生化分离技术期末复习

生化分图技术复习

一、绪论

1、食品分离过程的特点:

①分离对象种类多，性质复杂。

②产品质量与分离过程密切相关。

③产品要求食用安全。

④分离对象在分离过程易腐败。

2、对目标成分,要了解目标成分的性质，即相对分子量、化学结构、理化性质、

电荷性、热敏性以及生物活性等基础性资料对确定分离方法的选择起决定性作用。

3、生物分离一般过程

预处理、提取（初步分离）、精制（高度纯化）、成品制作。

（胞外产物）

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i（胞内产物）i

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图1」生物工业下爵技术一也之过程1闻

①预处理:不溶物的去除

方法：过滤、离心、细胞破碎

目的：提高产物浓度和质量

。产物分离

方法：离子交换吸附、萃取（溶剂萃取，反微团萃取，超临界流体萃取，双水相

萃取）

目的：进行初分，可提高产物浓度和质量

③产品的纯化

方法：色谱、电泳、沉淀

目的：具有产物的高选择性和杂质的去除性

④产品的精制

方法：结晶、干燥

4、生物工业下游技术的目标：

①分离提取适合纯度的所需目的物

②相对最低的成本

⑶消灭或减少对环境损害

5、分离技术

概念：把具有不同性质的物质分开。

功能：提取、澄清或净化、浓缩、干燥和回收等

目的：提纯、去杂

6、分离技术分类

①机械分离：沉降、离心、过滤

②传质分离（指在分离过程中，有物质传递过程的发生）

A.平衡分离过程：蒸发、蒸储、结晶、干燥、萃取、浸提、吸附丁离子交换

B.速率控制分离过程（膜分离、场分离）：反渗透、超滤、液膜、电渗析、电泳、

色谱分离

二、发酵液预处理

1、发酵液预处理的目的：

①改变悬浮液中固体粒子的物理特性

②使某些可溶性胶状物质变成不溶性粒子

⑶改变液体的某些物理性质，以利于后续工作的进行

2、发酵液特性:

①发酵产物浓度较低

②悬浮物颗粒小

⑶固体粒子具有可压缩性

④液相粘度大

⑹性质不稳定

⑥容易被使产物分解的杂菌污染

3、发酵液特性的改变方法：

①降低液体粘度（加快滤速）

a.加水稀释

b.加热升温

②调整pH（改变菌体和蛋白质的带电性质，从而改变其过滤特性）

对于氨基酸、蛋白质等两性物质的提取，采用等电点沉淀法

③凝聚与絮凝（使大分子物质聚集成较大的颗粒，提高过滤速率与滤液质量）

a.凝聚作用：向胶体悬浮液中加入某种电解质，使胶体体系不稳定，形成凝聚体,

颗粒比较细小（硫酸铝、氯化铝）

b.絮凝作用：加入絮凝剂，形成粗大的絮凝体（聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺）

④加入助滤剂

疏松滤饼，提高过滤速度（硅藻土、纤维素）

⑤加吸附剂或加盐（形成庞大的凝胶，吸附悬浮粒子）

3、高价无机离子的去除

①Ca2+与草酸反应，生成草酸钙沉淀

②三聚磷酸络合Mg2+

③黄血盐与Fe2+反应可以生成普鲁士兰沉淀

4、杂蛋白的去除

①沉淀法（酸性与阴离子，碱性与金属离子）

②变性法（加热、调pH值、加有机溶剂或表面活性剂）

③吸附法（加入吸附剂或沉淀剂）

5、固液分离过程常分为两类：沉降浮选和过滤

6、处理发酵液主要采用过滤和离心的方法（固液分离最常用的方法）。

7、对于浓度较小，粒径较大，硬度较强的不溶物，可采用过滤方法分离。

概念：通过固体支承物或过滤介质截留固形物

分类：①澄清过滤的过滤介质为硅藻土等,过滤前，现有过滤介质形成滤层，在

进行过滤。

②滤饼过滤的介质为滤布,滤层由悬浮液中的固体颗粒堆积而成。

过滤设备的分类：

①重力过滤自然过滤

②加压过滤板框过滤

③真空过滤真空过滤器

④离心过滤离心过滤器

过滤操作分类：

①恒压过滤

②恒速过滤

③变速一变压过滤

8、当固体颗粒细小、溶液粘度大而难以过滤时，离心操作往往十分有效。离心

会离是在离心场中使不同密度的固体颗粒加速沉降的分离过程。

9、当静置悬浮液时，密度较大的固体颗粒在重力作用下逐渐下沉，这一-过程称

为沉降。沉降速度与粒子的密度、颗粒直径、液体的密度和黏度以及离心力有关。

10、离心式沉降分离分类：

①离心沉睡:利用悬浮液或乳浊液中密度不同的组分在离心力场中迅速沉降分层,

实现固液分离

②皿型:使悬浮液在离心力场作用下产生的离心力压力，作用在过滤介质上，

使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现固

液分离。

11、结论

①生物分离工业首先要去除不溶物；

②离心和过滤是去除不溶物的主要方法③

③大的、硬的不溶物可用过滤方法去除；一些小的、难过滤的固体颗粒可用离心

分离

④对于大部分发酵液，助滤剂或者其它预处理方法有利于过滤，但也有没有效果

的

三、微生物细胞破碎

1、细胞破碎的目的:破坏细胞外围，使细胞内物质释放出来。细胞破碎关键

是细胞壁的破碎。

表4-2地胞破碎方法分类

分类作用机理适应性

可达较百砺率，%较大篇换操作，大

珠磨法固体菊切作用

分不目的产•魁失话，浆液分离困难

机--------

可达较富破碎事.可太短模捶作，不适

高压匀菜就液体第班作用

金卷状幅和草堂期性普

械一

对酵母育效果较差，籁碎过程升售圜烈，

超声破碎就液体剪切作用

不适合大规模操作

法*•—I-1■,,

破碎率高.活性保生?季商，对冷毒钛序

X・press法固体剪切作用

目的《物不适应

具育高度专一性，条件SL和.净液身分

醉溶法作用

离，常震价格高，说用性差__________

非具一定选骞性，泵融易分离;应丽而屋

化学海透茂改变细隗新渗透性

机较保，通用性差

渗透压法整透压刷激改变

械破碎率较低.磬与其信方法结合使用

破岸享莪底.东适仁君冷冻钱建的目的

法冻结融化范反复冻结-融化

产物

条件变化剧看.易耳起大分子物质失落

干燥法改变细。渗透性■

2、破碎机制:

①压缩撞击破碎

②剪切破碎

③化学渗透

3、常用破碎方法：

①珠磨法（固体剪切法）细胞悬液与极细的玻璃珠、石英砂、氧化铝等研

磨剂（直径〈1mm）一起快速搅拌或研磨。利用组织与细胞之间相互碰撞、

剪切使细胞破碎。使用高速组织捣碎机、Braun均浆机、胶体磨。

②高压匀浆法（液体剪切法）高压细胞悬液通过可一调节放料速度的针形阀，

突然减压和高速撞击破碎细胞。

匀浆法与珠磨法比较

珠磨法匀浆法

操作参数少，易确定操作参数多，需凭经验

温度控制难温度控制较容易

破碎率较低，需多次循环一次破碎率高

适用范围小适合各种菌

③超声破碎法（液相剪切破碎法）在超声波下,液体产生空化作用，空穴的

形成、增大和闭合产生极大的冲击波和剪切力使细胞破碎。

④酶逐法利用酶反应破坏细胞壁上的特殊键，达到破壁的目的。

a.外加酶法

优点：选择性释放产物，条件温和，细胞外形完整。

缺点：酶价格较高，破壁成本高，专一性强，不通用，产物抑制，限

制酶充分发挥作用。

b.自溶法：通过改变外界环境条件，诱发菌体制省市繁溶胞酶。

优点：成本低，可用于生产。

缺点：可能破坏目的物，料液粘度增加，过滤困难。

⑸化学渗透法利用化学试剂改变细胞壁或膜的通透性,是目的物渗出。

用于改变细胞透性的化学试剂：

a.酸碱调节溶液pH改变蛋白质电荷性质，使其易溶于液相。

b.表面活性物质促使细胞某些组份溶解，有助于细胞破碎。

c.EDTA螯合剂对于革兰氏阴性菌的细胞外层膜有破坏作用

d.有机溶剂（常用甲苯）溶解细胞壁中的脂类，使细胞壁溶胀，进而使细胞破

碎。

e.变性剂（盐酸脏、JK）可以改变细胞壁上某些疏水性物质的溶解性能，使之溶

于水，从而改变细胞壁的通透性。

f.儿种试剂配合使用，效果更佳。

®其他

X-press法，渗透压法，反复冻结一融化法，干燥法

四、沉淀分离

1、沉析

①利用沉析剂使所需提取的生化物质或杂质在溶液中的溶解度降低而形成无定

形固体沉淀的过程。

②基本原理：根据不同物质在溶剂中的溶解度不同而达到分离的目的

2、一般沉析操作的过程：

♦在经过滤或离心后的样品中加入沉析剂；

♦沉淀物的陈化，促进晶体生长；

♦离心或过滤，收集沉淀物；

3、在生物大分子制备中最常用的儿种沉淀方法是:

