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1、谷物中功能性成分的提取分离方法本讲稿第一页，共三十三页细胞破碎的作用和方法细胞破碎的作用和方法细胞破碎的作用和方法细胞破碎的作用和方法第一节第一节 细胞破碎细胞破碎作作作作用用用用方法方法方法方法机械机械机械机械液体剪切液体剪切液体剪切液体剪切超声波超声波超声波超声波 机械搅拌压力机械搅拌压力机械搅拌压力机械搅拌压力固体剪切固体剪切固体剪切固体剪切研磨研磨研磨研磨杆和臼杆和臼杆和臼杆和臼 球磨机球磨机球磨机球磨机压力压力压力压力HughesHughes压榨机压榨机压榨机压榨机XX压榨机压榨机压榨机压榨机非机械非机械非机械非机械脱水脱水脱水脱水空气干燥空气干燥空气干燥空气干燥 真空干燥真空干燥真
2、空干燥真空干燥 冷冻干燥冷冻干燥冷冻干燥冷冻干燥 溶剂干燥溶剂干燥溶剂干燥溶剂干燥溶胞作用溶胞作用溶胞作用溶胞作用物理作用物理作用物理作用物理作用渗透冲击渗透冲击渗透冲击渗透冲击 压力释放压力释放压力释放压力释放 冻结和融化冻结和融化冻结和融化冻结和融化化学作用化学作用化学作用化学作用阳阴离子洗涤剂阳阴离子洗涤剂阳阴离子洗涤剂阳阴离子洗涤剂 抗生素抗生素抗生素抗生素 甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸酶作用酶作用酶作用酶作用溶菌酶和有关的酶噬溶菌酶和有关的酶噬溶菌酶和有关的酶噬溶菌酶和有关的酶噬 菌体溶胞菌体溶胞菌体溶胞菌体溶胞 抗抗抗抗菌素菌素菌素菌素本讲稿第二页，共三十三页机械破碎机械破碎高速组织捣
3、碎高速组织捣碎高速组织捣碎高速组织捣碎高速匀浆高速匀浆高速匀浆高速匀浆球磨球磨球磨球磨化学方法，酶学破碎化学方法，酶学破碎物理破碎物理破碎利用温度差利用温度差利用温度差利用温度差利用压力差利用压力差利用压力差利用压力差超声波超声波超声波超声波本讲稿第三页，共三十三页利用混合物中各组分的物理化学性质利用混合物中各组分的物理化学性质利用混合物中各组分的物理化学性质利用混合物中各组分的物理化学性质（分子的形状和大小、（分子的形状和大小、（分子的形状和大小、（分子的形状和大小、分子极性、吸附力、分子亲和力、分配系数等）的不同，使各分子极性、吸附力、分子亲和力、分配系数等）的不同，使各分子极性、吸附力、
4、分子亲和力、分配系数等）的不同，使各分子极性、吸附力、分子亲和力、分配系数等）的不同，使各组分以不同程度分布在两相中，其中一个相是固定的，称固定组分以不同程度分布在两相中，其中一个相是固定的，称固定组分以不同程度分布在两相中，其中一个相是固定的，称固定组分以不同程度分布在两相中，其中一个相是固定的，称固定相，另一个相是流动的，称为流动相，当流动相流过固定相时，相，另一个相是流动的，称为流动相，当流动相流过固定相时，相，另一个相是流动的，称为流动相，当流动相流过固定相时，相，另一个相是流动的，称为流动相，当流动相流过固定相时，各组分以不同的速度移动，而达到分离的目的。各组分以不同的速度移动，而达
5、到分离的目的。各组分以不同的速度移动，而达到分离的目的。各组分以不同的速度移动，而达到分离的目的。第二节第二节 色谱分离技术色谱分离技术本讲稿第四页，共三十三页分类：分类：分类：分类：按照流动相的状态分，如按照流动相的状态分，如按照流动相的状态分，如按照流动相的状态分，如GCGC，LCLC等。等。等。等。按照固定相的形式分，如按照固定相的形式分，如按照固定相的形式分，如按照固定相的形式分，如column-chromatography,paper-column-chromatography,paper-chromatography,thin-layerchromatography,thin-la
6、yer等。等。等。等。按照分离过程依据的物理化学性质分：按照分离过程依据的物理化学性质分：按照分离过程依据的物理化学性质分：按照分离过程依据的物理化学性质分：如如如如adsorption-chromatographyadsorption-chromatography、ion-exchangeion-exchange、molecularmolecularsievesieve，affinity-chromatographyaffinity-chromatography等。等。等。等。色谱分离技术色谱分离技术本讲稿第五页，共三十三页利用吸附剂对不同物质的吸附力不同、利用吸附剂对不同物质的吸附力不同、
