(生化工程课件)有机溶剂萃取

萃取--用一种溶剂将产物自另一种溶剂中提取出来，达到浓缩和提纯的目的18有机溶剂萃取萃取--用一种溶剂将产物自另一种溶剂中提取出来，达到浓缩和提1

特点（1） 萃取过程有选择性（2） 能与其它步聚相配合（3） 通过相转移减少产品水解（4） 适用于不同规模（5） 传质快（6） 毒性与安全环境问题特点2溶剂体积为样品溶液的30％～35％。振荡几次打开活塞Gas蒸气逸出（也叫放气）溶剂体积为样品溶液的30％～35％。振荡几次打开活塞Gas蒸3絮状物（乳化）有机相水相水相和絮状物静置分层激烈振摇1～2min絮状物有机相水相水相和絮状物静置分层激烈振摇4有机相3～5次有机相3～5次518.1分配定律18.1分配定律6如为稀溶液，可用浓度代替活度

分配系数K＝C1/C2＝萃取相浓度/萃余相浓度应用前提条件（1）稀溶液（2）溶质对溶剂互溶没有影响（3）必须是同一分子类型(生化工程课件)有机溶剂萃取7青霉素的分配平衡青霉素的分配平衡818.1.2弱电解质在有机溶剂-水相间的分配平衡18.1.2弱电解质在有机溶剂-水相间的分配平衡9在有机相中，物质不发生缔合而成单分子形式，则单分子化合物的浓度符合分配定律

K0

＝[AH]/[AH]（18－４a）K0

＝[B]/[B]（18－４b）在有机相中，物质不发生缔合而成单分子形式，则单分子化合物的浓10用分析方法不能单独测定水相中游离酸及游离碱浓度，只能测定游离酸和其负离子或游离碱和其正离子浓度的总浓度。K0

＝[AH]（Kp+[H+]）（18－5a）

c.[H+]K0

＝[B]（Kp+[H+]）（18－5b）

c.[H+]式中c为用分析方法测得的水相中物质的总浓度c＝[AH]+[A-]（18－6a）

c＝[B]+[BH+]（18－6b）

用分析方法不能单独测定水相中游离酸及游离碱浓度，只能测定游离11由（18－5）解出[AH]

和[B],可得有机相中物质浓度与水相中总浓度及pH之间的关系

[AH]＝K0

.c[H+]（18-7a）

（Kp+[H+]）[B]＝K0

.c[H+]

（Kp+[H+]）

（18-7b）由（18－5）解出[AH]和[B],可得有机相中物质浓度12K与pH之间的关系

[H+]K=

K0

Kp+[H+]

（18-8a）

KpK=

K0

Kp+[H+]

（18-8ｂ）溶质在两相的分配决定于溶剂的选择和水相的pH(生化工程课件)有机溶剂萃取1318.2有机溶剂萃取溶剂特性对萃取过程的影响（1） 萃取过程的选择性分离因子（2） 溶剂选择介电常数18.2有机溶剂萃取溶剂特性对萃取过程的影响14除选择萃取能力高，分离程度高以外，操作还要求①溶剂与被萃取的液相互溶度要小，黏度低，界面张力适中，使相的分散和两相分离有利②溶剂的回收和再生容易，化学稳定性好③溶剂的价廉易得④溶剂的安全性好，如闪点高、低毒等除选择萃取能力高，分离程度高以外，操作还要求1518.3水相条件对萃取的影响

1pH2温度3盐析4带溶剂（离子对）18.3水相条件对萃取的影响1pH16pH值一方面影响分配系数弱碱性红霉素，当pH9.8时，在乙酸戊酯与水相（发酵液）间的分配系数为44.7,而在pH5.5时，红霉素在水相（缓冲液）与乙酸戊酯间的分配系数为14.4另一方面对选择性也有影响酸性物质一般在酸性下萃取到有机溶剂，而碱性杂质则成盐而留在水相。如为酸性杂质则应根据其酸性强弱，选择合适的pH，尽可能除去pH值17温度对萃取的影响温度对萃取的影响18盐析加入盐析剂可使产物在水中溶解度降低，而易于转入溶剂中另一反面也能减少有机溶剂在水中溶解度盐析加入盐析剂可使产物在水中溶解度降低，而易于转入溶剂中19带溶剂带溶剂—是指一种物质，能和欲提取的生物物质形成复合物，而易溶于溶剂中，此复合物在一定条件下，又容易分解。带溶剂带溶剂—是指一种物质，能和欲提取的生物物质形成复合物，2018.4

