制药分离工程课件

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1、制药分离工程要点制药分离工程要点题型：题型：填空（填空（5050分分/50/50空）空）讨论（讨论（3030分分/5/5道）道）计算（计算（1010分）分）设计题或判断题（设计题或判断题（1010分）分）第一章第一章 绪论绪论1.1.制药工业制药工业制药工业包括制药工业包括生物制药、化学合成制药和中药制药生物制药、化学合成制药和中药制药。人类防病治病的三大药源：生物药物、化学药物与中药。人类防病治病的三大药源：生物药物、化学药物与中药。生物药物生物药物：是利用是利用生物体生物体、生物组织或其成分，综合应用、生物组织或其成分，综合应用生物学生物学、生物化学、微生物学、免疫学、物理化学和药学等原理

2、、生物化学、微生物学、免疫学、物理化学和药学等原理与方法进行与方法进行加工加工、制造而成的一大类预防、诊断、治疗、制造而成的一大类预防、诊断、治疗制品制品，广，广义的生物药物包括从动物、植物、微生物等生物体中制取的各种义的生物药物包括从动物、植物、微生物等生物体中制取的各种天然生物活性物质天然生物活性物质及其人工合成或半合成的及其人工合成或半合成的天然物质类似物天然物质类似物。如。如纯化胰岛素、甲状腺素、肾上腺皮质激素、脑垂体激素、尿激酶、纯化胰岛素、甲状腺素、肾上腺皮质激素、脑垂体激素、尿激酶、溶菌酶、天冬酰胺酶等，目前应用现代生物制药技术如酶工程技溶菌酶、天冬酰胺酶等，目前应用现代生物制药

3、技术如酶工程技术、细胞工程技术、基因工程技术生产抗生素、氨基酸和植物次术、细胞工程技术、基因工程技术生产抗生素、氨基酸和植物次生代谢产物也获得很大发展。生代谢产物也获得很大发展。- 化学合成药物：一般由化学结构比较简单的化工原料经过化学合成药物：一般由化学结构比较简单的化工原料经过一系列化学合成和物理处理过程（称一系列化学合成和物理处理过程（称全合成全合成），或由已知具有一定基），或由已知具有一定基本结构的天然产物经对化学结构进行改造和物理处理过程制得（称本结构的天然产物经对化学结构进行改造和物理处理过程制得（称半半合成合成）。如磺胺、扑热息痛、诺氟沙星等。）。如磺胺、扑热息痛、诺氟沙星等。-

4、中药：指中国传统医药。常以天然中药：指中国传统医药。常以天然植物药、动物药和矿物植物药、动物药和矿物药为主。随着人们对化学药物的毒副作用的认识和了解，药为主。随着人们对化学药物的毒副作用的认识和了解，“回归自然回归自然”使人们更倾向于采用天然植物药物，从而为中医药发挥其特长提供使人们更倾向于采用天然植物药物，从而为中医药发挥其特长提供了前所未有的机遇。然而，由于中药原料的地域性、组成的复杂性、了前所未有的机遇。然而，由于中药原料的地域性、组成的复杂性、复方配伍的多样性等，再加之生产工艺落后，缺乏科学的、严格的工复方配伍的多样性等，再加之生产工艺落后，缺乏科学的、严格的工艺操作参数及系统的量化指

5、标，致使中药产品质量不稳定，产品仍多艺操作参数及系统的量化指标，致使中药产品质量不稳定，产品仍多是传统的丸、散、膏、丹类剂型，很难满足国际市场的需求。目前中是传统的丸、散、膏、丹类剂型，很难满足国际市场的需求。目前中药在西方草药市场上仅能以食品名义进人，还不能以治疗药物为国际药在西方草药市场上仅能以食品名义进人，还不能以治疗药物为国际社会所接受。社会所接受。2.2.制药过程中的分离技术制药过程中的分离技术-制药过程包括制药过程包括原料药的生产和制剂的生产原料药的生产和制剂的生产两个阶段。两个阶段。-原料药属于制药工业的中间产品，药物制剂是制药工业的终端产品。原料药属于制药工业的中间产品，药物制

6、剂是制药工业的终端产品。 制药工程主要研究原料药的生产过程制药工程主要研究原料药的生产过程，制剂工程主要研究制剂的生产，制剂工程主要研究制剂的生产过程。过程。原料药的生产一般包括两个阶段。原料药的生产一般包括两个阶段。第一阶段是生产的第一阶段是生产的上游过程，该阶段以制药工艺学为理论基础上游过程，该阶段以制药工艺学为理论基础，针对所需合成成分的分子结构、光学构象等要求，制定合理的化学合针对所需合成成分的分子结构、光学构象等要求，制定合理的化学合成或生化合成成或生化合成工艺路线工艺路线和确定出适当的和确定出适当的反应条件反应条件，设计或选用适当的，设计或选用适当的反应器反应器，完成合成反应操作以

7、获得含药物成分产物。，完成合成反应操作以获得含药物成分产物。第二阶段常称为生产的第二阶段常称为生产的下游加工过程下游加工过程。该过程主要是采用适当的。该过程主要是采用适当的分离技术，将药物成分进行分离纯化，分离技术，将药物成分进行分离纯化，以传质分离工程学为理论基以传质分离工程学为理论基础，础，根据药物成分与杂质在根据药物成分与杂质在物理和化学性质方面的差异物理和化学性质方面的差异，如溶解度、带电，如溶解度、带电离子、化学亲和力等的差别，选择合适的离子、化学亲和力等的差别，选择合适的分离方法分离方法，制定合理的工艺，制定合理的工艺流程和操作条件，设计或选择适当的设备，完成分离纯化，使其成为流程

8、和操作条件，设计或选择适当的设备，完成分离纯化，使其成为高纯度的、符合药品标准的原料药高纯度的、符合药品标准的原料药。下游加工过程也即目标产物的提取、浓缩、纯化及成品化等过程。下游加工过程也即目标产物的提取、浓缩、纯化及成品化等过程。是生物技术转化为生产力不可缺少的重要环节。正因为其重要性，人是生物技术转化为生产力不可缺少的重要环节。正因为其重要性，人们将生物技术比喻为一条河流，把们将生物技术比喻为一条河流，把制药分离工程称为下游加工过程制药分离工程称为下游加工过程。3.3.下游加工技术的发展下游加工技术的发展 最早的生物技术可追溯到古老的酿造业，包括酿酒、制造酱油、醋、酸奶、最早的生物技术可

9、追溯到古老的酿造业，包括酿酒、制造酱油、醋、酸奶、干酪等，从干酪等，从1919世纪世纪6060年代起，人们搞清了微生物是引起发酵的原因，开发了年代起，人们搞清了微生物是引起发酵的原因，开发了纯种培养技术，并逐步开发了发酵法生产酒精、丙酮等产品的生产技术，生纯种培养技术，并逐步开发了发酵法生产酒精、丙酮等产品的生产技术，生产以经验为主，称为手工业式的第一代生物技术；产以经验为主，称为手工业式的第一代生物技术； 第二代生物技术产品出现在第二代生物技术产品出现在2020世纪世纪4040年代，随着青霉素、链霉素等抗生年代，随着青霉素、链霉素等抗生素工业生产的扩大、化工单元操作的引进，酿造业逐渐扩展成为

10、发酵产业。素工业生产的扩大、化工单元操作的引进，酿造业逐渐扩展成为发酵产业。产品类型开始增多，不但有初级代谢产物，还出现了次级代谢产物，产品的产品类型开始增多，不但有初级代谢产物，还出现了次级代谢产物，产品的多样性对分离纯化提出了更高的要求，出现了离子交换色谱及电泳技术；多样性对分离纯化提出了更高的要求，出现了离子交换色谱及电泳技术； 20 20世纪世纪7070年代中期以来，随着重组年代中期以来，随着重组DNADNA技术即基因工程技术和细胞融合技技术即基因工程技术和细胞融合技术等现代生物技术的飞速发展，推动了第三代生物技术的发展，使天然存在术等现代生物技术的飞速发展，推动了第三代生物技术的发展

11、，使天然存在的极微量的生物物质得以通过大量细胞培养进行商业规模生产，也使生物产的极微量的生物物质得以通过大量细胞培养进行商业规模生产，也使生物产物从原料到产品的发展，由低成本、高收率地纯化目标产物成为现实。物从原料到产品的发展，由低成本、高收率地纯化目标产物成为现实。4.4.下游加工过程下游加工过程的一般步骤的一般步骤 生物技术下游加工过程有一个基本框架，具有生物技术下游加工过程有一个基本框架，具有四个基本的分离阶段四个基本的分离阶段：（1)1)发酵液的预处理与固液分离发酵液的预处理与固液分离：主要任务是去除发酵液中的固相物：主要任务是去除发酵液中的固相物质，为后继过程提供澄清或洁净的原料液体

12、。质，为后继过程提供澄清或洁净的原料液体。过滤和离心过滤和离心分离是这方分离是这方面的主要单元操作。面的主要单元操作。（2)2)初步纯化初步纯化（或称产物的提取）：主要任务是提高产品的浓度和质（或称产物的提取）：主要任务是提高产品的浓度和质量，量，蒸发、沉淀、萃取和吸附蒸发、沉淀、萃取和吸附是该阶段的典型操作。是该阶段的典型操作。（3 3）高度纯化）高度纯化（或称产物的精制）（或称产物的精制）: :去除与产品有类似化学性质和物去除与产品有类似化学性质和物理性质的杂质，大大提高产品的纯度。理性质的杂质，大大提高产品的纯度。层析、超滤、电泳与沉淀层析、超滤、电泳与沉淀是该是该阶段的有效方法。阶段的

