抗生素的提取ppt课件

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1、第七章抗生素的提取第七章抗生素的提取1抗生素的提取抗生素的提取提取要求：提取要求： 1)时间短；时间短；2)温度低；温度低；3)pH宜选择宜选择对抗生素较稳定的范围；对抗生素较稳定的范围；4)勤清洗消毒勤清洗消毒提取方法：提取方法： 1)溶媒萃取法；溶媒萃取法； 2)离子交换法；离子交换法； 3)吸附法；吸附法； 4)沉淀法沉淀法药物的一般分离纯化方法药物的一般分离纯化方法第一节溶媒萃取法提取抗生素第一节溶媒萃取法提取抗生素 定义：利用抗生素在水及与水互不相溶的定义：利用抗生素在水及与水互不相溶的溶媒中其溶解度不同的特性，使抗生素从一种溶媒中其溶解度不同的特性，使抗生素从一种液相液相( (如发

2、酵滤液如发酵滤液) )转移到另一种液相转移到另一种液相( (如有机溶如有机溶媒媒) )中去，以达到浓缩和提纯的目的。中去，以达到浓缩和提纯的目的。料液：料液：在溶剂萃取中，被提取的溶液，在溶剂萃取中，被提取的溶液，溶质：溶质：其中欲提取的物质，其中欲提取的物质，萃取剂：萃取剂：用以进行萃取的溶剂，用以进行萃取的溶剂，萃取液：萃取液：经接触分离后，大部分溶质转移到萃经接触分离后，大部分溶质转移到萃取剂中，得到的溶液，取剂中，得到的溶液，萃余液萃余液：被萃取出溶质的料液称为。：被萃取出溶质的料液称为。萃取的基本概念萃取的基本概念萃取常数萃取常数一、萃取原理一、萃取原理有机相中浓度有机相中浓度水相中

3、浓度水相中浓度E E萃取效率萃取效率有机相中总量有机相中总量水相中总量水相中总量100%100%E E萃取效率萃取效率100%100%水水有有二、工业萃取方式二、工业萃取方式 萃取过程萃取过程：1）混和）混和 2） 分离分离 3）溶剂回收）溶剂回收 操作方式操作方式 单级萃取单级萃取 多级萃取多级萃取 多级错流多级错流 多级逆流多级逆流1. 1. 单级萃取单级萃取单级萃取流程示意图单级萃取流程示意图单级萃取：只包括一个混合器和一个分离器单级萃取：只包括一个混合器和一个分离器.多级顺流（错流）萃取F一料液一料液 S一溶剂一溶剂 L一萃取液一萃取液 R萃余液萃余液 下标下标1，2，3级别级别 多级

4、错流萃取的理论收率高于单级多级错流萃取的理论收率高于单级萃取，即萃取完全。萃取，即萃取完全。但多级萃取流程长，萃取剂用量大，但多级萃取流程长，萃取剂用量大，因而得到的萃取液浓度低。因而得到的萃取液浓度低。 3 3多级逆流萃取多级逆流萃取 多级逆流萃取中，料液移动方向和萃取剂多级逆流萃取中，料液移动方向和萃取剂移动方向相反，故称逆流萃取。移动方向相反，故称逆流萃取。 多级逆流萃取与同级错流萃取多级逆流萃取与同级错流萃取相比，在相同的萃取剂用量下，可相比，在相同的萃取剂用量下，可获得更高的收得率。获得更高的收得率。 在逆流萃取中，由于只在最后在逆流萃取中，由于只在最后一级中加入萃取剂，故与错流萃取

5、一级中加入萃取剂，故与错流萃取相比，萃取剂用量少，因而萃取液相比，萃取剂用量少，因而萃取液浓度高。浓度高。例例1 1：利用乙酸乙酯萃取发酵液中的放线菌：利用乙酸乙酯萃取发酵液中的放线菌素素 D, pH3.5D, pH3.5时分配系数时分配系数K =57K =57。令料液体。令料液体积为积为450 l/h,450 l/h,单级萃取剂流量为单级萃取剂流量为39 l/h39 l/h。计算单级、三级顺流、三级逆流萃取的萃计算单级、三级顺流、三级逆流萃取的萃取率。取率。解解: : 单级萃取的萃取效率：单级萃取的萃取效率：E = E = = 57/(57+450/39) = 57/(57+450/39)