7、利用吸附剂对不同物质的吸附力不同、利用吸附剂对不同物质的吸附力不同、而使混合物中的各组分分离的方法。而使混合物中的各组分分离的方法。而使混合物中的各组分分离的方法。而使混合物中的各组分分离的方法。吸附色谱分离技术是各种色谱技术中吸附色谱分离技术是各种色谱技术中吸附色谱分离技术是各种色谱技术中吸附色谱分离技术是各种色谱技术中应用得最早的一类。由于吸附剂来源应用得最早的一类。由于吸附剂来源应用得最早的一类。由于吸附剂来源应用得最早的一类。由于吸附剂来源丰富，价格低廉，易再生，装置简单，丰富，价格低廉，易再生，装置简单，丰富，价格低廉，易再生，装置简单，丰富，价格低廉，易再生，装置简单，又具有一定的
8、分辨率等优点，故至今又具有一定的分辨率等优点，故至今又具有一定的分辨率等优点，故至今又具有一定的分辨率等优点，故至今仍广泛应用。仍广泛应用。仍广泛应用。仍广泛应用。吸附剂与被吸附物分子之间的相互作用吸附剂与被吸附物分子之间的相互作用吸附剂与被吸附物分子之间的相互作用吸附剂与被吸附物分子之间的相互作用是由范德华力所引起的，其特点是可逆是由范德华力所引起的，其特点是可逆是由范德华力所引起的，其特点是可逆是由范德华力所引起的，其特点是可逆的，即在一定的条件下，被吸附物可以的，即在一定的条件下，被吸附物可以的，即在一定的条件下，被吸附物可以的，即在一定的条件下，被吸附物可以离开吸附剂表面，这称为解吸作
9、用。离开吸附剂表面，这称为解吸作用。离开吸附剂表面，这称为解吸作用。离开吸附剂表面，这称为解吸作用。一、一、吸附色谱吸附色谱吸附色谱柱示意图吸附色谱柱示意图本讲稿第六页，共三十三页溶剂洗脱法：加入样品溶液溶剂洗脱法：加入样品溶液溶剂洗脱法：加入样品溶液溶剂洗脱法：加入样品溶液后，连续不断地加入洗脱剂后，连续不断地加入洗脱剂后，连续不断地加入洗脱剂后，连续不断地加入洗脱剂进行冲洗，最初的流出液为进行冲洗，最初的流出液为进行冲洗，最初的流出液为进行冲洗，最初的流出液为纯溶剂，然后是吸附力最弱纯溶剂，然后是吸附力最弱纯溶剂，然后是吸附力最弱纯溶剂，然后是吸附力最弱的组分，以后逐次出现的物的组分，以后
10、逐次出现的物的组分，以后逐次出现的物的组分，以后逐次出现的物质是按吸附力由弱到强的顺质是按吸附力由弱到强的顺质是按吸附力由弱到强的顺质是按吸附力由弱到强的顺序分别洗出，吸附力量强的序分别洗出，吸附力量强的序分别洗出，吸附力量强的序分别洗出，吸附力量强的物质最后洗脱出来。物质最后洗脱出来。物质最后洗脱出来。物质最后洗脱出来。置换法置换法置换法置换法前缘洗脱法前缘洗脱法前缘洗脱法前缘洗脱法 洗脱洗脱溶剂洗脱液曲线溶剂洗脱液曲线溶剂洗脱液曲线溶剂洗脱液曲线 本讲稿第七页，共三十三页吸附剂与洗脱剂的选择吸附剂与洗脱剂的选择 吸附剂应具有的性质：吸附剂应具有的性质：吸附剂应具有的性质：吸附剂应具有的性质
11、：(1)(1)(1)(1)吸附剂应有适当的吸附力，表面积大；吸附剂应有适当的吸附力，表面积大；吸附剂应有适当的吸附力，表面积大；吸附剂应有适当的吸附力，表面积大；(2)(2)(2)(2)吸附剂对被分离物有足够的分辨力，即吸附剂对被分离物有足够的分辨力，即吸附剂对被分离物有足够的分辨力，即吸附剂对被分离物有足够的分辨力，即对不同物质的吸附力有所不同；对不同物质的吸附力有所不同；对不同物质的吸附力有所不同；对不同物质的吸附力有所不同；(3)(3)(3)(3)吸附剂对被吸附物的吸附应是可逆的，吸附剂对被吸附物的吸附应是可逆的，吸附剂对被吸附物的吸附应是可逆的，吸附剂对被吸附物的吸附应是可逆的，即在一
12、定的条件下可以解吸，以便洗脱；即在一定的条件下可以解吸，以便洗脱；即在一定的条件下可以解吸，以便洗脱；即在一定的条件下可以解吸，以便洗脱；(4)(4)(4)(4)吸附剂不会溶解在所采用的溶剂中，吸附剂不会溶解在所采用的溶剂中，吸附剂不会溶解在所采用的溶剂中，吸附剂不会溶解在所采用的溶剂中，也不会引起被吸附物的化学改变；也不会引起被吸附物的化学改变；也不会引起被吸附物的化学改变；也不会引起被吸附物的化学改变；(5)(5)(5)(5)吸附剂颗粒均匀，在操作时稳定，不吸附剂颗粒均匀，在操作时稳定，不吸附剂颗粒均匀，在操作时稳定，不吸附剂颗粒均匀，在操作时稳定，不会破裂。会破裂。会破裂。会破裂。洗脱剂