13、有效方法。（4 4）成品加工）成品加工（产品的精制）：常采用（产品的精制）：常采用结晶和干燥结晶和干燥。5.5.下游加工的特点下游加工的特点（1 1）生物产品的）生物产品的稳定性差稳定性差。在高温、。在高温、pHpH、金属离子等环境下会变性，、金属离子等环境下会变性，为满足其生物活性的要求，就增加了分离的难度。为满足其生物活性的要求，就增加了分离的难度。（2 2）培养液是）培养液是多组份的混合物。原料液多组份的混合物。原料液中常存在与目标分子形成难中常存在与目标分子形成难分离的混合物，因此要求利用特殊高效分离技术纯化产品。分离的混合物，因此要求利用特殊高效分离技术纯化产品。（3 3）对最终产品

14、的）对最终产品的质量要求很高质量要求很高。很多情况下，特别是医药产品和。很多情况下，特别是医药产品和作为生物试剂用的产品，与人类生命息息相关，因此对其纯度的要求作为生物试剂用的产品，与人类生命息息相关，因此对其纯度的要求很高。很高。（4 4）原料液中）原料液中目标产物的浓度一般都很低目标产物的浓度一般都很低，提取时所耗费的能量就，提取时所耗费的能量就越越多多，费用也就越高，产品的价格也越高。，费用也就越高，产品的价格也越高。考题考题1 1：下游加工过程的下游加工过程的四大四大步骤步骤？（1 1）发酵液的发酵液的预处理预处理与固液分离与固液分离（2 2）初步纯化初步纯化（3 3）高度纯化高度纯化

15、（4 4）成品加工成品加工考题考题2 2：下游加工下游加工（原料药）（原料药）的特点的特点？（1 1）生物产品的）生物产品的稳定性差稳定性差。（2 2）培养液是）培养液是多组份的混合物多组份的混合物。（3 3）对最终产品的）对最终产品的质量要求很高质量要求很高。（4 4）原料液中目标产物的）原料液中目标产物的浓度一般都很低浓度一般都很低。第二章第二章 固液萃取（浸取）固液萃取（浸取）原理：原理：相似相溶相似相溶目的：选择适宜溶剂和方法，充分浸出原料中有效成分。目的：选择适宜溶剂和方法，充分浸出原料中有效成分。浸取剂选择：浸取剂选择：对溶质溶解度大（用量少）对溶质溶解度大（用量少） 与溶质的沸点

16、差异大（易回收）与溶质的沸点差异大（易回收） 溶质在溶剂中易扩散（粘度小）溶质在溶剂中易扩散（粘度小） 价廉易得，无毒，腐蚀性小（安全）价廉易得，无毒，腐蚀性小（安全）常用常用浸取剂：水、乙醇、丙酮、氯仿、乙醚、脂肪油浸取剂：水、乙醇、丙酮、氯仿、乙醚、脂肪油 辅助剂：酸、碱、表面活性剂、甘油辅助剂：酸、碱、表面活性剂、甘油浸取方法：浸渍、煎煮、渗漉浸取方法：浸渍、煎煮、渗漉浸取强化方法：浸取强化方法：超声提取超声提取 微波辅助微波辅助超声提取（超声提取（20kHz以上）以上）原理：原理：机械、空化、热效应，增大介质分子的运动速度和机械、空化、热效应，增大介质分子的运动速度和穿透力穿透力。机械

17、效应机械效应辐射压强，分子解聚辐射压强，分子解聚空化效应空化效应瞬间高压，破碎细胞瞬间高压，破碎细胞热热 效应效应升温，促溶升温，促溶优点：不需加热、物理过程、溶剂少、效果好优点：不需加热、物理过程、溶剂少、效果好缺点：噪声缺点：噪声微波辅助（常用微波辅助（常用2450MHz2450MHz）特点：特点：仅作用于极性分子仅作用于极性分子（含水才可用）（含水才可用）原理：原理：吸收微波吸收微波细胞内温度升高细胞内温度升高胞内压过大胞内压过大细胞破碎细胞破碎有效成分流出（热效应）有效成分流出（热效应）优点：无温差、迅速、热效率高优点：无温差、迅速、热效率高局限：热稳定物质、吸水性好才可用，选择性差（

18、都溶出）局限：热稳定物质、吸水性好才可用，选择性差（都溶出）要求：要求：被提物适当粉碎、适当溶剂、浓度差、适当搅拌被提物适当粉碎、适当溶剂、浓度差、适当搅拌（本章无考题）（本章无考题）第三章第三章 液液萃取液液萃取原理：原理：溶质在不相溶两相间分配系数不同溶质在不相溶两相间分配系数不同，使溶质向某一相浓缩。，使溶质向某一相浓缩。分类：有机溶剂、超临界、反胶团、双水相等。分类：有机溶剂、超临界、反胶团、双水相等。物理萃取和化学萃取：物理萃取和化学萃取： 物理萃取：溶质根据物理萃取：溶质根据相似相溶的原理在两相间达到分配平衡相似相溶的原理在两相间达到分配平衡，萃取剂与溶质间不发生化学反应。萃取剂与

19、溶质间不发生化学反应。 化学萃取：利用化学萃取：利用脂溶性萃取剂与溶质之间的化学反应生成脂溶脂溶性萃取剂与溶质之间的化学反应生成脂溶性性复合分子实现溶质向有机相的分配。复合分子实现溶质向有机相的分配。 稀释剂：化学萃取中通常用煤油、己烷、四氯化碳和苯等有机稀释剂：化学萃取中通常用煤油、己烷、四氯化碳和苯等有机溶剂溶剂溶解萃取剂，改善萃取相的物理性质溶解萃取剂，改善萃取相的物理性质，此时的有机溶剂称为稀释，此时的有机溶剂称为稀释剂。剂。1 1、有机溶剂萃取、有机溶剂萃取 分配定律分配定律：在恒：在恒T T、P P条件下，溶质在互不相溶的两相中达到条件下，溶质在互不相溶的两相中达到分配平衡时，如果

20、其在两相中的相对分子质量相等分配平衡时，如果其在两相中的相对分子质量相等, ,则其在两相中的则其在两相中的平衡浓度之比为常数，这个常数称为分配常数平衡浓度之比为常数，这个常数称为分配常数。（同种分子同种分子） A=C2/C1= A=C2/C1=萃取相萃取相/ /萃余相萃余相多数情况下，溶质在各相中并非以同一种分子形态存在，特别是化学多数情况下，溶质在各相中并非以同一种分子形态存在，特别是化学萃取中，这时萃取中，这时分配系数常用溶质在两相中的总浓度之比分配系数常用溶质在两相中的总浓度之比来表示。来表示。 m=C2,t/C1,t m=C2,t/C1,t 反萃取反萃取定义：定义： 当完成萃取操作后，

21、为进一步纯化目标产物或便于下一步分离操当完成萃取操作后，为进一步纯化目标产物或便于下一步分离操作的实施，而调节水相条件，将作的实施，而调节水相条件，将目标产物从有机相转入水相目标产物从有机相转入水相的萃取操的萃取操作即为反萃取。作即为反萃取。 弱电解质的分配平衡弱电解质的分配平衡 萃取达到平衡状态时，一方面弱电解质在萃取达到平衡状态时，一方面弱电解质在水相中达到解离平衡水相中达到解离平衡，另一方面未解离的游离电解质在另一方面未解离的游离电解质在两相中达到分配平衡两相中达到分配平衡。弱酸的分配系数为：弱酸的分配系数为：弱碱的分配系数为：弱碱的分配系数为： 结论结论：对于弱酸性溶质，对于弱酸性溶质

22、，PHPH减小，减小，mama增加；酸性条件下萃取效果好。增加；酸性条件下萃取效果好。对于弱碱性溶质，对于弱碱性溶质，PHPH减小，减小，mbmb减小；碱性条件下萃取效果好。减小；碱性条件下萃取效果好。 应用：应用：青霉素萃取：青霉素是较强的青霉素萃取：青霉素是较强的有机酸有机酸，pH pH 值对其分配系数有很大值对其分配系数有很大影响。在影响。在较低较低pH pH 下有利于青霉素在有机相中的分配下有利于青霉素在有机相中的分配，当，当pH pH 大于大于6.06.0时，青霉素几乎完全分配与水相中。时，青霉素几乎完全分配与水相中。红霉素萃取红霉素萃取 ：红霉素是：红霉素是碱性电解质碱性电解质，在

23、乙酸戊酯和，在乙酸戊酯和pH 9.8pH 9.8的水相的水相之间分配系数为之间分配系数为44.744.7，而水相，而水相pH pH 降至降至5.55.5时，分配系数降至时，分配系数降至14.414.4。红霉素红霉素反萃取反萃取：可通过调节：可通过调节pH pH 值实现。红霉素在值实现。红霉素在pH9.4pH9.4的水相中用的水相中用醋酸戊酯萃取，而反萃取用醋酸戊酯萃取，而反萃取用pH5.0pH5.0的水溶液。的水溶液。 有机溶剂的有机溶剂的选择选择由相似相溶的原理，重要的相似是在分子的由相似相溶的原理，重要的相似是在分子的极性极性上。选择与目标产物上。选择与目标产物极性相近的有机溶剂为萃取剂，