乳化与去乳化乳化是一种液体分散在另一种不相混合的液体中的现象。乳化产生后，会使有机溶剂相和水相分层困难，出现两种夹带即发酵液废液中夹带有机溶剂微滴，意味发酵单位的损失，溶剂相中夹带发酵液微滴，精制困难18.4乳化与去乳化乳化是一种液体分散在另一种不相混合的液21有机溶剂和水一起搅拌时，可能产生两种形式的乳浊液一种是以油滴分散在水中，为O/W型乳浊液；另一种是水以水滴分散在油中，为W/O型有机溶剂和水一起搅拌时，可能产生两种形式的乳浊液22表面活性剂的存在，容易形成乳化剂表面活性剂的存在，容易形成乳化剂23(生化工程课件)有机溶剂萃取2418.4.2乳浊液的稳定条件和乳浊液的类型乳浊液稳定剂和下列因素有关①界面上保护膜是否形成②液滴是否带电③介质的黏度④离子型的表面活性剂，除形成保护膜外，还会使分散相液滴带电荷。如图18-718.4.2乳浊液的稳定条件和乳浊液的类型25(生化工程课件)有机溶剂萃取26(生化工程课件)有机溶剂萃取27(生化工程课件)有机溶剂萃取2818.4.3乳浊液的破坏*（1）过滤和离心分离*（2）加热*（3）稀释法*（4）加电解质*（5）吸附法*（6）顶替法*（7）转型法18.4.3乳浊液的破坏*（1）过滤和离心分离2918.4.4常用的去乳剂在生物合成工业上较常使用的去乳化剂有两种一种是阳离子表面活性剂溴代十五烷基吡啶。另一种为阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠18.4.4常用的去乳剂在生物合成工业上较常使用的去乳化剂3018.5萃取方式和理论收得率的计算工业上萃取操作包括三步骤①混合料液和萃取剂充分混合形成乳浊液，生物物质自料液转入萃取剂中。②分离将乳浊液分成萃取相和萃余相③溶剂回收混合通常在搅拌罐中进行；也可以将料液和萃取剂以很高的速度在管道内混合，湍流很高，为管道萃取；也可利用在喷射泵内涡流混合进行萃取的为喷射萃取。18.5萃取方式和理论收得率的计算工业上萃取操作包括三步骤31对于利用混合-分离器的萃取过程，按其操作方式分类，可以分成单级萃取和多级萃取，后者又分为错流萃取和逆流萃取，也可将错流和逆流结合起来操作对于利用混合-分离器的萃取过程，3218.5.1单级萃取18.5.1单级萃取33(生化工程课件)有机溶剂萃取34

18.5.2多级错流萃取18.5.2多级错流萃取35(生化工程课件)有机溶剂萃取36(生化工程课件)有机溶剂萃取37(生化工程课件)有机溶剂萃取3818.5.3多级逆流萃取18.5.3多级逆流萃取39(生化工程课件)有机溶剂萃取40(生化工程课件)有机溶剂萃取41(生化工程课件)有机溶剂萃取4218.5.4萃取计算诺模图18.5.4萃取计算诺模图43(生化工程课件)有机溶剂萃取44(生化工程课件)有机溶剂萃取45(生化工程课件)有机溶剂萃取46(生化工程课件)有机溶剂萃取47(生化工程课件)有机溶剂萃取4818.6离子对/反应萃取离子对/反应萃取就是使目标溶质与溶剂通过络合反应，酸碱反应或离子交换反应生成可溶性的复合的络合物，易从水相转移到有机溶剂/萃取系统中。18.6离子对/反应萃取离子对/反应萃取就是使目标溶质与溶49主要有两类萃取剂*（1）有机磷类萃取剂

