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《生物制药工艺学》第4章萃取法
时间:2023-09-29 05:03 点击次数:159

  ;第一节 溶剂萃取法;溶剂萃取法优点: ①操作可连续化,速度快,生产周期短; ②对热敏物质破坏少; ③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大,对设备和安全要 求高,需要各项防火防爆等措施。;一、基本概念;萃取一般指用有机溶剂将物质从水相转移 到有机相的过程。 反萃取(stripping或back extraction)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。;(二)、分配定律;应用分配定律时,须符合下列条件:;在萃取过程中,溶质在两相的分子形式常;(三)、萃取因素;(四)、分离因素;二、溶剂萃取法的基本原理;三、萃取方法和理论收率的计 算;萃取因素E为;例如:;(二)多级错流萃取;;萃余率:;红霉素在pH 9.8时的分配系数(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:;多级逆流萃取;;n级萃取后,萃余率为:;青霉素在0℃和pH2.5时的分配系数(醋酸;若改为二级错流萃取,第一级用1/4体积;第二节 影响溶剂萃取的因素;乳化剂使乳状液稳定与以下因素有关: (1)界面膜形成 (2)界面电荷的影响 (3)介质黏度;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,其它表面活性剂的HLB值就处于这 两种极限值之间。; ;(二)、影响乳状液类型的因素;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O/W型乳状液,亲 油性强的容器易形成W/O型乳状液。;(三)、乳状液的破坏;(四)、常用的去乳化剂;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W/O型,也能破坏O/W型乳状液, 比PPB破乳完全,用量为0.03%~0.05%。 它能降低青霉???提取时随废液的损失,提 高收率。;二、pH的影响;可按下式计算表观分配系数和水相pH的 关系:;三、温度和萃取时间的影响;五、溶剂种类、用量及萃取方式;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:;第三节 萃取过程和溶剂回收 一、混合;3、喷嘴式混和器;二、液-液两相分离 离心机;;(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%)。;三、回收与水部分互溶并 形成恒沸混和物的溶剂;四、回收完全互溶的混和溶剂 并不形成恒沸混和物;第四节 双水相萃取;一、双水相的形成 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; ;二、双水相萃取的基本概念;(二)分配系数;三、影响双水相萃取的因素;(二)成相聚合物浓度 ——界面张力;(三)、电化学分配 ——盐类的影响;(四)、疏水效应;(五)、温度及其它因素;Dextran、FiColl、淀粉、纤维素等高聚物具 有光学活性,它们应该可以辨别分子的D、L 型。因此,对映体分子在上述高聚物相系统 中具有不同的分配特征。同样,一种蛋白质 对D或L型能选择性地结合而富集于一相中, 可将此用于手性分配。例如,在含血清白蛋 白的相系统中,D、L型色氨酸可获得分离。;四、双水相萃取的应用;? 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0.1~1.0。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 2~5mol/L,几乎所有的蛋白质、酶都转 移到上相,下相富含核酸。;五、双水相萃取技术的发展;第五节 反胶束萃取;;一、基本原理;;二、反胶束体系;三、反胶束萃取过程;反胶束相;四、影响因素;? 温度 提高温度可使反胶束排斥水,起浓缩作用 ? 离子强度 降低带电蛋白与反胶束极性基团的相互作用, 并导致高离子强度下反胶束颗粒变小 ? 亲和反胶束萃取 导入亲合配基,提高萃取率和选择性;五、应用举例;第六节 超临界流体萃取法;一、基本原理;流体;利用CO2作为萃取剂主要有以下优点: (1) 二氧化碳超临界温度(Tc=31.06℃)是所 有溶剂中最接近室温的,可以在35~ 40℃的条件下进行提取,防止热敏性物质 的变质和挥发性物质的逸散。;(3)由于CO2无味、无臭、无毒、不可燃、 价格便宜、纯度高、容易获得,使用相对 安全。 (4)CO2是较容易提纯与分离的气体,因此萃 取物几乎无溶剂残留,也避免了溶剂对人 体的毒害和对环境的污染。 (5) CO2扩散系数大而粘度小,大大节省了 萃取时间,萃取效率高。;二、影响超临界流体萃取的因 素;根据萃取压力的变化,可分为3类基本应用: ? 一是高压区的全萃取,高压时,SCF的溶解 能力强,可最大限度地溶解大部分组分; ? 二是低压临界区的脱臭,在临界点附近, 仅能提取易溶解的组分,或除去有害成分; ? 三是中压区的选择萃取,在高低压区之间, 可根据物料萃取的要求,选择适宜压力进 行有效萃取。