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1、第一節(jié) 沉淀法 沉淀是物理環(huán)境的變化引起溶質(zhì)的溶解度降低、生成固體凝聚物的現(xiàn)象。 沉淀措施因產(chǎn)品性質(zhì)不同而不同。 加酸、堿、鹽、有機(jī)溶劑、其它物質(zhì)。,根據(jù)所加入沉淀劑的不同，沉淀法可分為：,鹽析,等電點(diǎn),有機(jī)溶劑,考,一、等電點(diǎn)沉淀法 利用兩性電解質(zhì)在等電點(diǎn)的溶解度最低和不同電解質(zhì)有不同等電點(diǎn)的特性，將兩性電解質(zhì)分離的方法。 通過(guò)加酸或堿調(diào)pHpI，蛋白質(zhì)分子的凈電荷為零，分子聚集在一起。注意：pH過(guò)低，容易引起目標(biāo)蛋白質(zhì)變性。,二、 鹽析沉淀法1.鹽與蛋白質(zhì)溶解度的關(guān)系：(1)鹽溶：鹽低時(shí)，S隨鹽增加而增加；(2)鹽析：鹽高時(shí)，S隨鹽增加而降低；,溶解度與鹽濃度的關(guān)系可用下式表示： logS

2、=KSI S：蛋白質(zhì)的溶解度； I：離子強(qiáng)度； ：常數(shù)，與蛋白質(zhì)種類有關(guān)，與鹽的種類無(wú)關(guān)； KS ：鹽析常數(shù)，與鹽種類有關(guān)，與溫度和pH無(wú)關(guān)；,2.機(jī)理蛋白膠體穩(wěn)定的原因是蛋白質(zhì)顆粒周圍水化膜和電荷的存在。加入鹽，中和表面電荷、破壞水化膜。3.影響鹽析的因素(1)鹽種類：影響KS，KS越大，效果越好(2)鹽析劑用量(3) 溫度和pH：影響值而影響S。尤其是影響相對(duì)溶解度(4) 雜質(zhì),4. 注意事項(xiàng) 鹽 因被提取物種類不同而不同； 雜質(zhì)對(duì)鹽析有影響； 鹽析時(shí)的pH pI（？）； 鹽析產(chǎn)品還需進(jìn)一步純化（？）；,三、有機(jī)溶劑沉淀法利用某些物質(zhì)在有機(jī)溶劑中的溶解度不同而使其分離的方法。1.原理：有機(jī)

3、溶劑能降低溶液的介電常數(shù)，使溶質(zhì)分子間因引力而凝集；或破壞水膜(降低水活度)而溶解度降低；或破壞蛋白質(zhì)的某種鍵，改變其空間結(jié)構(gòu)而使疏水基團(tuán)暴露而析出。優(yōu)點(diǎn)：溶劑易除；缺點(diǎn)：易使蛋白質(zhì)變性；,2.影響有機(jī)溶劑沉淀的因素:溶劑的種類和數(shù)量：丙酮乙醇甲醇沉淀的溫度：溫度越低沉淀越完全。,第二節(jié) 吸附法,在發(fā)酵工業(yè)的下游加工過(guò)程中，吸附法應(yīng)用于發(fā)酵產(chǎn)品的除雜、脫色、有毒物質(zhì)和抗生素的提純精制。,一、吸附法的原理,吸附法是利用吸附劑與雜質(zhì)、色素物質(zhì)、有毒物質(zhì)、產(chǎn)品之間分子引力的差異，從而起到分離的作用。,二、吸附的目的,將產(chǎn)品吸附濃縮于吸附劑上；將雜質(zhì)、色素等需要從發(fā)酵液中去除的物質(zhì)吸附于吸附劑上。,三

4、、吸附法的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：可不用或少用有機(jī)溶劑；操作簡(jiǎn)便、安全、設(shè)備簡(jiǎn)單；生產(chǎn)過(guò)程中pH變化小，適用于穩(wěn)定性較差的生化物質(zhì)。缺點(diǎn)：吸附法選擇性差、收率不高。無(wú)機(jī)吸附劑性能不穩(wěn)定，不能連續(xù)操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大。炭粉等吸附劑影響環(huán)境衛(wèi)生。凝膠類吸附劑、大網(wǎng)格聚合物吸附劑,四、吸附的類型,物理吸附：吸附劑和吸附物通過(guò)分子力(范德華力)產(chǎn)生的吸附。化學(xué)吸附： 化學(xué)吸附是由于吸附劑在吸附物之間的電子轉(zhuǎn)移，通過(guò)化學(xué)鍵作用而產(chǎn)生的，屬于庫(kù)侖力 范圍。離子交換吸附： 吸附劑表面如為極性分子或離子所組成則它會(huì)吸引溶液中帶相反電荷的離子而形成雙電層。這種吸附又稱為極性吸附。,五、吸附劑的基本要求,吸附劑要求顆粒密度小，