⑴中性盐沉淀（盐析法）：多用于各种蛋白质和酶的分离纯化。

⑵有机溶剂沉淀：多用于蛋白质和酶、多糖、核酸以及生物小分子的分离纯化。

⑶选择性沉淀（热变性沉淀和酸碱变性沉淀）：多用于除去某些不耐热的和在一

定pH值下易变性的杂蛋白。

⑷等电点沉淀：用于氨基酸、蛋白质及其他两性物质的沉淀，但此法单独应用

较少，多与其他方法结合使用。

⑸有机聚合物沉淀：是发展较快的一种新方法主要使用PEG聚乙二醇作为沉淀

剂

4、盐析沉淀法

①在溶液中加入中性盐使生物大分子沉淀析出的过程称为“盐析”。

②中性盐沉淀蛋白质的基本原理

A、无机离子与蛋白质表面电荷中和，形成离子对，部分中和了蛋白

质的电性，使蛋白质分子之间的排斥力减弱，从而能够相互靠拢；

B、中性盐的亲水性大，使蛋白质脱去水化膜，疏水区暴露，由于疏

水区的相互作用导致沉淀；

③“盐溶”现象一低盐浓度下，蛋白质溶解度增大（分子在等电点时，容易相互

吸引聚合成沉淀，加入盐离子会破坏这些吸引力。）

“盐析”现象一高盐浓度下，蛋白质溶解度下降

④K,盐析法：在一定pH和温度下，改变体系离子强度进行盐析的方法；常用于

提取液的前处理。

B盐析法：在一定离子强度下，改变pH和温度进行盐析；常用于初步的

纯化。

⑤混合蛋白质盐析方法

A、Ks分段盐析：在一定温度和pH条件下（b-为常数），通过改变离

子强度的方法使不同的蛋白质分离；

B、b-分段盐析：在一定的盐和离子强度的条件下（Ks、离子强度I

为常数），通过改变温度或pH值使不同物质分离。

⑥中性盐的选择：

a.溶解度大

b.分离效果好

c.不易引起变性

d.价格便宜，废液不污染环境

。盐析操作要点

a.盐的种类及选择，可使用的中性盐有：（NHJSO」（最广泛）Na2S0„

MgSOtNaCl

b.盐析范围的确定:可采用盐浓度对蛋白质沉淀量的盐析曲线测得。

c.盐的加入方式

d.Pro的原始浓度：稀的蛋白质溶液，不仅消耗大量中性盐，对Pro回

收也有影响

⑧盐析的影响因素：

a.溶质种类的影响：K,和B值

b.溶质浓度的影响：蛋白质浓度大，盐的用量小，但共沉作用明显，分辨

率低；蛋白质浓度小，盐的用量大，分辨率高。

c.pH值：影响蛋白质表面净电荷的数量，通常调整体系pH值，使其在pl

附近；

d.盐析温度：大多数情况下，高盐浓度下，温度升高，其溶解度反而下降；

5、有机溶剂沉淀

①概念:在含有溶质的水溶液中加入-定量亲水的有机溶剂，降低溶质的溶解度,

使其沉淀析出。

②原理：

a.降低了溶质的介电常数，使溶质之间的静电引力增加，从而出现聚集现象，导

致沉淀。

b.有机溶剂的水合作用，降低了自由水的浓度，降低了亲水溶质表面水化层的厚

度，降低了亲水性，导致脱水凝聚。

③常用的有机溶剂沉析剂：乙醇、丙酮

④有机溶剂沉析的特点：

3分辨率高；

♦溶剂容易分离，并可回收使用；

3产品洁净；

♦容易使蛋白质等生物大分子失活；

3应注意在低温下操作；

⑥成本高

⑤溶剂选择：

⑥介电常数要小

⑥致变性作用要小（甲醇）

⑥毒性要小、挥发性适中

⑥水溶性要好

⑥影响有机溶剂沉析的主要因素：

⑥温度：低温有利于防止溶质变性；有利于提高收率（溶解度下降）；

令搅拌速度：散热

3溶液pH值:原则是避免目标蛋白与杂质带有相反的电荷，防止共沉现象。

令离子强度:离子强度低有利于沉析，o.oro.05mol/L

3样品浓度：0.5~2%

稀：溶剂用量大，回收率低，但共沉淀作用小

浓：节省溶剂用量，共沉作用强，分辨率低

令金属离子的助沉析作用：Zn\Ca2t

6、等电点沉淀法

①概念：调节体系pH值，使两性电解质的溶解度下降，从溶液中析出的操作称

为等电点沉淀。

②注意：

⑥由于在等电点附近，溶质仍然有一定的溶解度，等电点沉淀法往往不能获

得高的回收率，因此等电点沉淀法通常与盐析、有机溶剂沉淀法联合使用

⑥由于无机离子的影响，蛋白质的等电点通常会发生“漂移”，阳-高，阴-

低

◎溶质的稳定性

⑥盐析效应

五、萃取分离

1、基取指任意两相之间的传质过程。

2、溶剂萃取:

①原理:利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的产物）溶解度的不同，

从而达到分离的目的。

②溶解过程：

a.溶质B各质点的分离——吸收能量

b.溶剂A在溶质B的作用下形成可容纳B质点的空位——吸收能量

c.溶质质点B进入溶剂A形成的空位——放出能量

③“相似相溶”原理：

分子之间可以有两方面的相似：

一是分子结构相似，如分子的组成、官能团、形态结构的相似；

二是能量（相互作用力）相似，如相互作用力有极性的和非极性的之分，两种物

质如相互作用力相近，则能互相溶解。

④从料液中提取出来的物质称为洛质；

用来萃取产物的溶剂常称为萃取剂；

溶质转移到萃取剂中与萃取剂形成的溶液称为萃取液;

