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1、病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程第四章 萃取法2023/6/51病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程基础知识基础知识萃取萃取又称溶剂萃取，亦称抽提（通用于石油炼制工业），是一种用液态的萃取剂处理与之不互溶的双组分或多组分溶液，实现组分分离的传质分离过程，是一种广泛应用的单元操作。将溴水和苯在分液漏斗里混合后振荡、静置（静置后液体分层，Br2被溶解到苯里，苯与水互不相溶，苯比水轻在上层，因溶有Br2呈橙红色，水在下层为无色）、分液即完成萃取 20
2、23/6/52病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程萃取是利用两者的溶解度不同。萃取，溶解原理，比如说现在A跟B混在一块，有一种溶剂C，它与A相溶，但不与B相溶，那么我们可以在AB的混合液中加入C，此时A溶入于C，与B分离。分液漏斗2023/6/53病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程液-液萃取：用选定的溶剂分离液体混合物中某种组分，溶剂必须与被萃取的混合物液体不相溶，具有选择性的溶解能力，而且必须有好的热稳定性和化学稳定性，并有小的毒性和腐蚀性。如
3、用苯分离煤焦油中的酚；用有机溶剂分离石油馏分中的烯烃；用CCl4萃取水中的Br2.固-液萃取：也叫浸取，用溶剂分离固体混合物中的组分，如用水浸取甜菜中的糖类；用酒精浸取黄豆中的豆油以提高油产量；用水从中药中浸取有效成分以制取流浸膏叫“浸沥”。2023/6/54病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程原理原理利用化合物在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取，将绝大部分的化合物提取出来。它的操作过程并不造成被萃取物质化学成分的改变，因此萃取属于物理过程。
4、2023/6/55病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程分配定律是萃取方法理论的主要依据，物质对不同的溶剂有着不同的溶解度。同时，在两种互不相溶的溶剂中，加入某种可溶性的物质时，它能分别溶解于两种溶剂中，实验证明，在一定温度下，该化合物与此两种溶剂不发生分解、电解、缔合和溶剂化等作用时，此化合物在两液层中之比是一个定值。不论所加物质的量是多少，都是如此。2023/6/56病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程有机化合物在有机溶剂中一般比在水中溶解度大。
5、用有机溶剂提取溶解于水的化合物是萃取的典型实例，如碘的不溶液用四氯化碳萃取，几乎所有的碘都移到四氯化碳中，碘得已与大量的水分开，由于I2和CCl4沸点不同，加热其混合物，沸点低的CCl4先被蒸馏出来，从而达到分离的目的。在萃取时，若在水溶液中加入一定量的电解质（如氯化钠），利用“盐析效应”以降低有机物和萃取溶剂在水溶液中的溶解度，常可提高萃取效果。2023/6/57病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程萃取条件1.萃取剂和原溶剂互不混溶；2.萃取剂和溶质互不发生反应；3.溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度；相关
6、规律相关规律：有机溶剂溶易于有机溶剂，极性溶剂溶易于极性溶剂 2023/6/58病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程单级萃取对给定组分所能达到的萃取率（被萃组分在萃取液中的量与原料液中的初始量的比值）较低，往往不能满足工艺要求，为了提高萃取率，可以采用多种方法：多级错流萃取。料液和各级萃余液都与新鲜的萃取剂接触，可达较高萃取率。但萃取剂用量大，萃取液平均浓度低。多级逆流萃取。料液与萃取剂分别从级联（或板式塔）的两端加入，在级间作逆向流动，最后成为萃余液和萃取液，各自从另一端离去。料液和萃取剂各自经过多次萃取，因而萃取率较
7、高，萃取液中被萃组分的浓度也较高，这是工业萃取常用的流程。2023/6/59病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程连续逆流萃取。在微分接触式萃取塔中，料液与萃取剂在逆向流动的过程中进行接触传质，也是常用的工业萃取方法。料液与萃取剂之中，密度大的称为重相，密度小的称为轻相。轻相自塔底进入，从塔顶溢出；重相自塔顶加入，从塔底导出。2023/6/510病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程萃取塔操作时，一种充满全塔的液相，称连续相;另一液相通常以液滴形式分散