24、可以得到较大分配系数。极性相近的有机溶剂为萃取剂，可以得到较大分配系数。 要求：价廉易得（要求：价廉易得（经济经济）；与水相不互溶；容易回收和再利用）；与水相不互溶；容易回收和再利用（环保环保）；毒性低，腐蚀性小（）；毒性低，腐蚀性小（安全安全）；与水相有较大的密度差，且）；与水相有较大的密度差，且粘度小，表面张力适中，相分散和相分离较容易；不与目标产物发生粘度小，表面张力适中，相分散和相分离较容易；不与目标产物发生反应。反应。常用于抗生素类生物产物萃取的有机溶剂有：丁醇等常用于抗生素类生物产物萃取的有机溶剂有：丁醇等醇类醇类、乙酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯和乙酸戊酯等乙酸丁酯和乙酸戊酯等乙酸酯

25、类乙酸酯类以及甲基异丁基甲酮等。以及甲基异丁基甲酮等。化学萃取氨基酸的稀释剂主要有：化学萃取氨基酸的稀释剂主要有：煤油煤油、己烷己烷、异辛烷、正十二烷等。、异辛烷、正十二烷等。乳化现象乳化现象 乳化定义：水（有机溶剂）以乳化定义：水（有机溶剂）以微小液滴形式分散微小液滴形式分散于有机相（水相）中于有机相（水相）中的现象。产生乳化后使有机相和水相的现象。产生乳化后使有机相和水相分层困难分层困难。乳化原因：乳化原因：发酵液中存在蛋白质和固体颗粒发酵液中存在蛋白质和固体颗粒等物质，具有表面活性剂等物质，具有表面活性剂的作用，使有机溶剂（油）和水的表面张力降低，油或水易于以微小的作用，使有机溶剂（油）

26、和水的表面张力降低，油或水易于以微小液滴的形式分散于水相或油相中，形成乳浊液。液滴的形式分散于水相或油相中，形成乳浊液。分类：水包油型（分类：水包油型（O/WO/W型型）乳浊液：）乳浊液：油滴分散于水相油滴分散于水相； 油包水型（油包水型（W/OW/O型型）乳浊液：）乳浊液：水滴分散于油相水滴分散于油相。防止乳化的方法：防止乳化的方法：（1 1）对发酵液进行）对发酵液进行过滤或絮凝沉淀过滤或絮凝沉淀, , 除去蛋白质及固体微粒除去蛋白质及固体微粒（2 2）产生乳化后，采取适当的）产生乳化后，采取适当的破乳手段破乳手段 乳化现象不严重：采用过滤或离心沉降的方法；乳化现象不严重：采用过滤或离心沉降

27、的方法； O/W O/W型乳浊液：加入亲油性表面活性剂型乳浊液：加入亲油性表面活性剂 ； W/O W/O型乳浊液：加入亲水性表面活性剂型乳浊液：加入亲水性表面活性剂。萃取计算萃取计算单级萃取单级萃取溶质的物料衡算式和平衡关系式：溶质的物料衡算式和平衡关系式：y ymxmx得萃取后得萃取后, ,轻重两相溶质在平衡时的浓度轻重两相溶质在平衡时的浓度: :其中其中E E为萃取因子为萃取因子，E=mL/HE=mL/H萃余分率萃余分率萃取分率萃取分率多级错流萃取多级错流萃取萃余率萃余率=1/(1+E)n=1/(1+E)n萃取率萃取率=1-=1-1/(1+E)n=1-=1-1/(1+E)n多级逆流萃取多级

28、逆流萃取萃余率萃余率=(E-1)/(E(n+1)-1)=(E-1)/(E(n+1)-1)萃取率萃取率=1-=(E(n+1)-E)/(E(n+1)-1)=1-=(E(n+1)-E)/(E(n+1)-1)第三章第三章 例题例题原料原料xF=0.2xF=0.2，k=40(k=40(相平衡系数相平衡系数) )，原料液，原料液流量流量H=0.5mH=0.5m /s/s，溶剂流量，溶剂流量L=0.03mL=0.03m /s/s，萃，萃取率取率=96%=96%，多级逆流萃取需几级？，多级逆流萃取需几级？解：萃取因子解：萃取因子E=mL/H=40E=mL/H=400.030.030.5=2.40.5=2.4

29、=(E(n+1)-E)/(E(n+1)-1)=96% =(E(n+1)-E)/(E(n+1)-1)=96% n=3.09 n=3.09 需需4 4级级考题考题3 3 ：液液萃取的原理？：液液萃取的原理？溶质在不相溶两相间溶质在不相溶两相间分配系数不同分配系数不同，使溶，使溶质向某一相浓缩。质向某一相浓缩。考题考题4 4 ：多级逆流萃取的计算？多级逆流萃取的计算？萃余率萃余率=(E-1)/(E(n+1)-1)=(E-1)/(E(n+1)-1)萃取率萃取率=1-=(E(n+1)-E)/(E(n+1)-1)=1-=(E(n+1)-E)/(E(n+1)-1)其中，其中，E=mL/HE=mL/H第四章第

30、四章 超临界萃取（超临界萃取（SFESFE）超临界流体的特性：超临界流体的特性：超临界流体的超临界流体的密度近似于液体密度近似于液体。黏度接近于气体黏度接近于气体。扩散系数比液体大扩散系数比液体大。临界点附近，临界点附近，T T、P P的微小变化都会导致流体密度的显著变化的微小变化都会导致流体密度的显著变化，导致溶，导致溶解度相应地变化。解度相应地变化。 超临界流体既具有液体溶解度大的性质超临界流体既具有液体溶解度大的性质 ，又具有气体易扩散、传，又具有气体易扩散、传质速度高的优点。质速度高的优点。常用的超临界萃取剂：常用的超临界萃取剂：乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、乙烯、氨气、乙烷、丙烷、丁烷、戊

31、烷、乙烯、氨气、COCO2 2、SOSO2 2、甲醇、乙醇、水、甲醇、乙醇、水 其中其中 CO CO2 2应用最广应用最广 COCO2 2超临界萃取剂的优点：超临界萃取剂的优点：临界点较低临界点较低：Tc = 31.06Tc = 31.06（防止热敏性物质的氧化和（防止热敏性物质的氧化和降解）降解）临界密度临界密度(0.448g/cm(0.448g/cm3 3) )最高最高（萃取能力强，提取率高）（萃取能力强，提取率高）无毒无毒、稳定性好、不易燃、价廉、易于回收、稳定性好、不易燃、价廉、易于回收考题考题5 5：超临界萃取的概念、原理、特点？：超临界萃取的概念、原理、特点？概念：当流体的概念：当

32、流体的P P、T T均超过其临界点值时，称为超临界流均超过其临界点值时，称为超临界流体。用体。用超临界流体超临界流体作为作为萃取剂萃取剂进行的操作叫做超临界萃取进行的操作叫做超临界萃取原理：超临界流体的原理：超临界流体的密度近似于液体，密度近似于液体，溶解溶解能力强；黏度能力强；黏度接近于气体，接近于气体，易扩散、传质。临界点附近，易扩散、传质。临界点附近，T T、P P的微小变的微小变化都会导致流体密度的显著变化化都会导致流体密度的显著变化，导致溶解度相应地变化，导致溶解度相应地变化，能方便的进行萃取、分离。能方便的进行萃取、分离。特点：特点：易于进行产物的萃取及分离易于进行产物的萃取及分离

33、 溶剂可循环使用溶剂可循环使用 适于热敏性物质的分离，且无溶剂残留。适于热敏性物质的分离，且无溶剂残留。1 1、反胶团：反胶团：反胶团是反胶团是表面活性剂分子在有机溶剂表面活性剂分子在有机溶剂（油）中自发形成的分子聚集体。（油）中自发形成的分子聚集体。2 2、萃取过程：萃取过程：首先首先, , 在两相在两相界面界面上的表面活性剂与邻上的表面活性剂与邻近的蛋白质分子发生近的蛋白质分子发生作用作用, , 在界面上形在界面上形成包含有蛋白质分子的成包含有蛋白质分子的反胶团反胶团, , 此反胶此反胶团团扩散扩散进入有机相进入有机相, , 从而实现蛋白质的从而实现蛋白质的提取。提取。 通过改变水相条件可

34、实现反萃。通过改变水相条件可实现反萃。3 3、特点：、特点：提供提供保持生物分子活性的屏障保持生物分子活性的屏障第五章第五章 反胶团、双水相萃取反胶团、双水相萃取4 4、双水相萃取、双水相萃取双水相体系双水相体系双水相体系是一种或几种物质在水中以一定浓度混合双水相体系是一种或几种物质在水中以一定浓度混合, , 在一定条件下在一定条件下形成互不相溶的两相水溶液体系。形成互不相溶的两相水溶液体系。萃取萃取依据依据：物质在两相间的选择性分配物质在两相间的选择性分配常用的双水相体系常用的双水相体系聚合物聚合物- -聚合物聚合物- -水体系以及聚合物水体系以及聚合物- -无机盐无机盐- -水体系水体系例