被萃取出溶质后的料液称萃余液。

⑤分配定律:在一定温度一定压力的条件下，溶质分配在两个互不相溶的溶剂

中，达到平衡时溶质在两相中的浓度之比为一常数，这个现象即为分配定律，比

例常数为分配系数。

K=y/x

Y----平衡时溶质在轻相中的浓度

X------平衡时溶质在重相中的浓度

弱酸或弱碱性溶质在水相中存在电离现象会影响两相中的分配平衡。

⑥改变水相的特性（以改善萃取操作）：

1）改变溶质的离子对

2）改变水相的pH值，降低溶质的离子化程度

⑦在含有两个及两个以上的溶质时，萃取剂对溶质A和B分离能力的大小可用

分离因数（B）来表征：B越大，A、B的分离效果越好，即产物与杂质越容易分

离。

3、工业萃取方式

①操作步骤

混合（传质过程）分的（液液分离）溶剂回帙f

②工业萃取的流程组成：

a.混合器（如搅拌混合器）

b.分离器（如碟片式离心机）

c.溶剂回收装置（如蒸储塔）

③方法：

a.单级萃取，使用一个混合器和一个分离器

溶质在萃取相和萃余相中溶质的数量的比值为萃取因子或萃取系数

b.多级萃取是工业生产最常用的萃取流程

-分离效率高

-产品回收率高

-溶剂用量少

1）多级错流萃取

每级均加新鲜溶剂，故溶剂消耗量大，得到的萃取液产物平均浓度较稀，但萃取

较完全。

2）多级逆流萃取

料液走向和萃取剂走向相反，只在最后一级中加入萃取剂，萃取剂消耗少，萃取

液产物平均浓度高，产物收率最高。

c.微分萃取

在一个萃取器内，分散的和连续的两相（料液和萃取剂）逆向流动，完成物质交

换。

4、乳化

①概念：一种液体（分散相）分散在另一种不相混溶的液体（连续相）中的现象。

②破乳方法：

1）过滤或离心分离破乳法，

2）化学法（加电解质中和离子型乳浊液的电荷）

3）物理法（加热、稀释、吸附等）

4）顶替法（加入表面活性更大，但因其C链较短难以形成坚固的保护膜的物质，

取代界面上的乳化剂，如戊醇）

5）转型法（如在0/W中加入亲油性乳化剂，使乳化液有生成W/0的倾向，但又

不稳定，从而达到破乳目的）

5、«

①概念：固液萃取的通称。用萃取剂S自固体B中溶解某一种（或多种）溶质A

的单元操作过程。

②相平衡关系：溶液相中的溶质浓度与包含于固体相中溶质浓度之间的关系。

平衡的条件是两者浓度相等；只有溶液相的溶质浓度小于固体相中溶液中溶质

浓度，浸取过程才能发生。

③影响浸取因素：

a.固体物质的颗粒度大小，固体颗粒度越小，固液两相接触界面越大，扩散

速率越大，传质速率越高，浸出效果好

b.溶剂的用量及浸取次数，少量多次原则

c.温度，提高浸取操作温度增大了溶质的溶解度，降低了溶液的粘度，有利

于传质的进行。

d.浸取的时间，一般来说浸取时间越长，扩散越充分，有利于浸取。

e,搅拌，搅拌强度越大，越有利于扩散的进行

f.溶剂的pH,根据需要调整萃取剂的pH,有利于某些有效成份的提取

④溶剂的选择：相似相溶

1）对目的物质的分配系数降大且对目的物质的选择性高。

2）价格应低廉，无腐蚀性，无毒，闪点高、无爆炸性。

3）在产品中易于去除并且容易回收。

⑤增溶作用

增溶作用是指将不溶或难溶性的生物大分子物质向可溶性瞅分子量较小的生物

物质转变。

⑥固体物料的预处理

(1)破碎，颗粒越细碎，细胞结构破坏愈完全，目标产物就愈能浸取完全。

(2)脱脂，极性溶剂不易从含有油脂的固体物料中浸出目标产物

(3)对含水物料进行干燥，一般非极性溶剂难以从含有多量水分的固体物料中

浸出目标产物

6、双水相萃取

①概念：分离提取生物活性大分子物质的液一液萃取技术

②蛋白质分离不能用普通的有机溶剂的原因：

1)蛋白质多具有亲水性、不溶于有机溶剂。

2)蛋白质在有机溶剂相易变性失活

③特点：

(1)条件温和，保留产物活性

(2)含水量高，表面张力低，耗能少

(3)大分子及小分子萃取

(4)易于放大

(5)影响因素复杂

(6)成本高

。两相系统中如有盐存在，会对大分子在两相中的分配产生较大的影响，这称

为盐效应。

⑤典型双水相系统：聚乙二醇(PEG)/葡聚糖(DEX)