5、表面積大，但孔隙也不能太多，否則被吸附物質(zhì)不易被洗脫。吸附劑的顆粒大小要均勻。吸附劑的吸附能力要大，但不能影響洗脫。,六、吸附劑的類型 工業(yè)用吸附劑主要有三類型:1、疏水或非極性吸附劑 適合于從極性溶媒(水)中吸附溶質(zhì)。 代表是活性碳，有疏水性。在極性液中，吸附力：溶質(zhì)溶媒，有環(huán)無(wú)環(huán)。,2、親水或極性吸附劑 適用于從非極性或小極性溶媒中吸附溶質(zhì)。 代表：硅膠，氧化鋁，活性土（鋁硅酸），有酸性、堿性、中性之分。堿性物質(zhì)酸性吸附劑，反之亦然。,3、離子交換樹(shù)脂吸附劑 屬極性吸附劑，與極性吸附劑不同的是，還具有離子交換的性能。,注意：根據(jù)提煉的性質(zhì)選擇恰當(dāng)?shù)念愋汀；钚蕴康倪x擇性差。,七、 影響吸附過(guò)

6、程的因素,1、吸附劑的性質(zhì) 吸附劑的理化性質(zhì)對(duì)吸附的影響很大。吸附劑的性質(zhì)與其原料、合成方法和再生條件有關(guān)。一般要求吸附容量大、吸附速度快和機(jī)械強(qiáng)度好。吸附劑的吸附容量除其它外界條件外，主要與比表面積有關(guān)。比表面大，空隙度高，吸附容量就越大。吸附速度主要與顆粒度和孔徑分布有關(guān)，顆粒度越小，吸附速度就越快，但壓力損失要增大。孔徑適當(dāng)，有利于吸附物向空隙中擴(kuò)散。吸附劑的機(jī)械強(qiáng)度則影響其使用壽命。,2、吸附物的性質(zhì) 有下列一些規(guī)則可用來(lái)預(yù)測(cè)吸附的相對(duì)量。能使表面張力降低的物質(zhì)，易為表面吸附；溶質(zhì)從較易溶解的溶劑中吸附時(shí)，吸附量較少。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)。對(duì)于同系列物

7、質(zhì)，吸附量的變化是有規(guī)則的。如按極性減小的次序排列，次序越在后面的物質(zhì)，極性越低，因而越易為非極性吸附劑所吸附而越難為極性吸附劑所吸附。,3、 溶液pH值的影響 pH值影響某些化合物的離解度。4、溫度的影響 吸附熱越大，則溫度對(duì)吸附的影響越大。5、其它組分的影響 當(dāng)從含有兩種以上組分的溶液中吸附時(shí)，根據(jù)溶質(zhì)的性質(zhì)可以互相促進(jìn)，干擾或互不干擾。一般說(shuō)來(lái)，對(duì)混合物的吸附較純物質(zhì)的吸附為差。,第三節(jié) 離子交換法,離子交換作用：是指一個(gè)溶液中的某一種離子與一個(gè)固體中的另一種具有相同電荷的離子互相調(diào)換位置，即溶液中的離子跑到固體上去，把固體上的離子替換下來(lái)。這里溶液稱流動(dòng)相，而固體稱固定相。用于蛋白質(zhì)、

8、氨基酸、核酸、酶、抗生素的分離。,一、基本原理,離子交換劑通常是一種不溶性高分子化合物，它的分子中含有可解離的基團(tuán)，這些基因在水溶液中能與溶液中的其它陽(yáng)離子或陰離子起交換作用。交換反應(yīng)都是平衡反應(yīng)，但在層析柱上進(jìn)行時(shí)，由于連續(xù)添加新的交換溶液，平衡不斷按正方向進(jìn)行，所以可以把離子交換劑上的原子離子全部洗脫下來(lái)，同時(shí)溶液中的離子全部被交換并吸附在樹(shù)脂上。如果有兩種以上的成分被交換吸著在離子交換劑上，用洗脫液洗脫時(shí)，其被洗脫的能力則決定于各自洗脫反應(yīng)的平衡常數(shù)。離子交換過(guò)程有兩個(gè)階段吸附和解吸附。吸附在離子交換劑上的物質(zhì)可以通過(guò)改變pH使吸附的物質(zhì)失去電荷而達(dá)到解離但更多的是通過(guò)增加離子強(qiáng)度，使加