8、于其中，称分散相。分散相液体进塔时即行分散，在离塔前凝聚分层后导出。料液和萃取剂两者之中以何者为分散相，须兼顾塔的操作和工艺要求来选定。此外，还有能达到更高分离程度的回流萃取和分部萃取。2023/6/511病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程萃取塔2023/6/512病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程萃取与其他分离溶液组分的方法相比，优点在于常温操作，节省能源，不涉及固体、气体，操作方便。萃取在如下几种情况下应用，通常是有利的：料液各组分的沸点相
9、近，甚至形成共沸物，为精馏所不易奏效的场合，如石油馏分中烷烃与芳烃的分离，煤焦油的脱酚；低浓度高沸组分的分离，用精馏能耗很大，如稀醋酸的脱水；多种离子的分离，如矿物浸取液的分离和净制，若加入化学品作分部沉淀，不但分离质量差，又有过滤操作，损耗也大；2023/6/513病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程不稳定物质（如热敏性物质）的分离，如从发酵液制取青霉素。萃取的应用，目前仍在发展中。元素周期表中绝大多数的元素，都可用萃取法提取和分离。萃取剂的选择和研制，工艺和操作条件的确定，以及流程和设备的设计计算，都是开发萃取操作的
10、课题 2023/6/514病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程第一节 溶剂萃取法 广义的溶剂萃取法(solvent extraction)包括液-固萃取和液-液萃取：液-固萃取又称浸取、浸提v液-液萃取指用一种溶剂将物质从另一种溶剂（如发酵液）中提取出来的方法。2023/6/515病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程溶剂萃取法优点：操作可连续化，速度快，生产周期短；对热敏物质破坏少；采用多级萃取时，溶质浓缩倍数大、纯化度高。缺点：由于有机溶剂使用量
11、大，对设备和安全要求高，需要各项防火防爆等措施。2023/6/516病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程一、基本概念（一）萃取与反萃取 被提取的溶液称为料液，其中欲提取的物质称溶质，而用以进行萃取的溶剂称为萃取剂(extractant)达到萃取平衡后，大部分溶质转移到萃取剂中，这种含有溶质的萃取剂溶液称为萃取液，而被萃取出溶质以后的料液称为萃余液。2023/6/517病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 反萃取(stripping或back ext
12、raction)是将萃取液与反萃取剂（一般为水溶液）相接触，使某种被萃入有机相的溶质转入水相的过程，可看作是萃取的逆过程。反萃取剂要与有机溶剂互不相溶,与被萃取的物质不反应.对应的反萃取物应该是在水中溶解度较大的物质.2023/6/518病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（二）、分配定律 能斯特分配定律：在一定温度、一定压力下，某一溶质在互不相溶的两种溶剂间分配时，达到平衡后，在两相中的活度之比为一常数。如果是稀溶液，可以用浓度代替活度，即：K 称为分配系数2023/6/519病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体
13、内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 应用分配定律时，须符合下列条件：必须是稀溶液，即适用于接近理想溶液的萃取体系；溶质对溶剂的互溶度没有影响；溶质在两相中必须是同一分子形式，即不发生缔合或解离。2023/6/520病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 在萃取过程中，溶质在两相的分子形式常常并不相同，仍然采用类似分配定律的公式作为基本公式。这时候溶质在萃取相和萃余相中的浓度，实际上是以各种化学形式进行分配的溶质总浓度，它们的比值以分配比(distribution ratio)表示：2023
14、/6/521病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（三）、萃取因素 萃取因素也称萃取比，其定义为被萃取溶质进入萃取相的总量与该溶质在萃余相中总量之比。通常以E表示。若以Vl和V2分别表示萃取相和萃余相的体积，M1和M2分别表示溶质在萃取相和萃余相中的平衡浓度。萃取因素（E）为：萃取率（课本60）2023/6/522病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（四）、分离因素料液中的溶质并非是单一的组分，除了所需产物（A）外，还存在有杂质（B）。分离因素(se