13、应具有的性质：洗脱剂应具有的性质：洗脱剂应具有的性质：洗脱剂应具有的性质：(1)(1)(1)(1)洗脱剂不与吸附剂起化学反应，洗脱剂不与吸附剂起化学反应，洗脱剂不与吸附剂起化学反应，洗脱剂不与吸附剂起化学反应，不会使吸附剂溶解；不会使吸附剂溶解；不会使吸附剂溶解；不会使吸附剂溶解；(2)(2)(2)(2)洗脱剂对样品中各组分的溶解度洗脱剂对样品中各组分的溶解度洗脱剂对样品中各组分的溶解度洗脱剂对样品中各组分的溶解度大，粘度小，流动性好，容易与大，粘度小，流动性好，容易与大，粘度小，流动性好，容易与大，粘度小，流动性好，容易与被洗脱组分分开；被洗脱组分分开；被洗脱组分分开；被洗脱组分分开；(3)
14、(3)(3)(3)洗脱剂的纯度要高，免受杂质影洗脱剂的纯度要高，免受杂质影洗脱剂的纯度要高，免受杂质影洗脱剂的纯度要高，免受杂质影响。响。响。响。常用的洗脱剂有饱和烃、醇、酚、常用的洗脱剂有饱和烃、醇、酚、常用的洗脱剂有饱和烃、醇、酚、常用的洗脱剂有饱和烃、醇、酚、酮、醚、卤代烷以及水等。极性酮、醚、卤代烷以及水等。极性酮、醚、卤代烷以及水等。极性酮、醚、卤代烷以及水等。极性较大的洗脱能力较强。较大的洗脱能力较强。较大的洗脱能力较强。较大的洗脱能力较强。本讲稿第八页，共三十三页二、分配色谱二、分配色谱 分配色谱是利用各组分的分配系数不同而予以分离的方法。分配色谱是利用各组分的分配系数不同而予以
15、分离的方法。分配色谱是利用各组分的分配系数不同而予以分离的方法。分配色谱是利用各组分的分配系数不同而予以分离的方法。分配色谱中，通常采用一种多孔性固体支持物吸着一种溶剂作为固分配色谱中，通常采用一种多孔性固体支持物吸着一种溶剂作为固分配色谱中，通常采用一种多孔性固体支持物吸着一种溶剂作为固分配色谱中，通常采用一种多孔性固体支持物吸着一种溶剂作为固定相，另一种与固定相溶剂互不相溶的溶剂可以沿固定相流动，称定相，另一种与固定相溶剂互不相溶的溶剂可以沿固定相流动，称定相，另一种与固定相溶剂互不相溶的溶剂可以沿固定相流动，称定相，另一种与固定相溶剂互不相溶的溶剂可以沿固定相流动，称为流动相。为流动相。
16、为流动相。为流动相。当某溶质在流动相的带动下流经固定相时，该溶质在两相之间进行连续的动态当某溶质在流动相的带动下流经固定相时，该溶质在两相之间进行连续的动态当某溶质在流动相的带动下流经固定相时，该溶质在两相之间进行连续的动态当某溶质在流动相的带动下流经固定相时，该溶质在两相之间进行连续的动态分配，由于各物质有不同的分配系数，移动速率也就不相同，从而达到分离的目分配，由于各物质有不同的分配系数，移动速率也就不相同，从而达到分离的目分配，由于各物质有不同的分配系数，移动速率也就不相同，从而达到分离的目分配，由于各物质有不同的分配系数，移动速率也就不相同，从而达到分离的目的。的。的。的。分配系数是指
17、一种溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解达到平衡时，该溶分配系数是指一种溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解达到平衡时，该溶分配系数是指一种溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解达到平衡时，该溶分配系数是指一种溶质在两种互不相溶的溶剂中溶解达到平衡时，该溶质在两相溶剂中的浓度比值。在色谱条件确定后分配系数是一常数，以质在两相溶剂中的浓度比值。在色谱条件确定后分配系数是一常数，以质在两相溶剂中的浓度比值。在色谱条件确定后分配系数是一常数，以质在两相溶剂中的浓度比值。在色谱条件确定后分配系数是一常数，以K K K K表示。表示。表示。表示。本讲稿第九页，共三十三页三、离子交换色谱三、离子交换色谱 离子交换色谱是利用离
18、子交换剂上的可解离基团（活离子交换色谱是利用离子交换剂上的可解离基团（活离子交换色谱是利用离子交换剂上的可解离基团（活离子交换色谱是利用离子交换剂上的可解离基团（活性基团），对各种离子的亲和力不同而达到分离目的性基团），对各种离子的亲和力不同而达到分离目的性基团），对各种离子的亲和力不同而达到分离目的性基团），对各种离子的亲和力不同而达到分离目的的一种色谱分离技术，广泛应用于各种物质的分离纯的一种色谱分离技术，广泛应用于各种物质的分离纯的一种色谱分离技术，广泛应用于各种物质的分离纯的一种色谱分离技术，广泛应用于各种物质的分离纯化。化。化。化。本讲稿第十页，共三十三页离子交换剂离子交换剂 含有若