9、入的離子與被吸附物質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)離子交換劑上的電荷位置，使被吸附物質(zhì)與離子交換劑解開(kāi)。不同物質(zhì)與離子交換劑之間形成電鍵數(shù)目不同，即親和力大小有差異 ，因此只要選擇適當(dāng)?shù)南疵摋l件便可將混合物中的組分逐個(gè)洗脫下來(lái)，達(dá)到分離純化的目的。,二、離子交換的類型按組分：(有機(jī)、無(wú)機(jī))離子交換劑。按性能：(陽(yáng)、陰、兩性、吸附型、選擇型、氧化還原型)離子交換劑。（1）陽(yáng)離子交換劑強(qiáng)酸型: (-R-SO3H)中性:弱酸性:,（2）陰離子交換劑都含有氨基強(qiáng)：季胺鹽-N+(CH3)3;弱：叔-N(CH3)2,、仲(-NHCH3)、伯(-NH2)。（3）兩性離子交換劑交換劑本體上同時(shí)帶有酸性和堿性基團(tuán)。,三、離子交換樹(shù)脂的理

10、化性能1、 對(duì)離子交換樹(shù)脂的一般要求：（1）容量大。（活性基團(tuán)/重量）。 多含活性基團(tuán)；基團(tuán)能完全電離。（2）良好的可逆性。（3）適宜的機(jī)械強(qiáng)度。（4）化學(xué)穩(wěn)定性。,2、離子交換樹(shù)脂的處理、再生、轉(zhuǎn)型、保存（1）處理： 樹(shù)脂浸泡酸處理堿處理液水洗（2）再生： 使用過(guò)的樹(shù)脂恢復(fù)到原狀況的方法（往往只作簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)型處理）。（3）轉(zhuǎn)型： 使樹(shù)脂上帶上使用時(shí)希望的離子。,如：Na型：用氫氧化鈉；H型：用鹽酸處理；NH4+型：用氨水處理；（4）保存：中性鹽保存陰離子交換樹(shù)脂，Cl型較OH穩(wěn)定。陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。Na型穩(wěn)定。,3、交換樹(shù)脂的理化特性（1）顆粒度： 顆粒小，交換速度快，壓力損失較大。（2）含水量：

11、 一般40-60%。,（3）比重：干真密度：干燥狀態(tài)下樹(shù)脂材料本身的比重。干真密度樹(shù)脂的干燥質(zhì)量/減去樹(shù)脂內(nèi)空隙的真體積濕真密度：充分膨脹后樹(shù)脂顆粒本身的比重。濕真密度樹(shù)脂濕重/樹(shù)脂顆粒所占體積視密度：指樹(shù)脂充分吸水膨脹后的堆積密度。視密度樹(shù)脂濕重/樹(shù)脂層的體積（4）膨脹性：因可交換離子不同而不同。,（5）耐磨損強(qiáng)度：樹(shù)脂在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生磨損。（6）耐熱性：有一定的耐熱性能，溫度過(guò)高或過(guò)低，對(duì)強(qiáng)度和容量都會(huì)有影響。 一般：陽(yáng)離子比陰離子樹(shù)脂的耐熱性高，其中鹽型比游離型的耐熱性高。,（7）交換容量：指樹(shù)脂交換能力的大小，是衡量樹(shù)脂性能的重要指標(biāo)。 兩種表示方法：理論(全)交換量：樹(shù)脂的特性決定

12、。工作(操作)交換量：受操作條件、柱長(zhǎng)度、粒度、離子性質(zhì)、濃度、流速、交換基團(tuán)等因素的影響。 一般:弱酸（堿） 強(qiáng)酸（堿）樹(shù)脂 交聯(lián)度越小，交換容量越大,四、影響離子交換速度的主要因素（1）樹(shù)脂顆粒的大小 顆粒越小，單位體積樹(shù)脂的表面積愈大，有利于離子間的接觸，交換速度愈快。（2）樹(shù)脂的交聯(lián)度 在一定條件下，降低樹(shù)脂交聯(lián)度，能提高交換速度。,（3）溶液中離子的濃度當(dāng)溶液中離子的濃度在一定范圍內(nèi)增加時(shí)，能加快交換速度，相反亦然。（4）溫度提高溫度能使固相或液相的擴(kuò)散系數(shù)增大，交換速度增加。（5）離子大小交換小離子的速度較快，交換大離子的速度較慢。,（6）離子價(jià) 吸附速度：離子價(jià)小的離子 離子價(jià)大