6、100% 100% = 83.2%= 83.2% 三级顺流三级顺流E = 94.6%E = 94.6% 三级逆流三级逆流E = 99.3%E = 99.3% 水水有有4. 4. 影响萃取操作的因素影响萃取操作的因素(1)(1)有机溶剂的选择有机溶剂的选择(2) pH(2) pH的范围的范围(3)(3)温度的确定温度的确定(4)(4)盐析盐析(5)(5)乳化作用乳化作用（）有机溶剂的选择（）有机溶剂的选择u根据相似相溶的原理，选择与根据相似相溶的原理，选择与目标产物极性相近目标产物极性相近的有机溶剂为萃取剂，可以得到较大的分配系数；的有机溶剂为萃取剂，可以得到较大的分配系数；u有机溶剂与水不互溶

7、，与水有较大的有机溶剂与水不互溶，与水有较大的密度差密度差，黏，黏度小，表面张力适中；度小，表面张力适中；u应当价廉易得，容易回收，毒性低，腐蚀性小，应当价廉易得，容易回收，毒性低，腐蚀性小，不与目标产物反应。不与目标产物反应。常用于抗生素萃取的有机溶剂有丁醇、丁酯、乙酸常用于抗生素萃取的有机溶剂有丁醇、丁酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯等。乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯等。（）（）pHpH的影响的影响u pH对表观分配系数的影响（对表观分配系数的影响（pHK） pH低有利于酸性物质分配在有机相，碱性物质低有利于酸性物质分配在有机相，碱性物质分配在水相。分配在水相。 （）（） 温度温度T uTT，分

8、子扩散速度，分子扩散速度，故萃取速度，故萃取速度u一般生化物质的萃取在室温或较低温度下一般生化物质的萃取在室温或较低温度下进行。进行。（）（） 盐析盐析无机盐无机盐氯化钠、硫酸铵，作用：氯化钠、硫酸铵，作用：生化物质在水中溶解度生化物质在水中溶解度；两相比重差；两相比重差 两相互两相互溶度溶度（）乳化和破乳（去乳化）（）乳化和破乳（去乳化）1 1乳化乳化 乳化乳化是一种液体是一种液体( (分散相分散相) )分散在另一种不分散在另一种不相混溶的液体相混溶的液体( (连续相连续相) )中的现象。这样形成的分中的现象。这样形成的分散体系称乳浊液。散体系称乳浊液。原因：是发酵液中存在的蛋白质和固体颗粒

9、等原因：是发酵液中存在的蛋白质和固体颗粒等物质，这些物质具有表面活剂性的作用，使有机物质，这些物质具有表面活剂性的作用，使有机溶剂和水的表面张力降低，水易于以微小液滴的溶剂和水的表面张力降低，水易于以微小液滴的形式分散于油相称为油包水型形式分散于油相称为油包水型W/OW/O乳浊液乳浊液；相反，；相反，为为O/WO/W型乳浊液型乳浊液。. .害处：害处：乳化产生后会使有机溶剂相和水相分层困难，并乳化产生后会使有机溶剂相和水相分层困难，并出现两种夹带：出现两种夹带：发酵液中夹带有机溶剂微滴，发酵液中夹带有机溶剂微滴，使目标产物受到损失；使目标产物受到损失；有机溶剂中夹带发酵液有机溶剂中夹带发酵液给

10、后处理操作带来困难。给后处理操作带来困难。 破乳破乳 由蛋白质引起的乳化多为由蛋白质引起的乳化多为O/ WO/ W型，其粒径型，其粒径在在2.52.53030微米之间。表面活性剂的亲水基团强微米之间。表面活性剂的亲水基团强度大于亲油基团。度大于亲油基团。破乳方法：破乳方法： 1.1.过滤或离心分离破乳法；过滤或离心分离破乳法； 2.2.化学法：加电解质中和离子型乳油液的电荷；化学法：加电解质中和离子型乳油液的电荷； 3.3.物理法：加热、稀释、吸附等；物理法：加热、稀释、吸附等； 4.4.顶替法：加入表面活性更大，但因其碳链较短顶替法：加入表面活性更大，但因其碳链较短难以形成坚固的保护膜的物质