;(二)温度的影响;(三)、助溶剂;被萃取物;(四)、物料性质的影响;三、超临界萃取的流程;四、在生物制药领域的应用;(一)、提取生物活性物质 植物中提取有效成分,如黄酮、色素等 (二)、超临界流体萃取除杂 去除农药残留等 (三)、超临界流体结晶技术 快速膨胀法:快速降压,物质析出 抗溶剂法:加入超临界流体,降低物质的 溶解度,使之从液体中析出;第一节 溶剂萃取法;溶剂萃取法优点: ①操作可连续化,速度快,生产周期短; ②对热敏物质破坏少; ③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大,对设备和安全要 求高,需要各项防火防爆等措施。;一、基本概念;萃取一般指用有机溶剂将物质从水相转移 到有机相的过程。 反萃取(stripping或back extraction)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。;(二)、分配定律;应用分配定律时,须符合下列条件:;在萃取过程中,溶质在两相的分子形式常;(三)、萃取因素;(四)、分离因素;二、溶剂萃取法的基本原理;三、萃取方法和理论收率的计 算;萃取因素E为;例如:;(二)多级错流萃取;;萃余率:;红霉素在pH 9.8时的分配系数(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:;多级逆流萃取;;n级萃取后,萃余率为:;青霉素在0℃和pH2.5时的分配系数(醋酸;若改为二级错流萃取,第一级用1/4体积;第二节 影响溶剂萃取的因素;乳化剂使乳状液稳定与以下因素有关: (1)界面膜形成 (2)界面电荷的影响 (3)介质黏度;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,其它表面活性剂的HLB值就处于这 两种极限值之间。; ;(二)、影响乳状液类型的因素;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O/W型乳状液,亲 油性强的容器易形成W/O型乳状液。;(三)、乳状液的破坏;(四)、常用的去乳化剂;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W/O型,也能破坏O/W型乳状液, 比PPB破乳完全,用量为0.03%~0.05%。 它能降低青霉???提取时随废液的损失,提 高收率。;二、pH的影响;可按下式计算表观分配系数和水相pH的 关系:;三、温度和萃取时间的影响;五、溶剂种类、用量及萃取方式;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:;第三节 萃取过程和溶剂回收 一、混合;3、喷嘴式混和器;二、液-液两相分离 离心机;;(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%)。;三、回收与水部分互溶并 形成恒沸混和物的溶剂;四、回收完全互溶的混和溶剂 并不形成恒沸混和物;第四节 双水相萃取;一、双水相的形成 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; ;二、双水相萃取的基本概念;(二)分配系数;三、影响双水相萃取的因素;(二)成相聚合物浓度 ——界面张力;(三)、电化学分配 ——盐类的影响;(四)、疏水效应;(五)、温度及其它因素;Dextran、FiColl、淀粉、纤维素等高聚物具 有光学活性,它们应该可以辨别分子的D、L 型。因此,对映体分子在上述高聚物相系统 中具有不同的分配特征。同样,一种蛋白质 对D或L型能选择性地结合而富集于一相中, 可将此用于手性分配。例如,在含血清白蛋 白的相系统中,D、L型色氨酸可获得分离。;四、双水相萃取的应用;? 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0.1~1.0。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 2~5mol/L,几乎所有的蛋白质、酶都转 移到上相,下相富含核酸。;五、双水相萃取技术的发展;第五节 反胶束萃取;;一、基本原理;;二、反胶束体系;三、反胶束萃取过程;反胶束相;四、影响因素;? 温度 提高温度可使反胶束排斥水,起浓缩作用 ? 离子强度 降低带电蛋白与反胶束极性基团的相互作用, 并导致高离子强度下反胶束颗粒变小 ? 亲和反胶束萃取 导入亲合配基,提高萃取率和选择性;五、应用举例;第六节 超临界流体萃取法;一、基本原理;流体;利用CO2作为萃取剂主要有以下优点: (1) 二氧化碳超临界温度(Tc=31.06℃)是所 有溶剂中最接近室温的,可以在35~ 40℃的条件下进行提取,防止热敏性物质 的变质和挥发性物质的逸散。;(3)由于CO2无味、无臭、无毒、不可燃、 价格便宜、纯度高、容易获得,使用相对 安全。 (4)CO2是较容易提纯与分离的气体,因此萃 取物几乎无溶剂残留,也避免了溶剂对人 体的毒害和对环境的污染。 (5) CO2扩散系数大而粘度小,大大节省了 萃取时间,萃取效率高。;二、影响超临界流体萃取的因 素;根据萃取压力的变化,可分为3类基本应用: ? 一是高压区的全萃取,高压时,SCF的溶解 能力强,可最大限度地溶解大部分组分; ? 二是低压临界区的脱臭,在临界点附近, 仅能提取易溶解的组分,或除去有害成分; ? 三是中压区的选择萃取,在高低压区之间, 可根据物料萃取的要求,选择适宜压力进 行有效萃取。;(二)温度的影响;(三)、助溶剂;被萃取物;(四)、物料性质的影响;三、超临界萃取的流程;四、在生物制药领域的应用;(一)、提取生物活性物质 植物中提取有效成分,如黄酮、色素等 (二)、超临界流体萃取除杂 去除农药残留等 (三)、超临界流体结晶技术 快速膨胀法:快速降压,物质析出 抗溶剂法:加入超临界流体,降低物质的 溶解度,使之从液体中析出

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