15、paration factor)，常用表示，其定义为：在同一萃取体系内两种溶质在同样条件下分配系数的比值 2023/6/523病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程值的大小表示了两种溶质的分离效果；值愈大或愈小，说明两种溶质分离效果越好，易达到分离提纯的目的；当值等于1时，说明什么？分配比高意味着有较高的萃取率；分离因素大意味着两种溶质分离较彻底。2023/6/524病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程二、溶剂萃取法的基本原理 抗生素在不同的pH条件
16、下，可以有不同的化学状态，其分配系数亦有差别，若适度改变pH，可将抗生素自水相转入有机相，或从有机相再转入水相，这样反复萃取，可以达到浓缩和提纯的目的 2023/6/525病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程三、萃取方法和理论收率的计算（一）单级萃取 2023/6/526病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程萃取因素E为 式中 VF料液体积；Vs萃取剂的体积；C1溶质在萃取液的浓度；C2溶质在萃余相的浓度；K表观分配系数；m浓缩倍数2023/6/52
17、7病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程萃余率：理论收率：2023/6/528病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程例如：洁霉素在20和pH10.0时表观分配系数（丁醇/水）为18。用等量的丁醇萃取料液中的洁霉素，计算可得理论收率 若改用1/3体积丁醇萃取，理论收率：注：当分配系数相同而萃取剂用量减少时，其萃取注：当分配系数相同而萃取剂用量减少时，其萃取注：当分配系数相同而萃取剂用量减少时，其萃取注：当分配系数相同而萃取剂用量减少时，其萃取率下降。率下
18、降。率下降。率下降。2023/6/529病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（二）多级错流萃取2023/6/530病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2023/6/531病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程萃余率：理论收率2023/6/532病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 红霉素在pH 9.8时的
19、分配系数（醋酸丁酯/水）为44.5，若用1/2体积的醋酸丁酯进行单级萃取，则：理论收率 若用1/2体积的醋酸丁酯进行二级错流萃取，则 理论收率2023/6/533病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程多级逆流萃取(p64)2023/6/534病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2023/6/535病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程n级萃取后，萃余率为：理论收率为2023/6/
20、536病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 青霉素在0和pH2.5时的分配系数（醋酸丁酯/水）为35，若用1/4体积的醋酸丁酯进行二级逆流萃取，则：n2，理论收率 2023/6/537病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 若改为二级错流萃取，第一级用1/4体积的醋酸丁酯，第二级用1/10体积的醋酸丁酯，则 2023/6/538病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程第二节 影响溶
21、剂萃取的因素一、乳化和破乳化(p65)（一）乳状液的形成和稳定条件 乳化剂多为表面活性剂。分子结构特点：一般是由亲油基和亲水基两部分组成的，即一端为亲水基团或极性部分，另一端为疏水性基团或非极性部分（烃链）。2023/6/539病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 乳化剂使乳状液稳定与以下因素有关：（1）降低油水表面张力，提高了体系的稳定性；（2）界面膜形成；（3）界面电荷的影响；（4）介质黏度。2023/6/540病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理
