na2S0?

MgSOtNaCl

b.鹽析范圍的確定:可采用鹽濃度對蛋白質沉淀量的鹽析曲線測得。

c.鹽的加入方式

d.Pro的原始濃度：稀的蛋白質溶液，不僅消耗大量中性鹽，對Pro回

收也有影響

⑧鹽析的影響因素：

a.溶質種類的影響：K,和B值

b.溶質濃度的影響：蛋白質濃度大，鹽的用量小，但共沉作用明顯，分辨

率低；蛋白質濃度小，鹽的用量大，分辨率高。

c.pH值：影響蛋白質表面凈電荷的數量，通常調整體系pH值，使其在pl

附近；

d.鹽析溫度：大多數情況下，高鹽濃度下，溫度升高，其溶解度反而下降；

5、有機溶劑沉淀

①概念:在含有溶質的水溶液中加入-定量親水的有機溶劑，降低溶質的溶解度,

使其沉淀析出。

②原理：

a.降低了溶質的介電常數，使溶質之間的靜電引力增加，從而出現聚集現象，導

致沉淀。

b.有機溶劑的水合作用，降低了自由水的濃度，降低了親水溶質表面水化層的厚

度，降低了親水性，導致脫水凝聚。

③常用的有機溶劑沉析劑：乙醇、丙酮

④有機溶劑沉析的特點：

3分辨率高；

?溶劑容易分離，并可回收使用；

3產品潔凈；

?容易使蛋白質等生物大分子失活；

3應注意在低溫下操作；

⑥成本高

⑤溶劑選擇：

⑥介電常數要小

⑥致變性作用要小（甲醇）

⑥毒性要小、揮發(fā)性適中

⑥水溶性要好

⑥影響有機溶劑沉析的主要因素：

⑥溫度：低溫有利于防止溶質變性；有利于提高收率（溶解度下降）；

令攪拌速度：散熱

3溶液pH值:原則是避免目標蛋白與雜質帶有相反的電荷，防止共沉現象。

令離子強度:離子強度低有利于沉析，o.oro.05mol/L

3樣品濃度：0.5~2%

?。喝軇┯昧看螅厥章实?，但共沉淀作用小

濃：節(jié)省溶劑用量，共沉作用強，分辨率低

令金屬離子的助沉析作用：Zn\Ca2t

6、等電點沉淀法

①概念：調節(jié)體系pH值，使兩性電解質的溶解度下降，從溶液中析出的操作稱

為等電點沉淀。

②注意：

⑥由于在等電點附近，溶質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、有機溶劑沉淀法聯合使用

⑥由于無機離子的影響，蛋白質的等電點通常會發(fā)生“漂移”，陽-高，陰-

低

◎溶質的穩(wěn)定性

⑥鹽析效應

五、萃取分離

1、基取指任意兩相之間的傳質過程。

2、溶劑萃取:

①原理:利用在兩個互不相溶的液相中各種組分（包括目的產物）溶解度的不同，

從而達到分離的目的。

②溶解過程：

a.溶質B各質點的分離——吸收能量

b.溶劑A在溶質B的作用下形成可容納B質點的空位——吸收能量

c.溶質質點B進入溶劑A形成的空位——放出能量

③“相似相溶”原理：

分子之間可以有兩方面的相似：

一是分子結構相似，如分子的組成、官能團、形態(tài)結構的相似；

二是能量（相互作用力）相似，如相互作用力有極性的和非極性的之分，兩種物

質如相互作用力相近，則能互相溶解。

④從料液中提取出來的物質稱為洛質；

用來萃取產物的溶劑常稱為萃取劑；

溶質轉移到萃取劑中與萃取劑形成的溶液稱為萃取液;