*（2）胺类萃取剂主要有两类萃取剂50两种情况下，萃取剂都要溶解在稀释剂中。稀释剂的选择A分配系数B选择性C毒性D水溶性E稳定性F黏度和密度G第三相的形成两种情况下，萃取剂都要溶解在稀释剂中。5118.6.2离子对/反应萃取的应用（1）青霉素的萃取18.6.2离子对/反应萃取的应用（1）青霉素的萃取52(生化工程课件)有机溶剂萃取53思考题：1理解概念：分配系数，分离因子，溶解度参数，介电常数，HLB值，萃取因素，带溶剂2生物物质的萃取与传统的萃取相比有哪些不同点？3pH对弱电解质的萃取效率有何影响？4发酵液乳化现象是如何产生的？对分离纯化产生何影响?如何有效消除乳化现象？思考题：1理解概念：分配系数，分离因子，溶解度参数，介电常54萃取--用一种溶剂将产物自另一种溶剂中提取出来，达到浓缩和提纯的目的18有机溶剂萃取萃取--用一种溶剂将产物自另一种溶剂中提取出来，达到浓缩和提55

特点（1） 萃取过程有选择性（2） 能与其它步聚相配合（3） 通过相转移减少产品水解（4） 适用于不同规模（5） 传质快（6） 毒性与安全环境问题特点56溶剂体积为样品溶液的30％～35％。振荡几次打开活塞Gas蒸气逸出（也叫放气）溶剂体积为样品溶液的30％～35％。振荡几次打开活塞Gas蒸57絮状物（乳化）有机相水相水相和絮状物静置分层激烈振摇1～2min絮状物有机相水相水相和絮状物静置分层激烈振摇58有机相3～5次有机相3～5次5918.1分配定律18.1分配定律60如为稀溶液，可用浓度代替活度

分配系数K＝C1/C2＝萃取相浓度/萃余相浓度应用前提条件（1）稀溶液（2）溶质对溶剂互溶没有影响（3）必须是同一分子类型(生化工程课件)有机溶剂萃取61青霉素的分配平衡青霉素的分配平衡6218.1.2弱电解质在有机溶剂-水相间的分配平衡18.1.2弱电解质在有机溶剂-水相间的分配平衡63在有机相中，物质不发生缔合而成单分子形式，则单分子化合物的浓度符合分配定律

K0

＝[AH]/[AH]（18－４a）K0

＝[B]/[B]（18－４b）在有机相中，物质不发生缔合而成单分子形式，则单分子化合物的浓64用分析方法不能单独测定水相中游离酸及游离碱浓度，只能测定游离酸和其负离子或游离碱和其正离子浓度的总浓度。K0

＝[AH]（Kp+[H+]）（18－5a）

c.[H+]K0

＝[B]（Kp+[H+]）（18－5b）

c.[H+]式中c为用分析方法测得的水相中物质的总浓度c＝[AH]+[A-]（18－6a）

c＝[B]+[BH+]（18－6b）

用分析方法不能单独测定水相中游离酸及游离碱浓度，只能测定游离65由（18－5）解出[AH]

和[B],可得有机相中物质浓度与水相中总浓度及pH之间的关系

[AH]＝K0

.c[H+]（18-7a）

（Kp+[H+]）[B]＝K0

.c[H+]

（Kp+[H+]）

（18-7b）由（18－5）解出[AH]和[B],可得有机相中物质浓度66K与pH之间的关系

[H+]K=

K0

Kp+[H+]

（18-8a）

KpK=

K0

Kp+[H+]

（18-8ｂ）溶质在两相的分配决定于溶剂的选择和水相的pH(生化工程课件)有机溶剂萃取6718.2有机溶剂萃取溶剂特性对萃取过程的影响（1） 萃取过程的选择性分离因子（2） 溶剂选择介电常数18.2有机溶剂萃取溶剂特性对萃取过程的影响68除选择萃取能力高，分离程度高以外，操作还要求①溶剂与被萃取的液相互溶度要小，黏度低，界面张力适中，使相的分散和两相分离有利②溶剂的回收和再生容易，化学稳定性好③溶剂的价廉易得④溶剂的安全性好，如闪点高、低毒等除选择萃取能力高，分离程度高以外，操作还要求6918.3水相条件对萃取的影响