22、过程乳状液的分类乳状液中被分散的一相称作为分散相或内相，另一相称作分散介质或外相，内相是不连续相，外相是连续相。根据内相与外相的性质，乳状液有两种类型：一类是油分散在水中，简称水包油型乳状液，有O/W表示；另一类是水分散在油中，称油包水型乳状液，用W/O表示。2023/6/541病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 每一种表面活性剂都有亲水和疏水基团，两种基团的强度的相对关系称为HLB值（hydrophile-lipophile balance）。完全不亲水（HLB=0）和完全亲水（HLB=20）的两种极限乳化剂作为标准
23、，其它表面活性剂的HLB值就处于这两种极限值之间。2023/6/542病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2023/6/543病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（二）、影响乳状液类型的因素 1 1相体积的影响相体积的影响 假定分散相为大小均匀的圆球，按紧密地堆积，假定分散相为大小均匀的圆球，按紧密地堆积，圆球体积占总体积的圆球体积占总体积的74%74%。如水的体积占总体积。如水的体积占总体积小于小于26%26%时，只能形成时，只能形成WWOO型乳
24、状液；大于型乳状液；大于74%74%时，只能形成时，只能形成OOWW型乳状液。型乳状液。2 2乳化剂分子空间构型的影响乳化剂分子空间构型的影响 截面积小的一头指向分散相，截面积大的一头指截面积小的一头指向分散相，截面积大的一头指向分散介质，所以一价金属皂形成向分散介质，所以一价金属皂形成OOWW型乳状型乳状液，而二价金属皂形成液，而二价金属皂形成WWOO型乳状液；型乳状液；金属皂：由碱金属以外的金属、金属氧化物或盐类金属皂：由碱金属以外的金属、金属氧化物或盐类与脂肪酸、松香酸、环烷酸等作用而成的肥皂。与脂肪酸、松香酸、环烷酸等作用而成的肥皂。2023/6/544病原体侵入机体，消弱机体防御机能
25、，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3界面张力的影响 乳化剂聚集于界面形成薄膜，若两相界面张力不等，则使膜弯曲，其凹面一侧为界面张力较高的相，高界面张力这侧的液体易形成内相。4容器壁性质的影响 亲水性强的容器易得OW型乳状液，亲油性强的容器易形成WO型乳状液。2023/6/545病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（三）、乳状液的破坏 1、加入表面活性剂 2、加电解质3、加热4、吸附法破乳5、高压电破乳6、稀释法7、其他途径：超滤，反应萃取等。2023/6/546病原体侵入机体，
26、消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（四）、常用的去乳化剂1.阳离子表面活性剂（1）十二烷基三甲基溴化铵（1231）CH3(CH2)10CH2(CH3)3N+Br （2）溴代十五烷吡啶（PPB）2023/6/547病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2.阴离子表面活性剂 阴离子表面活性剂，如亚油酸钠、十二烷基磺酸钠、石油磺酸钠等 3其他破乳剂 如用溴代四烷基吡啶作去乳化剂，因其既易溶于水，又易溶于醋酸丁酯中，既能破坏WO型，也能破坏OW型乳状液，比PPB破乳完全，
27、用量为0.03%-0.05%。它能降低青霉素提取时随废液的损失，提高收率。2023/6/548病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程二、pH的影响1、pH影响弱酸或弱碱性药物的分配系数2、pH也影响药物的稳定性例：用醋酸丁酯提取苄基青霉素，在0、pH2.5时测得K表=30，KP=10-2.75，可求得注：弱电解质萃取(p61)2023/6/549病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 可按下式计算表观分配系数和水相pH的关系：可得，当pH=4.4时，K
28、表=1。当pH4.4时，青霉素从醋酸丁酯相转移到水相，称为反萃取。2023/6/550病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程三、温度和萃取时间的影响 高温不稳定，高温时溶剂间互溶度增大；萃取时间也会影响药物的稳定性；四、盐析作用的影响 由于盐析剂与水分子结合，降低了药物在水中的溶解度，使其易转入有机相；盐析剂降低有机溶剂在水中的溶解度；盐析剂增大萃余相比重，有助于分相。2023/6/551病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程五、溶剂种类、用量及萃取方
29、式 分配系数愈大愈好，若分配系数未知，则可根据“相似相溶”的原则，选择与药物结构相近的溶剂；选择分离因素大于1的溶剂；料液与萃取溶剂的互溶度愈小愈好；尽量选择毒性低的溶剂。溶剂的化学稳定性高，腐蚀性低，沸点不宜太高，挥发性要小，价格便宜，来源方便，便于回收。2023/6/552病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 如洁霉素20，pH10.0时，分配系数（丁醇水）=18，根据萃取方式理论收得率的计算方法，得出：2023/6/553病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程