被萃取出溶質后的料液稱萃余液。

⑤分配定律:在一定溫度一定壓力的條件下，溶質分配在兩個互不相溶的溶劑

中，達到平衡時溶質在兩相中的濃度之比為一常數，這個現象即為分配定律，比

例常數為分配系數。

K=y/x

Y----平衡時溶質在輕相中的濃度

X------平衡時溶質在重相中的濃度

弱酸或弱堿性溶質在水相中存在電離現象會影響兩相中的分配平衡。

⑥改變水相的特性（以改善萃取操作）：

1）改變溶質的離子對

2）改變水相的pH值，降低溶質的離子化程度

⑦在含有兩個及兩個以上的溶質時，萃取劑對溶質A和B分離能力的大小可用

分離因數（B）來表征：B越大，A、B的分離效果越好，即產物與雜質越容易分

離。

3、工業(yè)萃取方式

①操作步驟

混合（傳質過程）分的（液液分離）溶劑回帙f

②工業(yè)萃取的流程組成：

a.混合器（如攪拌混合器）

b.分離器（如碟片式離心機）

c.溶劑回收裝置（如蒸儲塔）

③方法：

a.單級萃取，使用一個混合器和一個分離器

溶質在萃取相和萃余相中溶質的數量的比值為萃取因子或萃取系數

b.多級萃取是工業(yè)生產最常用的萃取流程

-分離效率高

-產品回收率高

-溶劑用量少

1）多級錯流萃取

每級均加新鮮溶劑，故溶劑消耗量大，得到的萃取液產物平均濃度較稀，但萃取

較完全。

2）多級逆流萃取

料液走向和萃取劑走向相反，只在最后一級中加入萃取劑，萃取劑消耗少，萃取

液產物平均濃度高，產物收率最高。

c.微分萃取

在一個萃取器內，分散的和連續(xù)的兩相（料液和萃取劑）逆向流動，完成物質交

換。

4、乳化

①概念：一種液體（分散相）分散在另一種不相混溶的液體（連續(xù)相）中的現象。

②破乳方法：

1）過濾或離心分離破乳法，

2）化學法（加電解質中和離子型乳濁液的電荷）

3）物理法（加熱、稀釋、吸附等）

4）頂替法（加入表面活性更大，但因其C鏈較短難以形成堅固的保護膜的物質，

取代界面上的乳化劑，如戊醇）

5）轉型法（如在0/W中加入親油性乳化劑，使乳化液有生成W/0的傾向，但又

不穩(wěn)定，從而達到破乳目的）

5、?

①概念：固液萃取的通稱。用萃取劑S自固體B中溶解某一種（或多種）溶質A

的單元操作過程。

②相平衡關系：溶液相中的溶質濃度與包含于固體相中溶質濃度之間的關系。

平衡的條件是兩者濃度相等；只有溶液相的溶質濃度小于固體相中溶液中溶質

濃度，浸取過程才能發(fā)生。

③影響浸取因素：

a.固體物質的顆粒度大小，固體顆粒度越小，固液兩相接觸界面越大，擴散

速率越大，傳質速率越高，浸出效果好

b.溶劑的用量及浸取次數，少量多次原則

c.溫度，提高浸取操作溫度增大了溶質的溶解度，降低了溶液的粘度，有利

于傳質的進行。

d.浸取的時間，一般來說浸取時間越長，擴散越充分，有利于浸取。

e,攪拌，攪拌強度越大，越有利于擴散的進行

f.溶劑的pH,根據需要調整萃取劑的pH,有利于某些有效成份的提取

④溶劑的選擇：相似相溶

1）對目的物質的分配系數降大且對目的物質的選擇性高。

2）價格應低廉，無腐蝕性，無毒，閃點高、無爆炸性。

3）在產品中易于去除并且容易回收。

⑤增溶作用

增溶作用是指將不溶或難溶性的生物大分子物質向可溶性瞅分子量較小的生物

物質轉變。

⑥固體物料的預處理

(1)破碎，顆粒越細碎，細胞結構破壞愈完全，目標產物就愈能浸取完全。

(2)脫脂，極性溶劑不易從含有油脂的固體物料中浸出目標產物

(3)對含水物料進行干燥，一般非極性溶劑難以從含有多量水分的固體物料中

浸出目標產物

6、雙水相萃取

①概念：分離提取生物活性大分子物質的液一液萃取技術

②蛋白質分離不能用普通的有機溶劑的原因：

1)蛋白質多具有親水性、不溶于有機溶劑。

2)蛋白質在有機溶劑相易變性失活

③特點：

(1)條件溫和，保留產物活性

(2)含水量高，表面張力低，耗能少

(3)大分子及小分子萃取

(4)易于放大

(5)影響因素復雜

(6)成本高

。兩相系統中如有鹽存在，會對大分子在兩相中的分配產生較大的影響，這稱

為鹽效應。

⑤典型雙水相系統：聚乙二醇(PEG)/葡聚糖(DEX)