19、干活性基团的不溶性高分子物质，即在不溶性母体上引入若干可含有若干活性基团的不溶性高分子物质，即在不溶性母体上引入若干可含有若干活性基团的不溶性高分子物质，即在不溶性母体上引入若干可含有若干活性基团的不溶性高分子物质，即在不溶性母体上引入若干可解离基团（活性基团）而成。解离基团（活性基团）而成。解离基团（活性基团）而成。解离基团（活性基团）而成。不溶性母体的高分子物质：苯乙烯树脂、酚醛树脂、纤维素、葡聚糖、琼脂糖或不溶性母体的高分子物质：苯乙烯树脂、酚醛树脂、纤维素、葡聚糖、琼脂糖或不溶性母体的高分子物质：苯乙烯树脂、酚醛树脂、纤维素、葡聚糖、琼脂糖或不溶性母体的高分子物质：苯乙烯树脂、酚醛树脂
20、、纤维素、葡聚糖、琼脂糖或其它聚合物。其它聚合物。其它聚合物。其它聚合物。活性基团可以是酸性基团：磺酸基活性基团可以是酸性基团：磺酸基活性基团可以是酸性基团：磺酸基活性基团可以是酸性基团：磺酸基(-SO(-SO3 3H)H)，磷酸基，磷酸基，磷酸基，磷酸基(-PO(-PO3 3HH2 2)，亚磷酸基，亚磷酸基，亚磷酸基，亚磷酸基(-(-POPO2 2H)H)，羧基，羧基，羧基，羧基(-COOH)(-COOH)，酚羟基，酚羟基，酚羟基，酚羟基(-OH)(-OH)等。引入酸性基团的交换剂可离解出等。引入酸性基团的交换剂可离解出等。引入酸性基团的交换剂可离解出等。引入酸性基团的交换剂可离解出HH+，
21、与其它阳离子交换，这类离子交换剂属于阳离子交换剂。，与其它阳离子交换，这类离子交换剂属于阳离子交换剂。，与其它阳离子交换，这类离子交换剂属于阳离子交换剂。，与其它阳离子交换，这类离子交换剂属于阳离子交换剂。活性基团是碱性基团：季胺活性基团是碱性基团：季胺活性基团是碱性基团：季胺活性基团是碱性基团：季胺-N-N+(CH(CH3 3)3 3，叔胺，叔胺，叔胺，叔胺-N(CH-N(CH3 3)2 2，仲胺，仲胺，仲胺，仲胺-NHCH-NHCH3 3，伯胺，伯胺，伯胺，伯胺-NH-NH2 2 等含氨基的基团。引入含氨基碱性基团的交换剂，可与等含氨基的基团。引入含氨基碱性基团的交换剂，可与等含氨基的基团
22、。引入含氨基碱性基团的交换剂，可与等含氨基的基团。引入含氨基碱性基团的交换剂，可与OH-OH-结合后，结合后，结合后，结合后，与其它阴离子交换，这类离子交换剂属于阴离子交换剂。与其它阴离子交换，这类离子交换剂属于阴离子交换剂。与其它阴离子交换，这类离子交换剂属于阴离子交换剂。与其它阴离子交换，这类离子交换剂属于阴离子交换剂。本讲稿第十一页，共三十三页 强酸型阳离子交换剂（含有磺酸基强酸型阳离子交换剂（含有磺酸基强酸型阳离子交换剂（含有磺酸基强酸型阳离子交换剂（含有磺酸基-SO-SO3 3HH等）对各种正离子的亲和力次序等）对各种正离子的亲和力次序等）对各种正离子的亲和力次序等）对各种正离子的亲
23、和力次序为：为：为：为：FeFe3+3+AlAl3+3+ZnZn2+2+CuCu2+2+NiNi2+2+CoCo2+2+FeFe2+2+BaBa2+2+CrCr2+2+CaCa2+2+MgMg2+2+CsCs+RbRb+KK+NaNa+HH+LiLi+弱酸型阳离子交换剂（含有羧基弱酸型阳离子交换剂（含有羧基弱酸型阳离子交换剂（含有羧基弱酸型阳离子交换剂（含有羧基-COOH-COOH，酚羟基，酚羟基，酚羟基，酚羟基-OH-OH等）对氢离子等）对氢离子等）对氢离子等）对氢离子(H(H+)的亲和力特别高。因此转为氢型时很容易，仅需很少量的酸即可。的亲和力特别高。因此转为氢型时很容易，仅需很少量的酸即
24、可。的亲和力特别高。因此转为氢型时很容易，仅需很少量的酸即可。的亲和力特别高。因此转为氢型时很容易，仅需很少量的酸即可。强碱性阴离子交换剂（含季胺强碱性阴离子交换剂（含季胺强碱性阴离子交换剂（含季胺强碱性阴离子交换剂（含季胺-N-N+(CH(CH3 3)3 3等）对各种负离子的亲和力次序等）对各种负离子的亲和力次序等）对各种负离子的亲和力次序等）对各种负离子的亲和力次序为：为：为：为：柠檬酸根柠檬酸根柠檬酸根柠檬酸根 SOSO4 42-2-CrCr2 2OO4 4-II-NONO3 3-CrOCrO4 4-BrBr-SCNSCN-ClCl-HCOOHCOO-OHOH-FF-CHCH3 3COO
25、COO-弱碱性阴离子交换剂对氢氧根离子弱碱性阴离子交换剂对氢氧根离子弱碱性阴离子交换剂对氢氧根离子弱碱性阴离子交换剂对氢氧根离子(OH(OH-)有较高的亲和力，易于转变为羟有较高的亲和力，易于转变为羟有较高的亲和力，易于转变为羟有较高的亲和力，易于转变为羟型。型。型。型。阳离子只能被阳离子交换剂吸附，阴离子只能被阴离子交换剂吸附；亲阳离子只能被阳离子交换剂吸附，阴离子只能被阴离子交换剂吸附；亲阳离子只能被阳离子交换剂吸附，阴离子只能被阴离子交换剂吸附；亲阳离子只能被阳离子交换剂吸附，阴离子只能被阴离子交换剂吸附；亲和力大的易于吸附，难于洗脱，亲和力小的难于吸附，容易洗脱；和力大的易于吸附，难于