11、，取代界面上的乳难以形成坚固的保护膜的物质，取代界面上的乳化剂；化剂； 5.5.转型法：如在转型法：如在O/WO/W中加入亲油性乳化刑，使乳化中加入亲油性乳化刑，使乳化液有生成液有生成W/OW/O的倾向，但又不稳定，从而达到破乳的倾向，但又不稳定，从而达到破乳目的。目的。常用的去乳化剂常用的去乳化剂醇类（戊醇最好）醇类（戊醇最好）溴代十五烷基吡啶溴代十五烷基吡啶十二烷基三甲基溴化氨（十二烷基三甲基溴化氨（1231)1231)十二烷基磺酸钠十二烷基磺酸钠最好的方法是防止乳化，如蛋白质是乳化起因，最好的方法是防止乳化，如蛋白质是乳化起因，就应设法去除蛋白质。就应设法去除蛋白质。二、萃取设备二、萃取

12、设备1 1、萃取体系的组成及功能、萃取体系的组成及功能液液- -液萃取设备应包括液萃取设备应包括3 3个部分：个部分：混合设备、混合设备、分离设备和溶剂回收设备。分离设备和溶剂回收设备。混合设备混合设备：（）管式混合器：（）管式混合器（）喷嘴式混合器（）喷嘴式混合器（）搅拌混合罐（）搅拌混合罐（）（）管式混合器管式混合器混合管混合管工作原理工作原理萃取剂及料液在一定流速下进入管道一端，混合后从萃取剂及料液在一定流速下进入管道一端，混合后从另一端导出，依靠管内特殊设计的内部单元和流体流另一端导出，依靠管内特殊设计的内部单元和流体流动实现液体混合。动实现液体混合。强迫湍流状态；料液在管内平均停留时

13、间强迫湍流状态；料液在管内平均停留时间101020s20s。特点特点混合管的萃取效果高于混合罐，且为连续操作。流程混合管的萃取效果高于混合罐，且为连续操作。流程简单、结构紧凑、能耗小、萃取效率高。适于各种黏简单、结构紧凑、能耗小、萃取效率高。适于各种黏度的流体。度的流体。（a）交错射流混合）交错射流混合（b）同向射流混合）同向射流混合（2 2）喷嘴式混合器）喷嘴式混合器 喷嘴式混合器是一种体积小喷嘴式混合器是一种体积小, ,简单方便的混合装简单方便的混合装置，特别适用于低黏度、易分散的料液。这种设置，特别适用于低黏度、易分散的料液。这种设备投资小，但需要料液在较高的压力下进入混合备投资小，但需

14、要料液在较高的压力下进入混合器。且效率较低。器。且效率较低。（3 3）混合罐）混合罐混合罐的结构类似混合罐的结构类似于带机械搅拌的密于带机械搅拌的密闭式反应罐。闭式反应罐。对化学腐蚀性强的对化学腐蚀性强的液体，可采用气流液体，可采用气流搅拌。搅拌。三、分离设备三、分离设备高速离心机：碟片式，高速离心机：碟片式，400040006000rpm6000rpm超速离心机：管式，超速离心机：管式，10000rpm10000rpm第二节第二节 离子交换法离子交换法离子交换法：是利用某些抗生素能在溶液中形成带离子交换法：是利用某些抗生素能在溶液中形成带电粒子，与合成离子交换树脂之间结合力的差异来电粒子，与

15、合成离子交换树脂之间结合力的差异来进行分离的方法。带电粒子与离子支换树脂间的作进行分离的方法。带电粒子与离子支换树脂间的作用力是静电力，它们的结合是可逆的。用力是静电力，它们的结合是可逆的。 固体球形颗粒，多孔网固体球形颗粒，多孔网状结构；不溶于水；具有离子交状结构；不溶于水；具有离子交换特性的有机高分子聚电解质。换特性的有机高分子聚电解质。一一. .原理原理 1 1、 组成组成 离子交离子交换树脂换树脂母体母体( (骨架骨架) )活性基团活性基团固固 定定 离离 子子可交换离子可交换离子苯乙烯苯乙烯( (单体单体) )+ +二乙烯苯二乙烯苯( (交联剂交联剂) )母体母体共聚共聚H H2 2