變性淀粉(PPT)/PEG體系

⑥影響分配平衡的因素

(1)聚合物的影響

成相聚合物的疏水性對親水性物質的分配產生較大的影響。

欲使蛋白質更多分配于上相，應降低PEG平均分子相對質量；相反，欲使蛋白質

更多分配于下相，應增加PEG平均分子相對質量。

疏水性的差異對相的形成和蛋白質的分配很重要

疏水性會隨著聚合物分子相對質量的減小而減小。

(2)體系中無機鹽離子的影響

a.鹽離子的不均勻分配改變兩相間電位差

b.高鹽濃度引起鹽析效應

(3)體系pH的影響

(4)體系溫度的影響

(5)體系中微生物的影響

⑦、工藝流程

(1)目的物的萃取

(2)PEG的循環(huán)

(3)無機鹽的循環(huán)

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⑧、應用舉例

(1)酶的提取純化：酶主要分配在上相，菌體在下相或界面

(2)生物活性物質的分析檢測

7、液膜分離

①原理：組分主要是依靠在互不相溶的兩相間的選擇性滲透、化學反應、萃取

和吸附等機理而進行分離。欲分離組分從膜外相透過液膜進入內相而富集起

來。

②分類：

(1)整體液膜

(2)支持液膜：膜相溶液牢固地吸附在支撐體的微孔內

(3)乳化液膜：一種“水-油-水”或“油-水-油”型的雙重乳狀液高分

散體系

③膜相組成

a.膜溶劑:高分子烷燒、異烷煌類物質，是膜相的基體物質。

b.表面活性劑:液膜技術中穩(wěn)定油水分界面的最重要的組分

c.流動載體:能對欲提取的物質進行選擇性搬運遷移,對選擇性和膜的通量

(或分離速度)起決定性作用。分為：鰲合物載體與非螯合物載體

d.膜增強劑：起增加膜的穩(wěn)定性作用

④與生物膜的相似性：

含有表面活性劑的膜溶劑相當于生物膜的類脂體

液膜中的流動載體即相當于生物膜中的蛋白質載體

⑤分離機制：

a.無載體擴散遷移

(1)單純擴散遷移

液膜中不含流動載體,僅靠待分離組分在膜中的溶解度和擴散系數的差異，使透

過膜的速度不同而實現的一種液膜分離過程。

(2)內相化學反應促進遷移

在溶質A的接受相中添加能與A反應的試劑通過它們之間不可逆的化學反應，

保持A在內、外相的濃度差，促進其傳遞，B不能反應，從而達到分離目的。

B.載體促進傳遞機制在膜相中加入一種可自由流動被稱為“載體(carrier)"

的化合物，它能選擇性地與外相中的待分離物質結合后透過膜相并將它送入內

水相。

⑥影響液膜分離的因素：

(D液膜乳液的成分:表面活性劑的種類、濃度對液膜的穩(wěn)定性、滲透速率、

分離效果都有顯著的影響。

(2)乳水比(VQ:液膜乳液體積(Ve)和料液體積(V.)之比。乳水比越大，

滲透過程的接觸面積越大，分離效果也越好。

(3)連續(xù)相pH值：連續(xù)相pH值決定滲透物的存在形式，在一定pH值下，滲

透物能與液膜中的載體形成配合物而進入膜相。

(4)攪拌強度：攪拌對生成很小的乳液滴有促進作用，為溶質的遷移提供了較大

的膜表面積。

(5)接觸時間

⑦工藝流程：

制備液膜——液膜萃取——澄清分離——破乳/解乳化

⑧應用：

液膜分離苯丙氨酸，冶金工業(yè)，用乳化液膜對活性酶包封，液膜人工肺，液膜

人工腎，廢水處理

8、反膠團萃取

①a.正膠團：

表面活性劑的極性頭朝外，疏水的尾部朝內，中間形成非極性的"核"

MRM

b.反膠團:表面活性劑的極性頭朝內，疏水的尾部向外，中間形成極性的“核”