30、度的病理生理过程第三节 萃取过程和溶剂回收一、混合1、搅拌罐2、管式混合器2023/6/554病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程3、喷嘴式混和器4、气流搅拌混和罐2023/6/555病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程二、液-液两相分离 离心机2023/6/556病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程三、溶液回收(p81)（一）、单组分溶剂回收 简单蒸馏 或精馏2023/6/
31、557病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（二）、低浓度溶剂回收 先简单蒸馏,后精馏 精馏：塔底102，塔顶91，蒸馏物为恒沸混和物，含水量为28%-29%，超过水在醋酸丁酯中溶解度（20，1.4%）。2023/6/558病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程三、回收与水部分互溶并 形成恒沸混和物的溶剂(p83)2023/6/559病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程四、回收完
32、全互溶的混和溶剂并不形成恒沸混和物 如丙酮-丁醇混和溶剂，由于其沸点相差较大（丙酮沸点为56.1，丁醇沸点为117.4），采用精馏方法很易得到纯组分。如果混和溶剂要反复使用，则不需要将它们分成纯组分，只需经过蒸馏方式除去不挥发物质，然后测定混和溶剂的比例，再添加不足的溶剂使达到要求。2023/6/560病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程第四节 双水相萃取有机溶剂萃取的不足：有机溶剂萃取的不足：1.许多蛋白质许多蛋白质都有都有极强的亲水性，不溶于有极强的亲水性，不溶于有机溶剂机溶剂；2.蛋白质在有机溶剂相中易变性失活。蛋
33、白质在有机溶剂相中易变性失活。溶液的分相不一定完全依赖于有机溶剂，在一溶液的分相不一定完全依赖于有机溶剂，在一定条件下，水相也可以形成两相定条件下，水相也可以形成两相(即双水相系统即双水相系统)甚至多相。于是有可能将水溶性的酶、蛋白质甚至多相。于是有可能将水溶性的酶、蛋白质等生物活性物质从一个水相转移到另一水相中，等生物活性物质从一个水相转移到另一水相中，从而完成分离任务。从而完成分离任务。2023/6/561病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程聚合物的不相溶性聚合物的不相溶性u主要是由于聚合物分子的空间阻碍作用，主要是
34、由于聚合物分子的空间阻碍作用，相互间无法渗透，当聚合物的浓度达到一相互间无法渗透，当聚合物的浓度达到一定值时，就不能形成单一的水相，所以具定值时，就不能形成单一的水相，所以具有强烈的相分离倾向。有强烈的相分离倾向。u某些聚合物的溶液与某些无机盐的溶液相某些聚合物的溶液与某些无机盐的溶液相混合时，只要浓度达到一定值，也会形成混合时，只要浓度达到一定值，也会形成两相，即聚合物两相，即聚合物盐双水相体系。盐双水相体系。2023/6/562病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 双水相萃取技术(two-aqueous phase
35、extraction)，又称水溶液两相分配技术，它利用不同的高分子溶液相互混合可产生两相或多相系统，静置平衡后，分成互不相溶的两个水相，利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法，称为双水相萃取法。特点：能保留产物的活性，操作可连续化，可纯化蛋白质25倍。2023/6/563病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 系统含水量多达系统含水量多达75%75%90%,90%,两相界面张力极低两相界面张力极低,有助于保有助于保持生物活性和强化相际间的质量传递持生物活性和强化相际间的质量传递 分相时间短分相时间短(特
36、别是聚合物特别是聚合物/盐系统盐系统),),自然分相时间一般自然分相时间一般只有只有5 515min15min。目标产物的分配系数一般大于目标产物的分配系数一般大于3,3,大多数情况下大多数情况下,目标产物目标产物有较高的收率。有较高的收率。大量杂质能够与所有固体物质一起去掉大量杂质能够与所有固体物质一起去掉,与其它常用固液分与其它常用固液分离方法相比离方法相比,双水相萃取技术可省去双水相萃取技术可省去1 12 2 个分离步骤个分离步骤,使整使整个分离过程更经济。个分离过程更经济。设备投资费用少设备投资费用少,操作简单操作简单,不存在有机溶剂残留问题。不存在有机溶剂残留问题。双水相萃取技术的优