13、的離子（7）酸堿的強(qiáng)弱交換速度：強(qiáng)酸(堿)性樹(shù)脂 弱酸(堿)性樹(shù)脂 與活性基團(tuán)的解離程度有關(guān)。（8）樹(shù)脂層裝填的松緊度 裝填疏松有利擴(kuò)散，交換速度相應(yīng)也有所提高。,五、離子交換操作方式1、分批法： 交換在一容器中進(jìn)行。2、固定床法：也稱柱過(guò)濾法 交換在動(dòng)態(tài)下進(jìn)行。,為什么分批法不如固定床法好呢？用分批法，因?yàn)榻粨Q受到平衡的限制，樹(shù)脂的飽和度不高。而固定床法，樹(shù)脂的飽和度高（當(dāng)然同樣存在平衡限制的情況），因?yàn)橐后w在流動(dòng)的過(guò)程中，平衡狀態(tài)因新的溶液的流入而逐漸被打破，使離子交換速度加快。,第四節(jié) 萃取法,溶劑萃取法是20世紀(jì)40年代興起的一項(xiàng)化工分離技術(shù)，它是用一種溶劑將產(chǎn)物自另一種溶劑(如水)中

14、提取出來(lái)，達(dá)到濃縮和提純的目的。溶劑萃取法比化學(xué)沉淀法分離程度高，比離子交換法選擇性好，傳質(zhì)快，比蒸餾法能耗低且生產(chǎn)能力大，周期短，便于連續(xù)操作、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等。,新型的萃取技術(shù)超臨界萃取反膠團(tuán)萃取雙水相萃取液膜萃取,一、萃取的原理,利用物質(zhì)在兩種成相的溶劑中溶解度的不同，使所需的目的物質(zhì)從一種溶劑中轉(zhuǎn)移到另一種溶劑中，從而達(dá)到分離純化的目的。溶劑萃取法是以分配定律為基礎(chǔ)的。在萃取中，被提取的溶液稱為料液，其中欲提取的物質(zhì)稱為溶質(zhì)。,分配定律：在恒溫恒壓的條件下，一種物質(zhì)在兩種成相的溶劑（A與B，或上相與下相）的分配濃度之比是一常數(shù)，該常數(shù)稱為分配系數(shù)K。,（一）超臨界流體萃取,1、原 理臨

15、界溫度(Tc) ：當(dāng)氣體的溫度高于某一數(shù)值時(shí)，任何壓縮都不能使它變?yōu)橐后w。 臨界壓力（Pc）：在臨界溫度下，氣體能被液化的最低壓力。 超臨界狀態(tài)：當(dāng)物質(zhì)所處的溫度高于臨界溫度、壓力大于臨界壓力時(shí),超臨界流體：在臨界點(diǎn)(指在臨界溫度Tc和臨界壓力Pc狀態(tài))附近，可以觀察到一些有意義的現(xiàn)象：壓力和溫度的微小變化都會(huì)引起氣體密度的很大變化。隨著向超臨界氣體加壓，氣體密度增大達(dá)到液態(tài)性質(zhì)，這種狀態(tài)的流體稱為超臨界流體。其性質(zhì)介于氣體和液體之間。,氣體、液體與超臨界流體特性比較,超臨界萃?。菏褂贸R界流體作為溶劑的萃取方法，就稱為超臨界萃取。超臨界流體的密度為氣體的數(shù)百倍，而其流動(dòng)性和粘度仍接近于氣體，

16、擴(kuò)散系數(shù)大約為氣體的1，而較液體的擴(kuò)散系數(shù)大數(shù)百倍。因此，物質(zhì)移動(dòng)成分配時(shí)，均比其在液體溶劑中要快。將溫度或壓力適宜變化時(shí)，可使其溶解度在I001000倍的范圍內(nèi)變化。一股來(lái)講，超臨界流體的密度越大，其溶解度就越大，反之亦然。也就是說(shuō)，超臨界流體中物質(zhì)的溶解度在恒溫下隨壓力P(PPc時(shí))升高而增大，而在恒壓下，其溶解度隨溫度（TTc時(shí)）增高而下降，這一特性有利于從物質(zhì)中萃取某些易溶解的成分，而超臨界流體的高流動(dòng)性和擴(kuò)散能力，則有助于所溶解的各成分之間的分離，并能加速溶解平衡，提高萃取效率。,二氧化碳的特點(diǎn),二氧化碳在常溫(31.1)時(shí)可以達(dá)到超臨界狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)低溫生產(chǎn)工藝；臨界壓力為7386.6kPa(72.9atm)，易于達(dá)到； 因?yàn)闆](méi)有加入空氣中的氧，不會(huì)因氧化而使制品變質(zhì)；二氧化碳是惰性氣體，沒(méi)有引燃性、爆炸性和比學(xué)反應(yīng)性；二氧化碳無(wú)毒，無(wú)色、無(wú)味，不會(huì)污染制品，也沒(méi)有任何排放的問(wèn)題。超臨界二氧化碳的高擴(kuò)散性、低粘性，使其具有傳質(zhì)快和萃取速度高的優(yōu)點(diǎn)；能選擇性地萃取特定成分；資源充足，價(jià)格低廉，能從萃取物中揮發(fā)掉。,2，超臨界流體萃取的特點(diǎn),二、反膠團(tuán)萃取,反相膠團(tuán)是表面活性劑