②反膠團的優(yōu)點

■在疏水性環(huán)境中的形成極性“水核”具有較強的溶解能力。

■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，減少變性作用。

■可以穩(wěn)定蛋白質的立體結構,增加其結構的剛性，提高其反應性能。

■具有分子識別并允許選擇性透過的半透膜的功能

③反膠團的構造

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值時，會

在非極性溶劑內形成表面活性劑的聚集體。

反膠團溶液形成的差鍵:表面活性劑的存在

④表面活性是由親水憎油的極性基團和親油憎水的非極性基團兩部分組成的兩

性分子

④反膠團的分類：

1）單一表面活性劑反膠團體系：在使用時無須加如助劑的表面活性劑

a.陰離子型表面活性劑，如AOT（丁二酸一2一乙基己基磺酸鈉），適用于等電點

較高的、相對分子量較小的蛋白質的分離

b.陽離子型表面活性劑(如CTAB溟代十烷基三甲鍍，DAP),適用于等電點較低

的、相對分子量較大的蛋白質的分離

c.非離子型表面活性劑,能分離相對分子量更大的蛋白質

2)混合表面活性劑反膠團體系:是指兩種或兩種以上表面活性劑構成的體系

3)親和反膠團體系：除了有組成反膠團的表面活性劑以外，還有具有親和特征

的助劑

⑤理化特性：

a.臨界膠團濃度(CMC):表面活性劑在非極性有機溶劑相中能形成反膠團的

最小濃度

b.反膠團含水率W：水和表面活性劑的濃度之比,W越大，反膠團的半徑越大

⑥制備方法：

(1)注入法一將含有蛋白質的水溶液直接注入到含有表面活性劑的非極性

有機溶劑中去

(2)相轉移法—把含有表面活性劑的有機相和含有蛋白質的水相接觸，一

部分蛋白質緩慢轉入有機相

(3)溶解法—將含有反膠團的有機溶液與蛋白質固體粉末一齊攪拌，使蛋

白質進入反膠團中

⑦反膠團萃取分離原理：主要依靠靜電相互作用、疏水相互作用、空間位阻作

用為驅動力。

⑧主要影響因素：

(1)水相pH值的影響：

水相的pH是影響反膠團萃取蛋白質的最主要因素。

水相的pH值決定了蛋白質分子表面可電離基團的離子化程度(蛋白質電

性)

增大(pH-PI)值的絕對值促進相轉移

(2)水相離子強度的影響

離子強度增大，蛋白質的溶解度降低

(3)助表面活性劑的影響：

加入非離子表面活性劑可以增大反膠團的尺寸，溶解較大相對分子質量

的蛋白質

(4)溶劑體系的影響：

可以調節(jié)溶劑體系的極性，改變反膠團的大小，增加蛋白質的溶解度。

（5）表面活性劑種類及濃度的影響

選用有利于增強蛋白質表面電荷與反膠束內表面電荷間的靜電作用和增加反膠

束大小的表面活性劑

（6）溫度的影響

⑨應用：分離蛋白質混合物，濃縮淀粉酶，直接提取胞內酶，用于蛋白質

的復性

9、超臨界流體萃取

①概念：超臨界流體萃取是將超臨界流體作為萃取溶劑的一種萃取技術，兼有

傳統的蒸儲和液液萃取的特征

②臨界狀態(tài)是物質的氣、液兩態(tài)能平衡共存的一個邊緣狀態(tài)

超臨界狀態(tài)是高于臨界溫度和臨界壓力而接近臨界點的狀態(tài)