35、如：例如：PEGPEG（聚乙二醇）（聚乙二醇）/Dextran/Dextran（葡聚糖）和（葡聚糖）和PEG/PEG/无机盐无机盐优点：优点：安全、无毒安全、无毒, ,不存在有机溶剂残留的问题不存在有机溶剂残留的问题整个操作在常温常压下进行整个操作在常温常压下进行, ,能够保持抗生素分子的活性。能够保持抗生素分子的活性。考题考题6 ：反胶团、双水相萃取的概念、原理？反胶团、双水相萃取的概念、原理？概念概念：反胶团是反胶团是表面活性剂分子在有机溶剂表面活性剂分子在有机溶剂（油）中自（油）中自发形成的分子聚集体。发形成的分子聚集体。 双水相体系是一种或几种物质在水中以一定浓度混合双水相体系是一种或

36、几种物质在水中以一定浓度混合, , 在一定条件下形成互不相溶的两相水溶液体系。在一定条件下形成互不相溶的两相水溶液体系。原理原理：反胶团：反胶团：在两相在两相界面界面上的表面活性剂与邻近的蛋上的表面活性剂与邻近的蛋白质分子发生白质分子发生静电作用静电作用, , 在界面上形成包含有蛋白质分子在界面上形成包含有蛋白质分子的的反胶团反胶团, , 此反胶团此反胶团扩散扩散进入有机相进入有机相, , 从而实现蛋白质的从而实现蛋白质的提取。提取。 通过改变水相条件可实现反萃。通过改变水相条件可实现反萃。 双水相：双水相：物质在两相间的选择性分配物质在两相间的选择性分配。第六章第六章 固液分离固液分离1 1

37、、固液分离、固液分离方法方法离心、沉降、过滤离心、沉降、过滤2 2、设备设备离心离心管式（旋液分离器）、碟式（碟式分离机）管式（旋液分离器）、碟式（碟式分离机）过滤过滤叶滤机、板框压滤机、回转真空过滤机叶滤机、板框压滤机、回转真空过滤机考题考题7 7：固液分离：固液分离方法、设备？方法、设备？方法：方法：离心、沉降、过滤离心、沉降、过滤设备：设备：离心：管式（旋液分离器）离心：管式（旋液分离器） 碟式（碟式分离机）碟式（碟式分离机） 过滤：叶滤机、板框压滤机、过滤：叶滤机、板框压滤机、 回转真空过滤机回转真空过滤机第七章第七章 蒸馏蒸馏1 1、分子蒸馏（短程蒸馏）、分子蒸馏（短程蒸馏）定义：在

38、高真空度下进行非平衡分离操作的连续蒸馏过程。定义：在高真空度下进行非平衡分离操作的连续蒸馏过程。适用：低挥发度、高沸点、热敏性和生物活性物料的分离。适用：低挥发度、高沸点、热敏性和生物活性物料的分离。2 2、分子蒸馏、分子蒸馏过程过程分子从液相分子从液相主体到蒸发表面主体到蒸发表面。分子在液层分子在液层表面上的自由蒸发表面上的自由蒸发。分子从蒸发分子从蒸发表面向冷凝面飞射表面向冷凝面飞射。分子在冷凝面上分子在冷凝面上冷凝冷凝。3 3、分子蒸馏的、分子蒸馏的特点特点分子蒸馏的分子蒸馏的蒸发面与冷凝面的距离小，蒸气分子间的碰蒸发面与冷凝面的距离小，蒸气分子间的碰撞几率小，系统可在撞几率小，系统可在

39、高真空度高真空度下工作。下工作。分子蒸馏是分子蒸馏是不可逆不可逆过程。过程。分子蒸馏的分离能力与各组分间的分子蒸馏的分离能力与各组分间的相对挥发度相对挥发度有关，而有关，而且与各组分的且与各组分的分子量分子量有关。有关。分子蒸馏分子蒸馏没有鼓泡、沸腾没有鼓泡、沸腾现象。现象。考题考题8：分子蒸馏分子蒸馏过程、特点？过程、特点？过程：过程：分子从液相分子从液相主体到蒸发表面主体到蒸发表面。分子在液层分子在液层表面上的自由蒸发表面上的自由蒸发。分子从蒸发分子从蒸发表面向冷凝面飞射表面向冷凝面飞射。分子在冷凝面上分子在冷凝面上冷凝冷凝。特点特点：分子蒸馏的分子蒸馏的蒸发面与冷凝面的距离小，蒸气分子间

40、的碰撞几率小，蒸发面与冷凝面的距离小，蒸气分子间的碰撞几率小，系统可在系统可在高真空度高真空度下工作。下工作。分子蒸馏是分子蒸馏是不可逆不可逆过程。过程。分离能力与各组分间的分离能力与各组分间的相对挥发度相对挥发度有关，且与各组分的有关，且与各组分的分子量分子量有关。有关。分子蒸馏分子蒸馏没有鼓泡、沸腾没有鼓泡、沸腾现象。现象。第八章第八章 膜分离膜分离1 1、膜分离定义：、膜分离定义：利用具有一定选择透过性的过滤介质进行物质的分离纯化。利用具有一定选择透过性的过滤介质进行物质的分离纯化。膜的膜的厚度在厚度在0.5mm0.5mm以下以下，否则就不称为膜。，否则就不称为膜。根据推动力本质的不同，

41、可具体分为四类：根据推动力本质的不同，可具体分为四类：以静压力差为推动力：以静压力差为推动力：微滤、超滤和反渗透微滤、超滤和反渗透以蒸汽分压差为推动力以蒸汽分压差为推动力：膜蒸馏、渗透蒸发（渗透气化）：膜蒸馏、渗透蒸发（渗透气化）以浓度差为推动力以浓度差为推动力：透析透析以电位差为推动力以电位差为推动力：电渗析：电渗析在生物分离领域应用的膜分离法包括微滤、超滤、反渗透、透析等。在生物分离领域应用的膜分离法包括微滤、超滤、反渗透、透析等。2 2、膜材料膜材料1)1)天然高分子材料天然高分子材料：纤维素衍生物纤维素衍生物，如醋酸纤维、硝酸纤维，如醋酸纤维、硝酸纤维2)2)合成高分子材料：合成高分子

42、材料：聚砜类聚砜类、聚酰胺类、聚烯类和含氟聚合物、聚酰胺类、聚烯类和含氟聚合物3)3)无机材料：无机材料：陶瓷陶瓷、微孔玻璃、不锈钢和碳素等、微孔玻璃、不锈钢和碳素等3 3、操作特性、操作特性浓度极化浓度极化（反渗透、超滤和微滤）（反渗透、超滤和微滤）在膜分离操作中，不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用，在在膜分离操作中，不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用，在膜表面附近浓度升高，高于主体浓度的现象。膜表面附近浓度升高，高于主体浓度的现象。浓差极化现象不但引起流速下降，同时影响到膜的选择透过性、降低浓差极化现象不但引起流速下降，同时影响到膜的选择透过性、降低膜的运行效果，因此应降到最低程度。膜

43、的运行效果，因此应降到最低程度。克服措施：震动、搅拌、错流、改变流速、升高温度克服措施：震动、搅拌、错流、改变流速、升高温度凝胶极化凝胶极化当膜表面附近的浓度超过溶质的溶解度时，溶质会析出，形成凝胶层。当膜表面附近的浓度超过溶质的溶解度时，溶质会析出，形成凝胶层。分离含有菌体、细胞或其他固形成分的料液时，易形成凝胶层。分离含有菌体、细胞或其他固形成分的料液时，易形成凝胶层。影响：产生附加传质阻力，透过通量降低。影响：产生附加传质阻力，透过通量降低。4 4、影响膜分离速度的因素、影响膜分离速度的因素操作方式：主要采用错流（减轻浓度极化，透过通量较大）操作方式：主要采用错流（减轻浓度极化，透过通量

44、较大）料液浓度：料液浓度：JvJv随随CbCb的增大而减小。的增大而减小。流速：流速增大，传质系数增大，透过通量亦增大。流速：流速增大，传质系数增大，透过通量亦增大。压力：当压力：当P P小小,Jv,Jv与与p p成正比；成正比；P P 增加，增加，JvJv的增长速率减慢；的增长速率减慢；P P继续继续增加时，增加时，JvJv为此流速下的极限值。为此流速下的极限值。5 5、膜污染、预防、膜污染、预防污染原因污染原因A A、凝胶极化引起的凝胶层、凝胶极化引起的凝胶层B B、溶质在膜表面的吸附层、溶质在膜表面的吸附层C C、膜孔堵塞、膜孔堵塞D D、膜孔内溶质吸附、膜孔内溶质吸附预防预防膜的预处理