变性淀粉(PPT)/PEG体系

⑥影响分配平衡的因素

(1)聚合物的影响

成相聚合物的疏水性对亲水性物质的分配产生较大的影响。

欲使蛋白质更多分配于上相，应降低PEG平均分子相对质量；相反，欲使蛋白质

更多分配于下相，应增加PEG平均分子相对质量。

疏水性的差异对相的形成和蛋白质的分配很重要

疏水性会随着聚合物分子相对质量的减小而减小。

(2)体系中无机盐离子的影响

a.盐离子的不均匀分配改变两相间电位差

b.高盐浓度引起盐析效应

(3)体系pH的影响

(4)体系温度的影响

(5)体系中微生物的影响

⑦、工艺流程

(1)目的物的萃取

(2)PEG的循环

(3)无机盐的循环

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⑧、应用举例

(1)酶的提取纯化：酶主要分配在上相，菌体在下相或界面

(2)生物活性物质的分析检测

7、液膜分离

①原理：组分主要是依靠在互不相溶的两相间的选择性渗透、化学反应、萃取

和吸附等机理而进行分离。欲分离组分从膜外相透过液膜进入内相而富集起

来。

②分类：

(1)整体液膜

(2)支持液膜：膜相溶液牢固地吸附在支撑体的微孔内

(3)乳化液膜：一种“水-油-水”或“油-水-油”型的双重乳状液高分

散体系

③膜相组成

a.膜溶剂:高分子烷烧、异烷煌类物质，是膜相的基体物质。

b.表面活性剂:液膜技术中稳定油水分界面的最重要的组分

c.流动载体:能对欲提取的物质进行选择性搬运迁移,对选择性和膜的通量

(或分离速度)起决定性作用。分为：鳌合物载体与非螯合物载体

d.膜增强剂：起增加膜的稳定性作用

④与生物膜的相似性：

含有表面活性剂的膜溶剂相当于生物膜的类脂体

液膜中的流动载体即相当于生物膜中的蛋白质载体

⑤分离机制：

a.无载体扩散迁移

(1)单纯扩散迁移

液膜中不含流动载体,仅靠待分离组分在膜中的溶解度和扩散系数的差异，使透

过膜的速度不同而实现的一种液膜分离过程。

(2)内相化学反应促进迁移

在溶质A的接受相中添加能与A反应的试剂通过它们之间不可逆的化学反应，

保持A在内、外相的浓度差，促进其传递，B不能反应，从而达到分离目的。

B.载体促进传递机制在膜相中加入一种可自由流动被称为“载体(carrier)"

的化合物，它能选择性地与外相中的待分离物质结合后透过膜相并将它送入内

水相。

⑥影响液膜分离的因素：

(D液膜乳液的成分:表面活性剂的种类、浓度对液膜的稳定性、渗透速率、

分离效果都有显著的影响。

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

渗透过程的接触面积越大，分离效果也越好。

(3)连续相pH值：连续相pH值决定渗透物的存在形式，在一定pH值下，渗

透物能与液膜中的载体形成配合物而进入膜相。

(4)搅拌强度：搅拌对生成很小的乳液滴有促进作用，为溶质的迁移提供了较大

的膜表面积。

(5)接触时间

⑦工艺流程：

制备液膜——液膜萃取——澄清分离——破乳/解乳化

⑧应用：

液膜分离苯丙氨酸，冶金工业，用乳化液膜对活性酶包封，液膜人工肺，液膜

人工肾，废水处理

8、反胶团萃取

①a.正胶团：

表面活性剂的极性头朝外，疏水的尾部朝内，中间形成非极性的"核"

MRM

b.反胶团:表面活性剂的极性头朝内，疏水的尾部向外，中间形成极性的“核”