26、洗脱，亲和力小的难于吸附，容易洗脱；和力大的易于吸附，难于洗脱，亲和力小的难于吸附，容易洗脱；和力大的易于吸附，难于洗脱，亲和力小的难于吸附，容易洗脱；本讲稿第十二页，共三十三页离子交换剂的选择离子交换剂的选择 选择离子交换剂时应考虑下列因素：选择离子交换剂时应考虑下列因素：选择离子交换剂时应考虑下列因素：选择离子交换剂时应考虑下列因素：(1)(1)样品离子带何种电荷；样品离子带何种电荷；样品离子带何种电荷；样品离子带何种电荷；(2)(2)离子的浓度；离子的浓度；离子的浓度；离子的浓度；(3)(3)被分离物质相对分子量的大小；被分离物质相对分子量的大小；被分离物质相对分子量的大小；被分离物质相
27、对分子量的大小；(4)(4)离子与交换剂的亲和力大小；离子与交换剂的亲和力大小；离子与交换剂的亲和力大小；离子与交换剂的亲和力大小；(5)(5)离子交换剂及欲分离物质的物理化学特性等。离子交换剂及欲分离物质的物理化学特性等。离子交换剂及欲分离物质的物理化学特性等。离子交换剂及欲分离物质的物理化学特性等。本讲稿第十三页，共三十三页离子交换色谱的操作离子交换色谱的操作 离子交换剂预处理离子交换剂预处理离子交换剂预处理离子交换剂预处理装柱装柱装柱装柱 离子交换剂转型（用适当的试剂处理，便离子交换剂所带的可交换离子转离子交换剂转型（用适当的试剂处理，便离子交换剂所带的可交换离子转离子交换剂转型（用适当
28、的试剂处理，便离子交换剂所带的可交换离子转离子交换剂转型（用适当的试剂处理，便离子交换剂所带的可交换离子转变为我们所需要的离子，如阳离子交换剂用变为我们所需要的离子，如阳离子交换剂用变为我们所需要的离子，如阳离子交换剂用变为我们所需要的离子，如阳离子交换剂用NaOHNaOH处理，可转为处理，可转为处理，可转为处理，可转为NaNa+型，用型，用型，用型，用HClHCl处理，则转为处理，则转为处理，则转为处理，则转为HH+型；阴离子交换剂用型；阴离子交换剂用型；阴离子交换剂用型；阴离子交换剂用NaOHNaOH处理转为处理转为处理转为处理转为OHOH-型，用型，用型，用型，用HClHCl处处处处理转
29、为理转为理转为理转为ClCl-型等）型等）型等）型等）溶剂或缓冲液平衡溶剂或缓冲液平衡溶剂或缓冲液平衡溶剂或缓冲液平衡上柱（加样）上柱（加样）上柱（加样）上柱（加样）洗脱和收集（洗脱液中应含有与交换剂的亲和力较大的离子，以便把吸附在交洗脱和收集（洗脱液中应含有与交换剂的亲和力较大的离子，以便把吸附在交洗脱和收集（洗脱液中应含有与交换剂的亲和力较大的离子，以便把吸附在交洗脱和收集（洗脱液中应含有与交换剂的亲和力较大的离子，以便把吸附在交换剂上的样品离子交换下来，样品中含有多种离子时，与交换剂亲和力小的首换剂上的样品离子交换下来，样品中含有多种离子时，与交换剂亲和力小的首换剂上的样品离子交换下来，
30、样品中含有多种离子时，与交换剂亲和力小的首换剂上的样品离子交换下来，样品中含有多种离子时，与交换剂亲和力小的首先被洗脱出来）先被洗脱出来）先被洗脱出来）先被洗脱出来）再生（再次转型）再生（再次转型）再生（再次转型）再生（再次转型）本讲稿第十四页，共三十三页四、凝胶色谱四、凝胶色谱 凝胶色谱，又称为凝胶过滤、分子排阻色谱或分凝胶色谱，又称为凝胶过滤、分子排阻色谱或分凝胶色谱，又称为凝胶过滤、分子排阻色谱或分凝胶色谱，又称为凝胶过滤、分子排阻色谱或分子筛色谱。它是指以各种凝胶为固定相，利用流子筛色谱。它是指以各种凝胶为固定相，利用流子筛色谱。它是指以各种凝胶为固定相，利用流子筛色谱。它是指以各种凝
31、胶为固定相，利用流动相中所含各物质的相对分子量不同而达到物质动相中所含各物质的相对分子量不同而达到物质动相中所含各物质的相对分子量不同而达到物质动相中所含各物质的相对分子量不同而达到物质分离的一种色谱技术。分离的一种色谱技术。分离的一种色谱技术。分离的一种色谱技术。本讲稿第十五页，共三十三页凝胶色谱的基本原理凝胶色谱的基本原理 当当当当含含含含有有有有各各各各种种种种组组组组分分分分的的的的样样样样品品品品流流流流经经经经凝凝凝凝胶胶胶胶色色色色谱谱谱谱柱柱柱柱时时时时，各各各各组组组组分分分分在在在在柱柱柱柱内内内内同同同同时时时时进进进进行行行行着着着着两两两两种种种种不不不不同同同同的的