45、膜的预处理( (用乙醇浸泡聚砜膜用乙醇浸泡聚砜膜) )，料液预处理，料液预处理( (调调pHpH，预过滤，预过滤) )，开发，开发抗污染膜，远临界压力操作等。抗污染膜，远临界压力操作等。第八章第八章 例题例题例例1 1：超滤、微滤、反渗透的差别及共同点？：超滤、微滤、反渗透的差别及共同点？微滤（微滤（MFMF）：膜孔较大，操作压力小（）：膜孔较大，操作压力小（0.05-0.5MPa0.05-0.5MPa）, ,可可除去除去0.1-10m0.1-10m的颗粒。的颗粒。超滤（超滤（UFUF）：膜孔较小，膜两侧渗透压比）：膜孔较小，膜两侧渗透压比RORO低，操作压力低，操作压力（0.1-1.0MPa

46、0.1-1.0MPa）, ,适用于分离或浓缩直径适用于分离或浓缩直径1-50nm1-50nm的生物大的生物大分子（蛋白质、病毒等）。分子（蛋白质、病毒等）。反渗透（反渗透（RORO）：操作压力较大（几十个大气压），适用于）：操作压力较大（几十个大气压），适用于1nm1nm以下小分子的浓缩。以下小分子的浓缩。共同点：均靠压差和膜的筛分性质进行工作。共同点：均靠压差和膜的筛分性质进行工作。例例2 2：膜分离过程，污染原因？如何处理？：膜分离过程，污染原因？如何处理？污染原因：污染原因：一是附着层被滤饼、有机物凝胶、无机物水垢、胶体物质一是附着层被滤饼、有机物凝胶、无机物水垢、胶体物质或微生物等吸附

47、于表面；或微生物等吸附于表面；二是料液中的溶质结晶或沉淀造成堵塞。二是料液中的溶质结晶或沉淀造成堵塞。膜污染可预防或减轻，措施如下：膜污染可预防或减轻，措施如下：料液预处理、膜性质改善（抗污染）、操作条件改变等料液预处理、膜性质改善（抗污染）、操作条件改变等（远临界压力）。（远临界压力）。膜污染所引起的通量衰减往往不可逆，只能通过清洗的膜污染所引起的通量衰减往往不可逆，只能通过清洗的方式消除，包括物理冲洗和化学药品溶液清洗。方式消除，包括物理冲洗和化学药品溶液清洗。例例3 3、热敏性抗生素的浓缩方法？如何去除、热敏性抗生素的浓缩方法？如何去除发酵液中的大分子蛋白质？发酵液中的大分子蛋白质？ 反

48、渗透、超滤膜反渗透、超滤膜例例4 4、产物的分子量在、产物的分子量在10001000以下，要如何去以下，要如何去除其中的热原？除其中的热原？ （截留分子量）（截留分子量）MWCO1MWCO1104104的超滤膜的超滤膜考题考题9 9：超滤、微滤、反渗透的概念缩写？：超滤、微滤、反渗透的概念缩写？超滤（超滤（UFUF）：膜孔小，通过筛分作用将大于膜孔的）：膜孔小，通过筛分作用将大于膜孔的大分子大分子溶质截留溶质截留，使其与溶剂及小分子组分分离。，使其与溶剂及小分子组分分离。微滤（微滤（MFMF）：膜孔较大，通过筛分作用将大于膜孔的）：膜孔较大，通过筛分作用将大于膜孔的微粒、微粒、细菌、悬浮物截留

49、细菌、悬浮物截留，达到澄清溶液的目的。，达到澄清溶液的目的。反渗透（反渗透（RORO）: :通过压差在膜两侧形成电势差，促使溶剂通过压差在膜两侧形成电势差，促使溶剂透过膜而达到透过膜而达到浓缩溶质浓缩溶质的目的。的目的。考题10：膜污染、预防？膜污染、预防？污染原因：污染原因：附着层被凝胶、水垢、微生物等附着层被凝胶、水垢、微生物等吸附于表面吸附于表面 料液中溶质结晶或沉淀造成料液中溶质结晶或沉淀造成膜孔堵塞膜孔堵塞预防预防：膜的膜的预处理预处理( (用乙醇浸泡聚砜膜用乙醇浸泡聚砜膜) )料液料液预处理预处理( (调调pHpH，预过滤，预过滤) )开发开发抗污染膜抗污染膜远临界压力操作远临界压

50、力操作等。等。3 3、吸附平衡、吸附平衡吸附等温线吸附等温线 当吸附剂与溶液中的溶质达到平衡时，其吸附量当吸附剂与溶液中的溶质达到平衡时，其吸附量q*q*同溶液中溶同溶液中溶质的平衡浓度与温度有关。当质的平衡浓度与温度有关。当温度一定温度一定时，吸附量只和浓度有关。时，吸附量只和浓度有关。 q* = f(c) q* = f(c)- - 吸附等温线吸附等温线 四种四种吸附等温线吸附等温线亨利型亨利型:q*=mc:q*=mc，一般在低浓度范围内成立。，一般在低浓度范围内成立。FreundlichFreundlich型型: q*=kc1/n ,n=1-10: q*=kc1/n ,n=1-10；抗生素

51、、类固醇及激素吸附；抗生素、类固醇及激素吸附兰格谬尔型：兰格谬尔型：q*=qkc/(1+kc);q*=qkc/(1+kc);蛋白质的吸附蛋白质的吸附矩形矩形 :q*=kc1/n :q*=kc1/n，n n1010时，时，q*=q*=常数，为矩形常数，为矩形; ;单克隆抗体的吸单克隆抗体的吸附附4 4、吸附历程、吸附历程吸附速率：单位重量吸附剂、单位时间内，吸附的物质量吸附速率：单位重量吸附剂、单位时间内，吸附的物质量步骤：步骤：（1 1） 外扩散，通过吸附剂外表面液膜至颗粒表面外扩散，通过吸附剂外表面液膜至颗粒表面（2 2） 内扩散，在孔内表面扩散内扩散，在孔内表面扩散（3 3） 吸吸 附，表

52、面吸附附，表面吸附控制步骤：物理吸附控制步骤：物理吸附内、外扩散；化学吸附内、外扩散；化学吸附表面吸附表面吸附5 5、吸附设备、吸附设备固定床、流化床、膨胀床固定床、流化床、膨胀床第九章第九章 吸附吸附1、定义、定义：利用利用吸附剂吸附剂对液体或气体中某一组分的对液体或气体中某一组分的选择性吸附选择性吸附能力，使其能力，使其富集在富集在吸附剂表面吸附剂表面。吸附主要分为吸附主要分为物理吸附物理吸附、化学吸附。、化学吸附。作用力分别为作用力分别为分子间引力分子间引力和化学键合力。和化学键合力。2、常用的吸附剂种类、常用的吸附剂种类：活性炭活性炭：普遍使用，常用于生物产物的脱色和除臭等过程：普遍使

53、用，常用于生物产物的脱色和除臭等过程大孔网状吸附剂大孔网状吸附剂：价格昂贵。：价格昂贵。特点：脱色去臭效果理想；对有机物具有良好的选择性；物化性质稳特点：脱色去臭效果理想；对有机物具有良好的选择性；物化性质稳定；机械强度好；吸附速度快；解吸、再生容易。定；机械强度好；吸附速度快；解吸、再生容易。考题考题1111：四种吸附平衡方程（吸附等温线）？四种吸附平衡方程（吸附等温线）？HenryHenry型型:q*=mc:q*=mc，一般在低浓度范围内成立。，一般在低浓度范围内成立。FreundlichFreundlich型型: q*=kc1/n ,n=1-10: q*=kc1/n ,n=1-10；抗生

54、素、类固醇；抗生素、类固醇及激素吸附及激素吸附LangmuirLangmuir：q*=qkc/(1+kc);q*=qkc/(1+kc);蛋白质的吸附蛋白质的吸附Rectangle(Rectangle(矩形矩形) :q*=kc1/n) :q*=kc1/n，n n1010时，时，q*=q*=常数，常数，为矩形为矩形; ;单克隆抗体的吸附单克隆抗体的吸附考题考题1212：影响吸附的主要因素？：影响吸附的主要因素？吸附剂性质吸附剂性质：化学成分、材料结构、比表面积、孔径分布、：化学成分、材料结构、比表面积、孔径分布、粒度分布等。粒度分布等。吸附质的性质。操作条件的影响。吸附质的性质。操作条件的影响。第

55、十章第十章 离子交换（重要）离子交换（重要）1 1、离子交换剂的构成、离子交换剂的构成立体网络骨架立体网络骨架（高聚物）（高聚物）+ +活性基团活性基团（固定离子、活动离子）（固定离子、活动离子）注：树脂本身不是离子化合物，无交换能力，需要加上活性基团。注：树脂本身不是离子化合物，无交换能力，需要加上活性基团。2 2、分类：、分类：阳阳离子交换树脂（离子交换树脂（cationcation）：强酸性（）：强酸性（-SO3H-SO3H）、弱酸性）、弱酸性(-COOH)(-COOH)阴阴离子交换树脂（离子交换树脂（anionanion） : : 强碱性强碱性(-N(CH3)3)(-N(CH3)3)、

56、弱碱性、弱碱性(-NH3)(-NH3)例如：常用于蛋白质提取的、多糖类离子交换树脂例如：常用于蛋白质提取的、多糖类离子交换树脂DEAEDEAE（二乙基（二乙基氨基氨基乙基纤维素）乙基纤维素）anionanion（带正电）（带正电）CMCCMC( (羧羧甲基纤维素甲基纤维素) )cationcation（带负电）（带负电）3 3、性能评价、性能评价 交换容量：交换容量：单位质量干单位质量干燥燥离子交换剂或离子交换剂或单位体积湿单位体积湿离离子交换剂，所能吸附的子交换剂，所能吸附的一价离子的毫摩尔数一价离子的毫摩尔数。 单位：单位：mmol/gmmol/g树脂树脂 或或 mmol/mL mmol/