1pH2温度3盐析4带溶剂（离子对）18.3水相条件对萃取的影响1pH70pH值一方面影响分配系数弱碱性红霉素，当pH9.8时，在乙酸戊酯与水相（发酵液）间的分配系数为44.7,而在pH5.5时，红霉素在水相（缓冲液）与乙酸戊酯间的分配系数为14.4另一方面对选择性也有影响酸性物质一般在酸性下萃取到有机溶剂，而碱性杂质则成盐而留在水相。如为酸性杂质则应根据其酸性强弱，选择合适的pH，尽可能除去pH值71温度对萃取的影响温度对萃取的影响72盐析加入盐析剂可使产物在水中溶解度降低，而易于转入溶剂中另一反面也能减少有机溶剂在水中溶解度盐析加入盐析剂可使产物在水中溶解度降低，而易于转入溶剂中73带溶剂带溶剂—是指一种物质，能和欲提取的生物物质形成复合物，而易溶于溶剂中，此复合物在一定条件下，又容易分解。带溶剂带溶剂—是指一种物质，能和欲提取的生物物质形成复合物，7418.4

乳化与去乳化乳化是一种液体分散在另一种不相混合的液体中的现象。乳化产生后，会使有机溶剂相和水相分层困难，出现两种夹带即发酵液废液中夹带有机溶剂微滴，意味发酵单位的损失，溶剂相中夹带发酵液微滴，精制困难18.4乳化与去乳化乳化是一种液体分散在另一种不相混合的液75有机溶剂和水一起搅拌时，可能产生两种形式的乳浊液一种是以油滴分散在水中，为O/W型乳浊液；另一种是水以水滴分散在油中，为W/O型有机溶剂和水一起搅拌时，可能产生两种形式的乳浊液76表面活性剂的存在，容易形成乳化剂表面活性剂的存在，容易形成乳化剂77(生化工程课件)有机溶剂萃取7818.4.2乳浊液的稳定条件和乳浊液的类型乳浊液稳定剂和下列因素有关①界面上保护膜是否形成②液滴是否带电③介质的黏度④离子型的表面活性剂，除形成保护膜外，还会使分散相液滴带电荷。如图18-718.4.2乳浊液的稳定条件和乳浊液的类型79(生化工程课件)有机溶剂萃取80(生化工程课件)有机溶剂萃取81(生化工程课件)有机溶剂萃取8218.4.3乳浊液的破坏*（1）过滤和离心分离*（2）加热*（3）稀释法*（4）加电解质*（5）吸附法*（6）顶替法*（7）转型法18.4.3乳浊液的破坏*（1）过滤和离心分离8318.4.4常用的去乳剂在生物合成工业上较常使用的去乳化剂有两种一种是阳离子表面活性剂溴代十五烷基吡啶。另一种为阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠18.4.4常用的去乳剂在生物合成工业上较常使用的去乳化剂8418.5萃取方式和理论收得率的计算工业上萃取操作包括三步骤①混合料液和萃取剂充分混合形成乳浊液，生物物质自料液转入萃取剂中。②分离将乳浊液分成萃取相和萃余相③溶剂回收混合通常在搅拌罐中进行；也可以将料液和萃取剂以很高的速度在管道内混合，湍流很高，为管道萃取；也可利用在喷射泵内涡流混合进行萃取的为喷射萃取。18.5萃取方式和理论收得率的计算工业上萃取操作包括三步骤85对于利用混合-分离器的萃取过程，按其操作方式分类，可以分成单级萃取和多级萃取，后者又分为错流萃取和逆流萃取，也可将错流和逆流结合起来操作对于利用混合-分离器的萃取过程，8618.5.1单级萃取18.5.1