32、的的运运运运动动动动，即即即即垂垂垂垂直直直直向向向向下下下下的的的的移移移移动动动动和和和和无无无无定向的分子扩散运动（布朗运动）。定向的分子扩散运动（布朗运动）。定向的分子扩散运动（布朗运动）。定向的分子扩散运动（布朗运动）。大分子物质由于分子直径大，不易进入凝胶颗粒的微孔，只能分大分子物质由于分子直径大，不易进入凝胶颗粒的微孔，只能分大分子物质由于分子直径大，不易进入凝胶颗粒的微孔，只能分大分子物质由于分子直径大，不易进入凝胶颗粒的微孔，只能分布于凝胶颗粒的间隙中，所以以较快的速度流过凝胶柱；而小分布于凝胶颗粒的间隙中，所以以较快的速度流过凝胶柱；而小分布于凝胶颗粒的间隙中，所以以较快的
33、速度流过凝胶柱；而小分布于凝胶颗粒的间隙中，所以以较快的速度流过凝胶柱；而小分子物质能够进入凝胶颗粒的微孔中，不断地进出于一个个颗粒的子物质能够进入凝胶颗粒的微孔中，不断地进出于一个个颗粒的子物质能够进入凝胶颗粒的微孔中，不断地进出于一个个颗粒的子物质能够进入凝胶颗粒的微孔中，不断地进出于一个个颗粒的微孔内外，这样就使小分子物质向下移动的速度落后于大分子物微孔内外，这样就使小分子物质向下移动的速度落后于大分子物微孔内外，这样就使小分子物质向下移动的速度落后于大分子物微孔内外，这样就使小分子物质向下移动的速度落后于大分子物质，从而使样品中各组分按相对分子量从大到小的顺序先后流出质，从而使样品中各
34、组分按相对分子量从大到小的顺序先后流出质，从而使样品中各组分按相对分子量从大到小的顺序先后流出质，从而使样品中各组分按相对分子量从大到小的顺序先后流出色谱柱，达到分离的目的。色谱柱，达到分离的目的。色谱柱，达到分离的目的。色谱柱，达到分离的目的。本讲稿第十六页，共三十三页 VeVe：洗脱体积，表示某一组分物质从加进色谱柱到最高峰出现时，所需：洗脱体积，表示某一组分物质从加进色谱柱到最高峰出现时，所需：洗脱体积，表示某一组分物质从加进色谱柱到最高峰出现时，所需：洗脱体积，表示某一组分物质从加进色谱柱到最高峰出现时，所需的洗脱液体积；的洗脱液体积；的洗脱液体积；的洗脱液体积；VoVo：外体积，即为
35、色谱柱内凝胶颗粒之间空隙的体积；：外体积，即为色谱柱内凝胶颗粒之间空隙的体积；：外体积，即为色谱柱内凝胶颗粒之间空隙的体积；：外体积，即为色谱柱内凝胶颗粒之间空隙的体积；ViVi：内体积，即为色谱柱内凝胶颗粒内部微孔的体积。：内体积，即为色谱柱内凝胶颗粒内部微孔的体积。：内体积，即为色谱柱内凝胶颗粒内部微孔的体积。：内体积，即为色谱柱内凝胶颗粒内部微孔的体积。当某组分的当某组分的当某组分的当某组分的KaKa=0=0时（即时（即时（即时（即VeVe=Vo Vo），说明该组分分子完全不进入凝胶颗粒微孔，），说明该组分分子完全不进入凝胶颗粒微孔，），说明该组分分子完全不进入凝胶颗粒微孔，），说明该组
36、分分子完全不进入凝胶颗粒微孔，洗脱时最先流出；若某组分的洗脱时最先流出；若某组分的洗脱时最先流出；若某组分的洗脱时最先流出；若某组分的Ka=Ka=1 1（即（即（即（即VeVe=Vo+Vi Vo+Vi）时，说明该组分分子）时，说明该组分分子）时，说明该组分分子）时，说明该组分分子可自由地扩散进入凝胶颗粒内部的微孔中，洗脱时，最后流出；若某可自由地扩散进入凝胶颗粒内部的微孔中，洗脱时，最后流出；若某可自由地扩散进入凝胶颗粒内部的微孔中，洗脱时，最后流出；若某可自由地扩散进入凝胶颗粒内部的微孔中，洗脱时，最后流出；若某组分的组分的组分的组分的KaKa在在在在0101之间，说明该组分分子介乎大分子和
37、小分子之间，洗之间，说明该组分分子介乎大分子和小分子之间，洗之间，说明该组分分子介乎大分子和小分子之间，洗之间，说明该组分分子介乎大分子和小分子之间，洗脱时脱时脱时脱时KaKa值小的先流出，值小的先流出，值小的先流出，值小的先流出，KaKa值大的后流出。值大的后流出。值大的后流出。值大的后流出。分配系数分配系数Ka本讲稿第十七页，共三十三页五、亲和色谱五、亲和色谱 亲和色谱是利用生物分子间所具有的专一而又可逆的亲和力亲和色谱是利用生物分子间所具有的专一而又可逆的亲和力亲和色谱是利用生物分子间所具有的专一而又可逆的亲和力亲和色谱是利用生物分子间所具有的专一而又可逆的亲和力而使生物分子分离纯化的一
38、种色谱技术。而使生物分子分离纯化的一种色谱技术。而使生物分子分离纯化的一种色谱技术。而使生物分子分离纯化的一种色谱技术。具有专一而又可逆的亲和力的生物分子是成对互配的，主要的有具有专一而又可逆的亲和力的生物分子是成对互配的，主要的有具有专一而又可逆的亲和力的生物分子是成对互配的，主要的有具有专一而又可逆的亲和力的生物分子是成对互配的，主要的有酶与底物、酶与竞争性抑制剂、酶与辅酶、抗原与抗体、酶与底物、酶与竞争性抑制剂、酶与辅酶、抗原与抗体、酶与底物、酶与竞争性抑制剂、酶与辅酶、抗原与抗体、酶与底物、酶与竞争性抑制剂、酶与辅酶、抗原与抗体、DNADNA与与与与RNARNA、激素与其受体等。、激素