57、mL湿树脂湿树脂4 4、影响因素、影响因素 被吸附离子的带电情况：正、负；多、少被吸附离子的带电情况：正、负；多、少 离子取代的优先顺序：带电荷多、半径大、浓度大离子取代的优先顺序：带电荷多、半径大、浓度大5 5、操作、操作步骤步骤 预处理、吸附、洗脱、再生预处理、吸附、洗脱、再生例例2 2、现有四种氨基酸、现有四种氨基酸A A、B B、C C、D D，等电点，等电点pIpI分别分别为为2.982.98、5.955.95、6.76.7、9.59.5，在，在pH=3pH=3的缓冲溶液中，的缓冲溶液中，用阳离子吸附树脂吸附，问氨基酸的洗脱顺序？用阳离子吸附树脂吸附，问氨基酸的洗脱顺序？在在pH=3

58、pH=3的缓冲溶液中，的缓冲溶液中，A A、B B、C C、D D分别带负电、正电、分别带负电、正电、正电、正电。正电、正电。A A、B B、C C、D D所带电荷量的多少分别为所带电荷量的多少分别为ABCDABCD。阳离子。阳离子吸附树脂吸附强弱吸附树脂吸附强弱ABCDABCBCDABCD。第十章第十章 例题例题例例1 1、（设计题）血清蛋白质的、（设计题）血清蛋白质的pIpI大多在大多在7 7以下，以下，只有抗体只有抗体IgGIgG的的pIpI为为8.38.3。设计离子交换程序，用。设计离子交换程序，用DEAE-sephacelDEAE-sephacel，可很快地纯化，可很快地纯化IgGI

59、gG。DEAE-sephacelDEAE-sephacel为阴离子交换树脂为阴离子交换树脂7pH8.3,7pH8.3,pH8.3,IgGIgG带负电，需先吸附再解吸，速度较慢。带负电，需先吸附再解吸，速度较慢。调节调节7pH8.37pH8.3，可很快地纯化可很快地纯化IgGIgG。考题考题1313：离子交换的原理、步骤？离子交换的原理、步骤？原理：能解离的不溶性固体物质，与溶液接触时可与溶液原理：能解离的不溶性固体物质，与溶液接触时可与溶液中的离子发生离子交换反应：中的离子发生离子交换反应：步骤：步骤：预处理、吸附、洗脱、再生。预处理、吸附、洗脱、再生。洗脱的方法？洗脱的方法？pHpH梯度法和

60、改变离子强度法。梯度法和改变离子强度法。离子交换的应用？离子交换的应用？提取中药有效成分、提取抗生素、水处理（软化和去离子）提取中药有效成分、提取抗生素、水处理（软化和去离子）例如：多糖类例如：多糖类- -蛋白质提取、螯合树脂蛋白质提取、螯合树脂- -碱金属吸附碱金属吸附交换树脂的组成？交换树脂的组成？立体网络骨架（母体）立体网络骨架（母体）+ +活性基团（固定离子和活动离子）活性基团（固定离子和活动离子）糖类离子交换剂有哪些？糖类离子交换剂有哪些？离子交换纤维素、交联葡聚糖、交联琼脂糖离子交换纤维素、交联葡聚糖、交联琼脂糖代表性离子交换剂？代表性离子交换剂？DEAE(DEAE(二乙基氨基乙基

61、纤维素二乙基氨基乙基纤维素)-)-阴阴离子交换树脂离子交换树脂CMCCMC（羧甲基纤维素）（羧甲基纤维素）- -阳阳离子交换树脂离子交换树脂第十一章第十一章 色谱分离色谱分离1 1、原理：、原理： 溶质在固定相和流动相之间的溶质在固定相和流动相之间的分配系数不同分配系数不同，引起移动速度的不，引起移动速度的不同而进行分离。（速度快的最先流出）同而进行分离。（速度快的最先流出）三要素：固定相、流动相、样品三要素：固定相、流动相、样品2 2、分类：、分类：按机理分：凝胶、离子交换、亲和、疏水作用按机理分：凝胶、离子交换、亲和、疏水作用凝胶色谱：根据蛋白质凝胶色谱：根据蛋白质分子量分子量的不同进行分

62、离。的不同进行分离。离子交换色谱：根据蛋白质分子与树脂间的离子交换色谱：根据蛋白质分子与树脂间的静电引力静电引力进行分离。进行分离。亲和色谱：根据蛋白质分子与配基间的亲和色谱：根据蛋白质分子与配基间的特异性的亲和作用特异性的亲和作用进行分离。进行分离。3 3、如何进行选择：、如何进行选择： 了解样品的有关性质了解样品的有关性质 熟悉各色谱方法的特点及应用范围熟悉各色谱方法的特点及应用范围 选择依据：样品相对分子质量、溶解度、极性、稳定性选择依据：样品相对分子质量、溶解度、极性、稳定性例如：相对分子质量例如：相对分子质量2000 2000凝胶色谱（凝胶色谱（GFCGFC）考题考题1414：按分离

63、机制分类？及其概念和原理？按分离机制分类？及其概念和原理？分类：分类：凝胶色谱（凝胶色谱（SECSEC或或GFCGFC）：以）：以凝胶为固定相凝胶为固定相，根据，根据各组分各组分分子大小分子大小的不同而进行分离的色谱技术。原理：凝的不同而进行分离的色谱技术。原理：凝胶具有一定的孔径，胶具有一定的孔径，大分子进不去大分子进不去而先流出色谱柱，小分而先流出色谱柱，小分子由凝胶孔径通过后流出，进而将混合组分分离。子由凝胶孔径通过后流出，进而将混合组分分离。 离子交换色谱离子交换色谱(IEC)(IEC)：以：以离子交换树脂离子交换树脂为固定相为固定相，根据各种离子对根据各种离子对离子交换树脂的相对亲和

64、力不同，而在色离子交换树脂的相对亲和力不同，而在色谱柱上分离成不连续的谱带。谱柱上分离成不连续的谱带。原理：原理：离子与离子与固定相间的固定相间的静静电引力电引力的不同。的不同。 亲和色谱（亲和色谱（ACAC）：以）：以亲和吸附剂为固定相亲和吸附剂为固定相，利用蛋，利用蛋白质分子和适当的配体间存在白质分子和适当的配体间存在特异性的亲和作用特异性的亲和作用，来进行，来进行分离。原理：蛋白质分子和适当的配体间存在分离。原理：蛋白质分子和适当的配体间存在特异性的亲特异性的亲和作用和作用。 疏水作用色谱（疏水作用色谱（HICHIC）：以）：以疏水性吸附剂疏水性吸附剂为固定相，为固定相，根据蛋白质与疏水

65、性吸附剂之间的相互作用的差别，来进根据蛋白质与疏水性吸附剂之间的相互作用的差别，来进行分离。原理：蛋白质与疏水性吸附剂之间的行分离。原理：蛋白质与疏水性吸附剂之间的相互作用的相互作用的差别差别。 正相正相/ /反相色谱（反相色谱（N/R PCN/R PC）：根据固定相和流动相的极）：根据固定相和流动相的极性与非极性的差别而定义。性与非极性的差别而定义。NPCNPC的固定相为极性的固定相为极性、流动相为非、流动相为非极性，极性，RPCRPC的固定相为非极性的固定相为非极性、流动相为极性。原理：根据各、流动相为极性。原理：根据各组分与流动相之间的组分与流动相之间的分配系数、吸附作用等的差异分配系数

66、、吸附作用等的差异，来实现，来实现分离。分离。正相正相/ /反相色谱常用的固定相和流动相？反相色谱常用的固定相和流动相？NPCNPC的固定相为极性的固定相为极性（含水硅胶）（含水硅胶）流动相为非极性流动相为非极性（烷烃）（烷烃），RPCRPC的固定相为非极性的固定相为非极性（硅烷）（硅烷）流动相为极性（甲醇流动相为极性（甲醇- -水）。水）。常用分离蛋白质的色谱有哪些？常用分离蛋白质的色谱有哪些？凝胶色谱、离子交换色谱、亲和色谱、疏水作用色谱。凝胶色谱、离子交换色谱、亲和色谱、疏水作用色谱。气相、液相、凝胶、离子交换等色谱的缩写？气相、液相、凝胶、离子交换等色谱的缩写？ 气相（气相（GCGC）

67、、液相（）、液相（LCLC）、高效液相色谱（）、高效液相色谱（HPLCHPLC）、）、凝胶（凝胶（SECSEC）、离子交换（）、离子交换（IECIEC）、超临界流体色谱）、超临界流体色谱（SFCSFC）第十二章第十二章 结晶结晶1 1、定义：、定义：固体物质以固体物质以晶体形态晶体形态从蒸汽、溶液（熔液）中析出。（从蒸汽、溶液（熔液）中析出。（缓慢析出缓慢析出）特征特征: :离子和分子在空间晶格的结点上呈离子和分子在空间晶格的结点上呈规则排列规则排列。2 2、原理：、原理：饱和溶液：当溶液中饱和溶液：当溶液中溶质浓度等于溶质浓度等于该溶质在同等条件该溶质在同等条件下的下的饱和溶解度饱和溶解度时