37、点双水相萃取技术的优点2023/6/564病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程最近，发现有一些高分子水溶液（如分子量从几千到几万的聚乙二醇硫酸盐水溶液）可以分为两个水相，蛋白质在两个水相中的溶解度有很大的差别。故可以利用双水相萃取过程分离蛋白质等溶于水的生物产品。例如用聚乙二醇（PEG Mr为6000）/磷酸钾系统从大肠杆菌匀浆中提取-半乳糖苷酶。这是一个很有前途的新的分离方法，特别适用于生物工程得出的产品的分离。双水相萃取在生物分离过程中的应用，为蛋白质特别是胞内蛋白质的分离和纯化开辟了新的途径。2023/6/565病
38、原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程双水相体系分类：高聚物/高聚物双水相体系，高聚物/无机盐双水相体系，低分子有机物/无机盐双水相体系，表面活性剂双水相体系。2023/6/566病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程一、双水相的形成熵增熵增混合混合自发自发分子间作用力分子间作用力-随着随着Mr的增加的增加,而增大而增大.聚合物的不相溶性聚合物的不相溶性-含有聚合物分子的溶液发含有聚合物分子的溶液发生分相的现象生分相的现象.孤立系统总是趋向于熵增，最终达
39、到熵的最大状态，也就是系统的最混乱无序状态。但是，对开放系统而言，由于它可以将内部能量交换产生的熵增通过向环境释放热量的方式转移，所以开放系统有可能趋向熵减而达到有序状态。2023/6/567病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 如葡聚糖与聚乙二醇按一定比例与水混合，静置平衡后，分成互不相溶的两个水相，上相富含PEG，下相富含葡聚糖 2023/6/568病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2023/6/569病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机
40、体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程二、双水相萃取的基本概念（一）相图（一）相图 相图右上部为两相区，左下部为均相区，两相与均相图右上部为两相区，左下部为均相区，两相与均相的分界线叫相的分界线叫双节线双节线。组成位于。组成位于A A点的系统实际上点的系统实际上由位于由位于C C、B B两点的两相所组成，两点的两相所组成，BCBC称为称为系线系线。当系线向下移动时，长度逐渐减小，表明两相的差别减小，当达到K点时，两相间差别消失，K点称为临界点。2023/6/570病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病
41、理生理过程（二）分配系数 影响分配系数的因素包括很多，如粒子大小、疏水性、表面电荷、粒子或大分子的构象等，这些因素微小的变化可导致分配系数较大的变化，因而双水相萃取有较好的选择性。分配系数K与溶质的浓度和相体积比无关：2023/6/571病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程三、影响双水相萃取的因素（一）、成相高聚物的分子量 一般原则:对于给定的相系统，如果一种高聚物被低分子量的同种高聚物所代替，被萃取的大分子物质,如蛋白质、核酸、细胞粒子等，将有利于在低分子量高聚物一侧分配。如以Dextran 500(MW 500 00
42、0)代替Dextran 40（MW 40 000）,即增大下相高聚物的分子量，被萃取的低分子量物质如细胞色素C分配系数增加并不显著。然而，被萃取的大分子量物质，如过氧化氢酶的分配系数可增大到原来的67倍。2023/6/572病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（二）成相聚合物浓度 界面张力 一般来说，双水相萃取时，如果相系统组成位于临界点附近，则蛋白质等大分子的分配系数接近于1。高聚物浓度增加，系统组成偏离临界点，蛋白质的分配系数也偏离1，即K1或K1 2023/6/573病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境
43、的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（三）、电化学分配 盐类的影响 盐对带电大分子的分配影响很大。各种盐的分配系数存在着微小的差异，产生了相间电位。由于蛋白质等大分子在水溶液中常带有电荷，相间电位造成的静电力能影响所有带电大分子和带电细胞粒子在两相中的分配。例如，DNA萃取时，离子组分微小的变化可使DNA从一相几乎完全转移到另一相。2023/6/574病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（四）、疏水效应 选择适当的盐组成，相系统的电位差可以消失。排除了电化学效应后，决定分配系数的其它因素，如粒子