②反胶团的优点

■在疏水性环境中的形成极性“水核”具有较强的溶解能力。

■生物大分子由于具有较强的极性，可溶解于极性水核中，防止与外界有

机溶剂接触，减少变性作用。

■可以稳定蛋白质的立体结构,增加其结构的刚性，提高其反应性能。

■具有分子识别并允许选择性透过的半透膜的功能

③反胶团的构造

向非极性溶剂中加入表面活性剂时，如表面活性剂的浓度超过一定的数值时，会

在非极性溶剂内形成表面活性剂的聚集体。

反胶团溶液形成的差键:表面活性剂的存在

④表面活性是由亲水憎油的极性基团和亲油憎水的非极性基团两部分组成的两

性分子

④反胶团的分类：

1）单一表面活性剂反胶团体系：在使用时无须加如助剂的表面活性剂

a.阴离子型表面活性剂，如AOT（丁二酸一2一乙基己基磺酸钠），适用于等电点

较高的、相对分子量较小的蛋白质的分离

b.阳离子型表面活性剂(如CTAB溟代十烷基三甲镀，DAP),适用于等电点较低

的、相对分子量较大的蛋白质的分离

c.非离子型表面活性剂,能分离相对分子量更大的蛋白质

2)混合表面活性剂反胶团体系:是指两种或两种以上表面活性剂构成的体系

3)亲和反胶团体系：除了有组成反胶团的表面活性剂以外，还有具有亲和特征

的助剂

⑤理化特性：

a.临界胶团浓度(CMC):表面活性剂在非极性有机溶剂相中能形成反胶团的

最小浓度

b.反胶团含水率W：水和表面活性剂的浓度之比,W越大，反胶团的半径越大

⑥制备方法：

(1)注入法一将含有蛋白质的水溶液直接注入到含有表面活性剂的非极性

有机溶剂中去

(2)相转移法—把含有表面活性剂的有机相和含有蛋白质的水相接触，一

部分蛋白质缓慢转入有机相

(3)溶解法—将含有反胶团的有机溶液与蛋白质固体粉末一齐搅拌，使蛋

白质进入反胶团中

⑦反胶团萃取分离原理：主要依靠静电相互作用、疏水相互作用、空间位阻作

用为驱动力。

⑧主要影响因素：

(1)水相pH值的影响：

水相的pH是影响反胶团萃取蛋白质的最主要因素。

水相的pH值决定了蛋白质分子表面可电离基团的离子化程度(蛋白质电

性)