68、，该溶液称为饱和溶液；时，该溶液称为饱和溶液；过饱和溶液：过饱和溶液：溶质浓度超过饱和溶解度溶质浓度超过饱和溶解度时，该溶液称时，该溶液称之为过饱和溶液；之为过饱和溶液；溶质只有在过饱和溶液中才能析出。溶质只有在过饱和溶液中才能析出。3 3、结晶的步骤、结晶的步骤实质上，在饱和溶液中，晶核是处于一种形成实质上，在饱和溶液中，晶核是处于一种形成溶溶解解再形成的动态平衡之中，只有达到一定的过饱和度以再形成的动态平衡之中，只有达到一定的过饱和度以后，晶核才能够稳定存在。后，晶核才能够稳定存在。（1 1）过饱和溶液的形成）过饱和溶液的形成（2 2）晶核的形成）晶核的形成（3 3）晶体生长）晶体生长其中

69、，溶液达到其中，溶液达到过饱和状态是结晶的前提过饱和状态是结晶的前提；过饱和度过饱和度是结晶的推动力是结晶的推动力。4 4、溶解度曲线、溶解度曲线 在温度在温度- -溶解度关系图中，溶解度关系图中，SSSS曲线下方为稳定区，在该区曲线下方为稳定区，在该区域任意一点溶液均是稳定的；域任意一点溶液均是稳定的；而在而在SSSS曲线和曲线和TTTT曲线之间曲线之间的区域为亚稳定区，如不采取的区域为亚稳定区，如不采取一定手段（如加入晶核），溶一定手段（如加入晶核），溶液可长时间保持稳定；加入晶液可长时间保持稳定；加入晶核后，溶质在晶核周围聚集、核后，溶质在晶核周围聚集、排列，溶质浓度降低至排列，溶质浓度

70、降低至SSSS线；线； 在在TTTT曲线曲线（超溶解度曲线超溶解度曲线）上半部的区域称为不稳定区，在该区上半部的区域称为不稳定区，在该区任意一点溶液均能自发形成结晶，溶液中溶质浓度迅速降至任意一点溶液均能自发形成结晶，溶液中溶质浓度迅速降至SSSS线（线（饱饱和和溶解度曲线溶解度曲线）；形成小结晶，质量差。；形成小结晶，质量差。5 5、过饱和溶液的形成、过饱和溶液的形成（1 1）热饱和溶液）热饱和溶液冷却冷却法（等溶剂结晶）：适用溶解度随法（等溶剂结晶）：适用溶解度随温度升高而增加体系；温度升高而增加体系；（2 2）部分溶剂）部分溶剂蒸发蒸发法（等温结晶法）：适用溶解度随温法（等温结晶法）：适

71、用溶解度随温度降低变化不大的体系；度降低变化不大的体系；（3 3）真空蒸发冷却真空蒸发冷却法：使溶剂在真空下迅速蒸发，并结法：使溶剂在真空下迅速蒸发，并结合绝热冷却，是结合冷却和蒸发的一种结晶方法。合绝热冷却，是结合冷却和蒸发的一种结晶方法。（4 4）化学）化学反应结晶反应结晶：加入反应剂产生新物质，当新物质：加入反应剂产生新物质，当新物质的溶解度超过饱和溶解度时，即有晶体析出；的溶解度超过饱和溶解度时，即有晶体析出；6 6、常用的工业起晶方法、常用的工业起晶方法（1 1）自然起晶法自然起晶法：溶剂：溶剂蒸发进入不稳定区形成晶核蒸发进入不稳定区形成晶核、当产生一定量的晶种后，当产生一定量的晶种

72、后，加入稀溶液使溶液浓度加入稀溶液使溶液浓度降至亚稳降至亚稳定区，新的晶种不再产生，溶质在晶种表面生长。定区，新的晶种不再产生，溶质在晶种表面生长。（2 2）刺激起晶法刺激起晶法：将溶液：将溶液蒸发至亚稳定区蒸发至亚稳定区后，冷却，后，冷却，进入不稳定区，形成一定量的晶核，此时溶液的浓度会有进入不稳定区，形成一定量的晶核，此时溶液的浓度会有所降低，进入并稳定在亚稳定的养晶区使晶体生长。所降低，进入并稳定在亚稳定的养晶区使晶体生长。（3 3）晶种起晶法晶种起晶法：将溶液蒸发后冷却至：将溶液蒸发后冷却至亚稳定区亚稳定区的的较低浓度，加入一定量和一定大小的较低浓度，加入一定量和一定大小的晶种晶种，使

73、溶质在晶种，使溶质在晶种表面生长。表面生长。7 7、晶体质量包括那几方面的内容？、晶体质量包括那几方面的内容？晶体大小晶体大小形状形状纯度纯度 结晶过程应尽量控制在结晶过程应尽量控制在介稳区介稳区内进行，内进行，以得到以得到平均粒度较大平均粒度较大的结晶产品，避免产的结晶产品，避免产生过多晶核而影响最终产品的粒度。生过多晶核而影响最终产品的粒度。 考题考题1515：（过）（过）饱和饱和溶解度曲线的意义？溶解度曲线的意义？ 饱和溶液：溶液中饱和溶液：溶液中溶质浓度等于溶质浓度等于该溶质在同等条件该溶质在同等条件下的下的饱和溶解度饱和溶解度。 过饱和溶液：过饱和溶液：溶质浓度超过饱和溶解度溶质浓度

74、超过饱和溶解度。过饱和溶液形成的方法？过饱和溶液形成的方法？（1 1）热饱和溶液）热饱和溶液冷却冷却法法（2 2）部分溶剂）部分溶剂蒸发蒸发法法（3 3）真空蒸发冷却真空蒸发冷却法法（4 4）化学反应结晶法）化学反应结晶法常用的工业起晶方法？常用的工业起晶方法？（1 1）自然起晶自然起晶法（法（2 2）刺激起晶刺激起晶法（法（3 3）晶种起晶晶种起晶法法结晶的步骤？结晶的步骤？ （1 1）过饱和溶液过饱和溶液的形成（的形成（2 2）晶核晶核的形成（的形成（3 3）晶体生长晶体生长晶体质量包括那几方面的内容？晶体质量包括那几方面的内容？ 晶体晶体大小、形状、纯度大小、形状、纯度结晶的前提、推动力

75、？结晶的前提、推动力？过饱和过饱和状态是结晶的前提；状态是结晶的前提；过饱和度过饱和度是结晶的推动力。是结晶的推动力。第十三章第十三章 电泳电泳定义定义：带电带电荷溶质在荷溶质在电场电场作用下发生作用下发生定向泳动定向泳动。分类分类：按其按其分离原理分离原理的不同，分为的不同，分为区带电泳、区带电泳、 移动界面电泳、等电移动界面电泳、等电聚聚焦电泳等。区带电泳焦电泳等。区带电泳又分为有载体（纸、凝胶、粉末）和无载体（毛又分为有载体（纸、凝胶、粉末）和无载体（毛细管、自由电泳）细管、自由电泳）迁移率迁移率：电泳迁移率电泳迁移率(m)(m)是指在是指在单位电场强度单位电场强度(1V/cm)(1V/

76、cm)时带电时带电粒粒子的迁子的迁移速度移速度。迁移率与带电迁移率与带电粒粒子所子所带电荷成正比带电荷成正比，与分子的大小与分子的大小和缓冲液和缓冲液的粘度成反比。的粘度成反比。常用电泳常用电泳技术：技术：1 1、聚丙烯酰胺凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）和）和SDSPAGE（加表面活性剂）（加表面活性剂）2、等电等电点点聚焦电泳聚焦电泳（IFE）3、双向电泳（二维）、毛细管电泳、连续电泳、双向电泳（二维）、毛细管电泳、连续电泳1 1、PAGEPAGE和和SDSSDSPAGEPAGE 聚丙烯酰胺凝胶是由聚丙烯酰胺凝胶是由单体的丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺聚合单体的丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺聚合

77、而成而成。聚丙烯酰胺凝胶的孔径可以通过改变丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺的浓聚丙烯酰胺凝胶的孔径可以通过改变丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺的浓度来控制度来控制：分离较大的蛋白质，需要使用低浓度的凝胶分离较大的蛋白质，需要使用低浓度的凝胶(孔径较大孔径较大)；分离较分离较小的蛋白质，使用的较高浓度凝胶小的蛋白质，使用的较高浓度凝胶(孔径较小孔径较小)。 SDSSDS即即十二烷基十二烷基磺磺酸钠酸钠，是一种阴离子表面活性剂即去污剂，它是一种阴离子表面活性剂即去污剂，它可以断开分子内和分子间的氢键，破坏蛋白质分子的二级和三级结构可以断开分子内和分子间的氢键，破坏蛋白质分子的二级和三级结构，使蛋白质变性和解聚，并