44、的表面疏水性能即可占主要地位。成相高聚物的末端偶联上疏水性基团后，疏水效应会更加明显，此时，如果被分配的蛋白质具有疏水性的表面，则它的分配系数会发生改变。2023/6/575病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程（五）、温度及其它因素 温度的影响是间接的，它主要影响相的高聚物组成，只有当相系统组成位于临界点附近时，温度对分配系数才具有较明显的作用。pH对酶的分配系数也有很大关系，特别是在系统中含有磷酸盐时。由于pH的变化会影响磷酸盐是一氢化物还是二氢化物磷酸盐的存在，而一氢化物磷酸盐对界面电位有明显的影响。2023/6/5
45、76病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程四、双水相萃取的应用 双水相系统平衡时间短，含水量高，界面张力低，为生物活性物质提供了温和的分离环境。它还具备操作简便、经济省时、易于放大。据报道，系统可从10ml直接放大到1m3规模（105倍）,而各种试验参数均可按比例放大，产物收率并不降低。2023/6/577病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程例如PEG-Dextran系统特别适用于从细胞匀浆液中除去核酸和细胞碎片。系统中加入0.1mol/L NaCl
46、可使核酸和细胞碎片转移到下相（Dextran相）,产物胞内酶位于上相，分配系数为0.11.0。选择适当的盐组分，经一步或多步萃取，可获得满意的分离效果。如果NaCl浓度增大到25mol/L，几乎所有的蛋白质、酶都转移到上相，下相富含核酸。2023/6/578病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 双水相萃取法常用于胞内酶提取和精制双水相萃取法常用于胞内酶提取和精制 目前已知的胞内酶约目前已知的胞内酶约2500种，但投入生产的很少。种，但投入生产的很少。原因之一是提取困难。胞内酶提取的第一步系将细胞破碎原因之一是提取困难。胞
47、内酶提取的第一步系将细胞破碎得到匀浆液，但匀浆液黏度很大，有微小的细胞碎片存在，得到匀浆液，但匀浆液黏度很大，有微小的细胞碎片存在，欲将细胞碎片除去，过去是依靠离心分离的方法，但非常欲将细胞碎片除去，过去是依靠离心分离的方法，但非常困难。困难。双水相系统可用于细胞碎片以及酶的进一步精制。双水相系统可用于细胞碎片以及酶的进一步精制。2023/6/579病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2023/6/580病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程2023
48、/6/581病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程 要成功地运用两水相萃取的方法，应满足要成功地运用两水相萃取的方法，应满足下列条件：下列条件：欲提取的酶和细胞应分配在不同的相中；欲提取的酶和细胞应分配在不同的相中；酶的分配系数应足够大，使在一定的相体酶的分配系数应足够大，使在一定的相体积比时，经过一次萃取，就能得到高的收积比时，经过一次萃取，就能得到高的收率；率；两相用离心机很容易分离。两相用离心机很容易分离。2023/6/582病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同
49、程度的病理生理过程工程方面的问题工程方面的问题 在进行工业应用时，需考虑达到萃取平衡所需的时在进行工业应用时，需考虑达到萃取平衡所需的时间和两相分离的设备。间和两相分离的设备。在两水相系统中，虽黏度高，但表面张力很低。因而进在两水相系统中，虽黏度高，但表面张力很低。因而进行搅拌时很易分散成微滴，故几秒钟即能达到平衡，且行搅拌时很易分散成微滴，故几秒钟即能达到平衡，且能耗也很少。能耗也很少。两相分离则比较困难，这是由于两相密度差低和当处理两相分离则比较困难，这是由于两相密度差低和当处理匀浆液时，粘度较大。由于粘度较高会引起阻塞，可采匀浆液时，粘度较大。由于粘度较高会引起阻塞，可采用自动排渣的喷嘴
50、分离机。用自动排渣的喷嘴分离机。PEG/盐更适合用重力沉降；盐更适合用重力沉降；PEG/DeX多用离心机多用离心机。2023/6/583病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程五、双水相萃取技术的发展（一）、廉价双水相体系的开发（二）、双水相亲和分配（三）、液体离子交换剂(liquid ion exchanger)如用PEG6000-(H2PO4)4来分离纯化干扰素时，其分配系数可高达170，而杂蛋白的分配系数只有0.04。值为4250，这是一般方法所不能达到的。2023/6/584病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体