39、与其受体等。、激素与其受体等。、激素与其受体等。在成对互配的生物分子中，可把任何一方作为固定相，而在成对互配的生物分子中，可把任何一方作为固定相，而在成对互配的生物分子中，可把任何一方作为固定相，而在成对互配的生物分子中，可把任何一方作为固定相，而对样品溶液（流动相）中的另一方分子进行亲和色谱，达对样品溶液（流动相）中的另一方分子进行亲和色谱，达对样品溶液（流动相）中的另一方分子进行亲和色谱，达对样品溶液（流动相）中的另一方分子进行亲和色谱，达到分离纯化的目的。到分离纯化的目的。到分离纯化的目的。到分离纯化的目的。酶与其辅酶是成对互配的，既可把辅酶作为固定相，使样酶与其辅酶是成对互配的，既可把
40、辅酶作为固定相，使样酶与其辅酶是成对互配的，既可把辅酶作为固定相，使样酶与其辅酶是成对互配的，既可把辅酶作为固定相，使样品中的酶分离纯化，也可把酶作为固定相，使样品中的辅品中的酶分离纯化，也可把酶作为固定相，使样品中的辅品中的酶分离纯化，也可把酶作为固定相，使样品中的辅品中的酶分离纯化，也可把酶作为固定相，使样品中的辅酶分离纯化酶分离纯化酶分离纯化酶分离纯化 本讲稿第十八页，共三十三页离心分离技术离心分离技术 常常常常速速速速离离离离心心心心机机机机（低低低低速速速速离离离离心心心心机机机机），其其其其最最最最大大大大转转转转速速速速在在在在8000r/min8000r/min以以以以内，相对
41、离心力在内，相对离心力在内，相对离心力在内，相对离心力在l0000l0000g g以下以下以下以下 高高高高速速速速离离离离心心心心机机机机，转转转转速速速速：l000025000r/minl000025000r/min，相相相相对对对对离离离离心心心心力力力力达达达达l0000l00000l0000l00000g g 超超超超速速速速离离离离心心心心机机机机，转转转转速速速速：2500080000r/min2500080000r/min，最最最最大大大大相相相相对对对对离离离离心心心心力力力力达达达达500000g500000g。按按按按照照照照分分分分离离离离要要要要求求求求，还还还还可可
42、可可以以以以进进进进行行行行差差差差速速速速离离离离心心心心、密密密密度度度度梯梯梯梯度度度度离心离心离心离心 和等密度离心。和等密度离心。和等密度离心。和等密度离心。本讲稿第十九页，共三十三页离心条件的确定离心条件的确定 离心力离心力离心力离心力 离心时间（与颗粒的沉降时间有关）离心时间（与颗粒的沉降时间有关）离心时间（与颗粒的沉降时间有关）离心时间（与颗粒的沉降时间有关）温度和温度和温度和温度和pHpH值（防止欲分离物质的凝集、变性和失活）值（防止欲分离物质的凝集、变性和失活）值（防止欲分离物质的凝集、变性和失活）值（防止欲分离物质的凝集、变性和失活）n：转子每分钟转数，r/min 本讲稿
43、第二十页，共三十三页第三节第三节 其他提取分离技术其他提取分离技术 超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术(supercriticalfluidextraction,SCFE)本讲稿第二十一页，共三十三页超临界流体萃取技术超临界流体萃取技术利用超临界流体利用超临界流体利用超临界流体利用超临界流体(supercriticalfluid,SCF)(supercriticalfluid,SCF)，即其温度，即其温度，即其温度，即其温度和压力略超过或靠近临界温度和压力略超过或靠近临界温度和压力略超过或靠近临界温度和压力略超过或靠近临界温度(TcTc)和临界压力和临界压力和临界压力和临界压力(p pc c
44、)，介于气体和液体之间的流体作为萃取剂，从固体介于气体和液体之间的流体作为萃取剂，从固体或液体中萃取出某种高沸点或热敏性的成分，以或液体中萃取出某种高沸点或热敏性的成分，以达到分离和提纯的目的。达到分离和提纯的目的。本讲稿第二十二页，共三十三页纯物质的压温图纯物质的压温图纯物质的压温图纯物质的压温图 本讲稿第二十三页，共三十三页超临界流体萃取与液体溶剂萃取的比较超临界流体萃取与液体溶剂萃取的比较 超临界流体萃取法超临界流体萃取法超临界流体萃取法超临界流体萃取法液体溶剂萃取法液体溶剂萃取法液体溶剂萃取法液体溶剂萃取法1 1可可可可选选选选择择择择萃萃萃萃取取取取挥挥挥挥发发发发性性性性小小小小的