78、形成棒状结构。蛋白质分子本身的电荷完全使蛋白质变性和解聚，并形成棒状结构。蛋白质分子本身的电荷完全被被SDS SDS 掩盖。这样就掩盖。这样就消除了各种蛋白质本身电荷上的差异消除了各种蛋白质本身电荷上的差异（均带负电）（均带负电）。电泳的影响因素：电泳的影响因素：PAGEPAGE分子量和电荷分子量和电荷 SDSSDSPAGEPAGE分子量分子量（未知蛋白质分子量的测定）（未知蛋白质分子量的测定）2、等电等电点点聚焦电泳聚焦电泳（IFE） 原理原理：是根据是根据两性物质等电点两性物质等电点（pIpI）不同）不同，两性物质在电泳过程两性物质在电泳过程中会被集中在与其等电点相等的中会被集中在与其等电

79、点相等的pH区域内，区域内，形成形成分离分离的蛋白质区带的蛋白质区带。 机制机制：在凝胶中加入两性电解质从而构成从在凝胶中加入两性电解质从而构成从正极到负极正极到负极pHpH逐渐逐渐增加的增加的pHpH梯度梯度。处在其中的蛋白分子在电场的作用下运动，最后各处在其中的蛋白分子在电场的作用下运动，最后各自停留在其等电点的位置上自停留在其等电点的位置上。 蛋白质蛋白质所所带正负电荷的数量随所处环境酸碱度的变化而变带正负电荷的数量随所处环境酸碱度的变化而变化。在电场存在下的一定化。在电场存在下的一定pHpH溶液中，溶液中，带正电的蛋白分子将向负极移动带正电的蛋白分子将向负极移动而带负电的蛋白分子将向正

80、极移动而带负电的蛋白分子将向正极移动，在某一，在某一pHpH时，蛋白分子时，蛋白分子不带电不带电在在电场中不再移动电场中不再移动。 pH pH 梯度梯度的形成：的形成：两性电解质是人工合成的一种复杂的两性电解质是人工合成的一种复杂的多氨基多氨基多羧基的混合物多羧基的混合物。要根据待分离样品的情况选择适当的两性电解质，。要根据待分离样品的情况选择适当的两性电解质，使待分离样品中各个组分都在两性电解质的使待分离样品中各个组分都在两性电解质的pH pH 范围内范围内。接通电源，接通电源，两性电解质中不同的等电点的物质通过电泳在凝胶中形成两性电解质中不同的等电点的物质通过电泳在凝胶中形成pH pH 梯

81、度，梯度，从阳极侧到阴极侧从阳极侧到阴极侧pH pH 值由低到高呈线性梯度分布值由低到高呈线性梯度分布。应用：应用：测定某个未知蛋白质的等电点测定某个未知蛋白质的等电点 同功酶同功酶（一两个氨基酸的差别一两个氨基酸的差别）的分离的分离优点：混合物可被完全分离优点：混合物可被完全分离缺点：缺点：载体载体两性电解质两性电解质对产品有污染对产品有污染 pHpH梯度梯度的稳定性不高的稳定性不高 操作中凝胶易脱水起皱操作中凝胶易脱水起皱3、双向电泳、毛细管电泳、连续电泳、双向电泳、毛细管电泳、连续电泳双向电泳：双向电泳：IFE/SDSPAGE（蛋白质组的研究）（蛋白质组的研究） 优点：分辨率高；缺点：处

82、理量小优点：分辨率高；缺点：处理量小毛细管电泳：毛细管电泳：石英毛细管石英毛细管 优点：分离精度高；缺点：处理量小优点：分离精度高；缺点：处理量小连续电泳：用于连续电泳：用于大量纯化蛋白质大量纯化蛋白质（无载体）（无载体）考题考题1616：迁移率迁移率的概念？的概念？ 电泳迁移率电泳迁移率(m)(m)是指在是指在单位电场强度单位电场强度(1V/cm)(1V/cm)时带电时带电粒粒子的迁移速子的迁移速度度。迁移率与带电迁移率与带电粒粒子所子所带电荷成正比带电荷成正比，与分子的大小与分子的大小和缓冲液的粘和缓冲液的粘度成反比。度成反比。PAGEPAGE、SDS-PAGESDS-PAGE、IFEIF

83、E、双向电泳概念、原理？、双向电泳概念、原理？PAGEPAGE：聚丙烯酰胺凝胶聚丙烯酰胺凝胶电泳电泳以以聚丙烯酰胺凝胶聚丙烯酰胺凝胶作为支持作为支持介质，介质，迁移率迁移率的影响因素有溶质所带电荷量、分子量。原的影响因素有溶质所带电荷量、分子量。原理：理：凝胶凝胶的分子筛效应、电场力作用。的分子筛效应、电场力作用。SDS-PAGESDS-PAGE：在：在聚丙烯酰胺凝胶聚丙烯酰胺凝胶中加入表面活性剂，中加入表面活性剂，迁移迁移率率的影响因素只有溶质分子量。原理：的影响因素只有溶质分子量。原理：凝胶凝胶的分子筛效应。的分子筛效应。IFEIFE：在连续的：在连续的pHpH梯度溶液中，加入待分离物，梯

84、度溶液中，加入待分离物，利用两性物在等电点的利用两性物在等电点的pHpH条件下不带电，在电场条件下不带电，在电场中不发生泳动的特点来进行分离。原理：在等电中不发生泳动的特点来进行分离。原理：在等电点的点的pHpH条件下不带电、不发生泳动，形成分离的条件下不带电、不发生泳动，形成分离的蛋白质区带。蛋白质区带。双向电泳：第一相为双向电泳：第一相为IFE,IFE,第二相为第二相为SDS-PAGESDS-PAGE。根据不同组分间的等电点差异和根据不同组分间的等电点差异和分子量差异进行分子量差异进行分离。分离。原理：等电点差异和原理：等电点差异和分子量差异进行分离。分子量差异进行分离。第十四章第十四章

85、对映体拆分对映体拆分定义：将外消旋体拆分为单一对映体。定义：将外消旋体拆分为单一对映体。方法：方法：结晶拆分法结晶拆分法生物拆分法生物拆分法化学拆分法化学拆分法色谱拆分法色谱拆分法手性膜拆分手性膜拆分1 1、结晶拆分法、结晶拆分法例如：酒石酸对映体拆分。例如：酒石酸对映体拆分。结晶的外观不同结晶的外观不同2 2、生物拆分法（酶法）、生物拆分法（酶法）选择性地使选择性地使外消旋体中的一个反应外消旋体中的一个反应例如：外消旋体氨基酸的拆分例如：外消旋体氨基酸的拆分3 3、化学拆分法、化学拆分法利用合适的分离性质差异来拆分。利用合适的分离性质差异来拆分。原理：（常规性质差异不行）原理：（常规性质差异

86、不行）将将对映体转变为非对映体对映体转变为非对映体。步骤：手性试剂反应、分离非对映体、还原成单个对映体。步骤：手性试剂反应、分离非对映体、还原成单个对映体。（选择合适的拆分剂和拆分溶剂选择合适的拆分剂和拆分溶剂）拆分剂要求：拆分剂要求：易生成易生成非对映体，非对映体，易易还原出原对映体还原出原对映体非对映体溶解度差别大非对映体溶解度差别大旋光纯，价廉易得，易回收旋光纯，价廉易得，易回收4 4、色谱拆分法、色谱拆分法分类分类：手性试剂衍生法手性试剂衍生法手性添加剂法手性添加剂法手性固定相法手性固定相法手性试剂衍生法：用光学纯的手性试剂衍生法：用光学纯的手性试剂手性试剂将将对映体转变为非对映体对映

87、体转变为非对映体。要求：衍生剂对映体纯，非对映体的分离性大要求：衍生剂对映体纯，非对映体的分离性大手性添加剂法手性添加剂法（手性固定相法）：手性固定相法）：分子的手性识别作用分子的手性识别作用。即。即对映体对映体与与添加剂（固定相）间的相互作用与分子的立体选择性有关。添加剂（固定相）间的相互作用与分子的立体选择性有关。例如：环糊精添加剂例如：环糊精添加剂5 5、手性膜拆分、手性膜拆分原理原理：提供合适的：提供合适的手性膜环境，让某一手性膜环境，让某一对映体有对映体有选择性地穿过选择性地穿过。包括。包括液膜和固膜液膜和固膜考题考题1717：对映体的拆分方法？对映体的拆分方法？ 结晶拆分法、生物拆

88、分法、化学拆分法、色谱拆分法、手性膜拆分。结晶拆分法、生物拆分法、化学拆分法、色谱拆分法、手性膜拆分。化学拆分法的原理及内容？化学拆分法的原理及内容？ 原理：将具有相同性质的原理：将具有相同性质的对映体对映体转变为具有不同性质的非转变为具有不同性质的非对映体对映体来进行拆分。来进行拆分。内容：手性试剂衍生、分离非内容：手性试剂衍生、分离非对映体、分解（还原）单对映体、分解（还原）单个对映体个对映体分子印迹技术？分子印迹技术？ 以待分离手性物为模板分子，（以待分离手性物为模板分子，（与聚合物交联与聚合物交联）经聚）经聚合后洗脱，（合后洗脱，（聚合物上聚合物上）留出空穴，作为对待分离手性物）留出空穴，作为对待分离手性物的特异性识别位点，从而达到拆分的目的。的特异性识别位点，从而达到拆分的目的。