超臨界流體（SCF）是指物質處于其臨界溫度和臨界壓強以上而形成的一種特殊

狀態(tài)的流體。

③原理：利用超臨界流體的特殊性質，使其在超臨界狀態(tài)下，與待分離的物料

接觸，萃取出目的產物，然后通過降壓或升溫的方法，使萃取物得到分離。

④應用：超臨界條件下的酶催化反應，纖維素的水解，超臨界萃取生物活性物

質，超臨界流體中的細胞破碎技術

六、膜分離

1、M：指在?種流體相內或是在兩種流體相之間有一層薄的凝聚相物質，它把

流體相分隔為互不相通的兩部分，并能使這兩部分之間產生傳質作用。膜的

厚度應在0.5mm以下

2、膜的特性:Q必須有兩個界面

②膜傳質有選擇性

3、膜分離過程原理:以選擇性透膜為分離介質，通過在膜兩邊施加一個推動力

（如濃度差、壓力差或電壓差等）時，使原料側組分選擇性地透過膜，以達

到分離提純的目的。通常膜原料側稱為膜上游,透過側稱為膜下游。

4、膜分離指用天然或人工合成的高分子膜以外加壓力或化學位差為推動力，

對雙組分或多組分的溶液進行分離、分級、提純和富集的方法；膜分離法可

用于液相和氣相的分離。

滲析（或透析）:用半透膜把容器隔開，膜的一側是溶液，另一側是純水，或者膜

的兩側是濃度不同的溶液。小分子溶質透過膜向純水側移動，而純水透過膜向溶

液側移動的現象。

5、分類：固態(tài)膜和液態(tài)膜、天然膜和合成膜、對稱膜、不對稱膜和復合膜

微孔膜具有較高的滲透性，但選擇性較低。

非多孔性膜（均質膜）分離系數較高，但滲透系數較低。

非對稱膜用作超濾和反滲透膜。

離子交換膜是一種含帶電基團的聚合膜。陰離子交換膜:只能吸附陰離子，

并通過陰離子而阻止陽離子，陽離子交換膜：只能吸附陽離子，并通過陽離

子而阻止陰離子。

液膜：利用液體（成膜劑）把被分離物包裹成為乳化型液膜而被分離。6、從膜功

能上來說，膜分離技術主要包括：微濾（WF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透

（R0）、電滲析（ED）、氣體滲透（GP）、膜乳化（FE）及液膜分離

表1膜分離技術的類型及基本特性

翹分離目的透述盼截蹦分透過組分在料液中的含量

微濾溶液脫粒子汽體脫粒子溶液、氣體0.02~10qm粒子大量溶劑、少量小分子

溶質'大分子溶質

超渡溶液脫大分子、大分子溶液小分子就1。~200A大分子溶質大量溶劑、少量小分子

脫小分子、大分子分級溶質

反滲透溶劑脫溶質、含小分子溶質溶劑、可被電滲析截l~10A小分子溶質大量溶劑

溶液濃縮流組分

滲析大分子溶質溶液脫小分子、小分子溶質、較小的>0.02u礴附，血液較少組分或溶劑

小分子溶質溶液脫大分子溶質滲析>0.05am截留

電滲析溶液脫小離子、小離子溶質小離子的組分同名離子,大離子和水少量離子組分、少量水

的橢、小離子的分級

氣體分離氣體混合物分離席案或特氣體、較小組分膜中較大組分滁非膜中溶兩者都有

魁分懈易溶組分解度高）

滲透蒸發(fā)揮發(fā)性液體混合物分離腹內易溶解組分或易不易溶解組分或較大少鯽分

揮發(fā)組分較難揮發(fā)物

孔化液膜液體混合物或氣體混合物襁相中高溶斛度組在液膜中難溶解組分少量組分、有機混合物分

分際富如特殊組分脫除分或能反應的組分商中也可是大量組分

7、膜材料的特性：耐壓、耐高溫、耐酸堿、化學相容性、生物相容性、成本低

8、反滲透:利用反滲透膜只能透過溶劑，克服溶液的滲透壓，使溶劑通過反滲

透膜而從溶液中分離出來的過程。例：反滲透法生產精制水

9、超速：利用超濾膜只允許溶劑、無機鹽和小分子物質透過，而截留溶液中微

生物等大分子物質或微細粒子，進行分離的物理篩分過程。超濾所用的膜為非對

稱性膜。

10、超濾膜孔徑稍大，而反滲透操作壓力較高。

11、納濾是具有納米級孔徑且?guī)в须姾傻奶厥饽み^濾。決定了納濾膜對溶質分離

的兩個主要機制：電荷作用和篩分作用。NF膜介于RO與UF膜之間

12、注意問題

①濃差極化:溶液與膜的界面上，溶質逐漸積累，引起溶質從界面向主體液擴

散，使膜透過通量減少。是造成膜污染的主要原因。（降低操作壓力，改變流體

速率，減小主題液中溶質濃度，通過攪拌降低膜表面溶質濃度）

②膜的壓實

③膜的降解

④膜的結垢

⑤在反滲透濃縮時，為防止膜的壓實使?jié)B透流率逐漸降低，反滲透濃縮只能作

低濃度濃縮

⑥膜裝置的保護（一是膜分離單元，即膜組件,二是對流體提供壓力和流速的

裝置，即復。）

七、吸附與離子交換

1、吸附

①吸附是利用吸附劑對液體或氣體中某一組分具有選擇性吸附的能力，使其富

集在吸附劑表面的過程。

②過程：待分離料液與吸附劑混合、吸附質被吸附到吸附劑表面、料液流出、

吸附質解吸回收

③類型及特點

■物理吸附:吸附作用力為分子間引力、無選擇性、無需高活化能、吸附

層可以是單層，也可以是多層、吸附和解吸附速度通常較快。

■化學吸附:吸附作用力為化學鍵合力,需要高活化能、只能以單分子層

吸附，選擇性強、吸附和解吸附速度較慢。

2、吸附劑

①活性炭是非極性吸附劑

②大孔網狀吸附劑

3、常用的解吸方法

■堿解吸附：成鹽

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