45、的的的物物物物质质质质，生生生生成成成成超临界相超临界相超临界相超临界相在要分离的原料中加入溶剂形成二相在要分离的原料中加入溶剂形成二相在要分离的原料中加入溶剂形成二相在要分离的原料中加入溶剂形成二相2 2萃萃萃萃取取取取能能能能力力力力由由由由T T、p p控控控控制制制制。夹夹夹夹带带带带剂剂剂剂研研研研究究究究不多不多不多不多萃萃萃萃取取取取能能能能力力力力由由由由温温温温度度度度及及及及混混混混合合合合溶溶溶溶剂剂剂剂浓浓浓浓度度度度控控控控制制制制，压力无影响压力无影响压力无影响压力无影响3 3在在在在常常常常温温温温、高高高高压压压压(530MPa)(530MPa)下下下下操操操操
46、作作作作，可处理对热不稳定的物质可处理对热不稳定的物质可处理对热不稳定的物质可处理对热不稳定的物质在常温、常压下进行在常温、常压下进行在常温、常压下进行在常温、常压下进行4 4溶溶溶溶质质质质、溶溶溶溶剂剂剂剂易易易易于于于于分分分分离离离离，改改改改变变变变压压压压力力力力温温温温度即可度即可度即可度即可溶溶溶溶质质质质与与与与溶溶溶溶剂剂剂剂分分分分离离离离常常常常用用用用蒸蒸蒸蒸馏馏馏馏法法法法，存存存存在在在在对对对对热热热热稳定性问题稳定性问题稳定性问题稳定性问题5 5粘粘粘粘度度度度小小小小，扩扩扩扩散散散散系系系系数数数数大大大大，易易易易达达达达到到到到相相相相平平平平衡衡衡衡
47、扩散系数小，有时粘度相当高扩散系数小，有时粘度相当高扩散系数小，有时粘度相当高扩散系数小，有时粘度相当高6 6超临界相溶质浓度小超临界相溶质浓度小超临界相溶质浓度小超临界相溶质浓度小萃取相为液体，溶质浓度一般较高萃取相为液体，溶质浓度一般较高萃取相为液体，溶质浓度一般较高萃取相为液体，溶质浓度一般较高本讲稿第二十四页，共三十三页夹带剂夹带剂单一组分的超临界溶剂有较大的局限性，其缺点是：单一组分的超临界溶剂有较大的局限性，其缺点是：单一组分的超临界溶剂有较大的局限性，其缺点是：单一组分的超临界溶剂有较大的局限性，其缺点是：(1)(1)某某某某些些些些物物物物质质质质在在在在纯纯纯纯超超超超临临临
48、临界界界界气气气气体体体体中中中中溶溶溶溶解解解解度度度度很很很很低低低低，如如如如超超超超临临临临界界界界COCO2 2只只只只能能能能有有有有效效效效地地地地萃萃萃萃取取取取亲亲亲亲脂脂脂脂性性性性物物物物质质质质，对对对对糖糖糖糖、氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸等等等等极极极极性性性性物物物物质质质质，在在在在合合合合理理理理的的的的温温温温度度度度与与与与压压压压力力力力下下下下几几几几乎乎乎乎不不不不能能能能萃萃萃萃取；取；取；取；(2)(2)选择性不高，导致分离效果不好；选择性不高，导致分离效果不好；选择性不高，导致分离效果不好；选择性不高，导致分离效果不好；(3)(3)溶溶溶溶质质质质
49、的的的的溶溶溶溶解解解解度度度度对对对对温温温温度度度度、压压压压力力力力的的的的变变变变化化化化不不不不够够够够敏敏敏敏感感感感，使使使使溶溶溶溶质质质质从从从从超超超超临临临临界界界界气气气气体体体体中中中中分分分分离离离离出出出出来来来来时耗费的能量增加。时耗费的能量增加。时耗费的能量增加。时耗费的能量增加。针对上述问题，在纯气体溶剂中加人与被萃取物亲和力强的组分，以针对上述问题，在纯气体溶剂中加人与被萃取物亲和力强的组分，以针对上述问题，在纯气体溶剂中加人与被萃取物亲和力强的组分，以针对上述问题，在纯气体溶剂中加人与被萃取物亲和力强的组分，以提高其对被萃取组分的选择性和溶解度，这类物质
50、称为夹带剂提高其对被萃取组分的选择性和溶解度，这类物质称为夹带剂提高其对被萃取组分的选择性和溶解度，这类物质称为夹带剂提高其对被萃取组分的选择性和溶解度，这类物质称为夹带剂(entrainer)(entrainer)。例如由。例如由。例如由。例如由COCO2 2和乙醇（夹带剂）组成的混合溶剂萃取脂肪酸，可以增和乙醇（夹带剂）组成的混合溶剂萃取脂肪酸，可以增和乙醇（夹带剂）组成的混合溶剂萃取脂肪酸，可以增和乙醇（夹带剂）组成的混合溶剂萃取脂肪酸，可以增加溶解度。加溶解度。加溶解度。加溶解度。本讲稿第二十五页，共三十三页膜分离技术是以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在膜分离技术是以选择性透过膜为