增大(pH-PI)值的绝对值促进相转移

(2)水相离子强度的影响

离子强度增大，蛋白质的溶解度降低

(3)助表面活性剂的影响：

加入非离子表面活性剂可以增大反胶团的尺寸，溶解较大相对分子质量

的蛋白质

(4)溶剂体系的影响：

可以调节溶剂体系的极性，改变反胶团的大小，增加蛋白质的溶解度。

（5）表面活性剂种类及浓度的影响

选用有利于增强蛋白质表面电荷与反胶束内表面电荷间的静电作用和增加反胶

束大小的表面活性剂

（6）温度的影响

⑨应用：分离蛋白质混合物，浓缩淀粉酶，直接提取胞内酶，用于蛋白质

的复性

9、超临界流体萃取

①概念：超临界流体萃取是将超临界流体作为萃取溶剂的一种萃取技术，兼有

传统的蒸储和液液萃取的特征

②临界状态是物质的气、液两态能平衡共存的一个边缘状态

超临界状态是高于临界温度和临界压力而接近临界点的状态

超临界流体（SCF）是指物质处于其临界温度和临界压强以上而形成的一种特殊

状态的流体。

③原理：利用超临界流体的特殊性质，使其在超临界状态下，与待分离的物料

接触，萃取出目的产物，然后通过降压或升温的方法，使萃取物得到分离。

④应用：超临界条件下的酶催化反应，纤维素的水解，超临界萃取生物活性物

质，超临界流体中的细胞破碎技术

六、膜分离

1、M：指在•种流体相内或是在两种流体相之间有一层薄的凝聚相物质，它把

流体相分隔为互不相通的两部分，并能使这两部分之间产生传质作用。膜的

厚度应在0.5mm以下

2、膜的特性:Q必须有两个界面

②膜传质有选择性

3、膜分离过程原理:以选择性透膜为分离介质，通过在膜两边施加一个推动力

（如浓度差、压力差或电压差等）时，使原料侧组分选择性地透过膜，以达

到分离提纯的目的。通常膜原料侧称为膜上游,透过侧称为膜下游。

4、膜分离指用天然或人工合成的高分子膜以外加压力或化学位差为推动力，

对双组分或多组分的溶液进行分离、分级、提纯和富集的方法；膜分离法可

用于液相和气相的分离。

渗析（或透析）:用半透膜把容器隔开，膜的一侧是溶液，另一侧是纯水，或者膜

的两侧是浓度不同的溶液。小分子溶质透过膜向纯水侧移动，而纯水透过膜向溶

液侧移动的现象。

5、分类：固态膜和液态膜、天然膜和合成膜、对称膜、不对称膜和复合膜

微孔膜具有较高的渗透性，但选择性较低。

非多孔性膜（均质膜）分离系数较高，但渗透系数较低。

非对称膜用作超滤和反渗透膜。

离子交换膜是一种含带电基团的聚合膜。阴离子交换膜:只能吸附阴离子，

并通过阴离子而阻止阳离子，阳离子交换膜：只能吸附阳离子，并通过阳离

子而阻止阴离子。

液膜：利用液体（成膜剂）把被分离物包裹成为乳化型液膜而被分离。6、从膜功

能上来说，膜分离技术主要包括：微滤（WF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透

（R0）、电渗析（ED）、气体渗透（GP）、膜乳化（FE）及液膜分离

表1膜分离技术的类型及基本特性

翘分离目的透述盼截蹦分透过组分在料液中的含量

微滤溶液脱粒子汽体脱粒子溶液、气体0.02~10qm粒子大量溶剂、少量小分子

溶质'大分子溶质

超渡溶液脱大分子、大分子溶液小分子就1。~200A大分子溶质大量溶剂、少量小分子

脱小分子、大分子分级溶质

反渗透溶剂脱溶质、含小分子溶质溶剂、可被电渗析截l~10A小分子溶质大量溶剂

溶液浓缩流组分

渗析大分子溶质溶液脱小分子、小分子溶质、较小的>0.02u礴附，血液较少组分或溶剂

小分子溶质溶液脱大分子溶质渗析>0.05am截留

电渗析溶液脱小离子、小离子溶质小离子的组分同名离子,大离子和水少量离子组分、少量水

的椭、小离子的分级

气体分离气体混合物分离席案或特气体、较小组分膜中较大组分滁非膜中溶两者都有

魁分懈易溶组分解度高）

渗透蒸发挥发性液体混合物分离腹内易溶解组分或易不易溶解组分或较大少鲫分

挥发组分较难挥发物

孔化液膜液体混合物或气体混合物襁相中高溶斛度组在液膜中难溶解组分少量组分、有机混合物分

分际富如特殊组分脱除分或能反应的组分商中也可是大量组分

7、膜材料的特性：耐压、耐高温、耐酸碱、化学相容性、生物相容性、成本低

8、反渗透:利用反渗透膜只能透过溶剂，克服溶液的渗透压，使溶剂通过反渗

透膜而从溶液中分离出来的过程。例：反渗透法生产精制水

9、超速：利用超滤膜只允许溶剂、无机盐和小分子物质透过，而截留溶液中微

生物等大分子物质或微细粒子，进行分离的物理筛分过程。超滤所用的膜为非对

称性膜。

10、超滤膜孔径稍大，而反渗透操作压力较高。

11、纳滤是具有纳米级孔径且带有电荷的特殊膜过滤。决定了纳滤膜对溶质分离

的两个主要机制：电荷作用和筛分作用。NF膜介于RO与UF膜之间

12、注意问题

①浓差极化:溶液与膜的界面上，溶质逐渐积累，引起溶质从界面向主体液扩

散，使膜透过通量减少。是造成膜污染的主要原因。（降低操作压力，改变流体

速率，减小主题液中溶质浓度，通过搅拌降低膜表面溶质浓度）

②膜的压实

③膜的降解

④膜的结垢

⑤在反渗透浓缩时，为防止膜的压实使渗透流率逐渐降低，反渗透浓缩只能作

低浓度浓缩

⑥膜装置的保护（一是膜分离单元，即膜组件,二是对流体提供压力和流速的

装置，即复。）

七、吸附与离子交换

1、吸附

①吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富

集在吸附剂表面的过程。

②过程：待分离料液与吸附剂混合、吸附质被吸附到吸附剂表面、料液流出、

吸附质解吸回收

③类型及特点

■物理吸附:吸附作用力为分子间引力、无选择性、无需高活化能、吸附

层可以是单层，也可以是多层、吸附和解吸附速度通常较快。

■化学吸附:吸附作用力为化学键合力,需要高活化能、只能以单分子层

吸附，选择性强、吸附和解吸附速度较慢。

2、吸附剂

①活性炭是非极性吸附剂

②大孔网状吸附剂

3、常用的解吸方法

■碱解吸附：成盐

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