16、SOSO4 4功功能能基基反反应应R R SOSO3 3 H H固定离子固定离子 活性离子活性离子母体母体2 2、离子交换过程、离子交换过程离子交离子交换： R RA A+ + + B + B+ + = R = RB B+ + + A + A+ +洗脱：洗脱： R RB B+ + + C + C+ + = R = RC C+ + + B+ B+ +再生：再生： R RC C+ + + A + A+ + = R = RA A+ + + C + C+ + 骨架：接功能基团，惰性骨架：接功能基团，惰性固定基团：接于骨架上，与固定基团：接于骨架上，与 相反离子结合相反离子结合活性离子：可移动离子活性离

17、子：可移动离子待交换离子：吸附阶段与活待交换离子：吸附阶段与活 性离子交换性离子交换 按材料不同按结构离子交离子交换树脂换树脂凝胶型凝胶型等孔型等孔型孔大、均匀，抗有机污染能力强。孔大、均匀，抗有机污染能力强。孔径为孔径为20100nm，溶胀度小，交换速度高，抗，溶胀度小，交换速度高，抗污染能力强。污染能力强。孔径孔径5nm、少，溶胀度较大，水溶胀后呈凝胶状。、少，溶胀度较大，水溶胀后呈凝胶状。大孔型大孔型二二. .离子交换树脂离子交换树脂离子交离子交换树脂换树脂（聚）苯乙烯树脂（聚）苯乙烯树脂多糖类骨架多糖类骨架DEAE、凝胶（葡聚糖、琼脂、凝胶（葡聚糖、琼脂糖，多糖蛋白糖，多糖蛋白751、

18、722等离子型小分子等离子型小分子离子交离子交换树脂换树脂阳离子交换树脂阳离子交换树脂阴离子交换树脂阴离子交换树脂弱碱性阴离子交换树脂弱碱性阴离子交换树脂 RNH3OH强碱性阴离子交换树脂强碱性阴离子交换树脂 R NOH弱酸性阳离子交换树脂弱酸性阳离子交换树脂 RCOOH强酸性阳离子交换树脂强酸性阳离子交换树脂 RSO3H按离子属性及强弱 三、离子交换树脂的理化性质三、离子交换树脂的理化性质外观外观 珠球形珠球形颗粒度（粒度）颗粒度（粒度） 颗粒度是指树脂颗粒在溶胀状态下的颗粒度是指树脂颗粒在溶胀状态下的直径大小直径大小 , ,粒度小其交换速度快，但流体阻力增加，粒度小其交换速度快，但流体阻力

19、增加，粒度过大会使交换速度降低。粒度过大会使交换速度降低。膨胀性膨胀性 确定树脂装填量时应考虑到其膨胀性能。确定树脂装填量时应考虑到其膨胀性能。 密密度度 干干树树脂脂的的密密度度称称真真密密度度，而而膨膨胀胀树树脂脂酌酌密密皮皮称称视视密密度度，由由视视密密度度可可以以估估计计树树脂脂的的装装填填量量和和离离子子交交换换柱所承受的压力。柱所承受的压力。交交联联度度 指指离离子子交交换换树树脂脂中中交交联联剂剂（二二乙乙烯烯苯苯简简称称DVBDVB）含含量量的的质质量量分分数数。一一般般来来说说交交联联度度大大，机机械械强强度度高，树脂的孔度小，大分子的物质就不易被交换高，树脂的孔度小，大分子

20、的物质就不易被交换 。交交换换容容量量 表表征征树树脂脂交交换换能能力力的的重重要要参参数数。所所谓谓交交换换容容量量是是指指一一定定量量树树脂脂所所能能交交换换离离子子的的毫毫克克当当量量数数（meqmeq），其其表表示示方方法法有有质质量量交交换换容容量量（meq/gmeq/g干干树树脂脂）和和体体积积交交换容量（换容量（meq/mlmeq/ml湿树脂）两种。湿树脂）两种。 四、离子交换树脂选择依据四、离子交换树脂选择依据1 1、带正电荷的碱性抗生素用阳离子交换树脂，、带正电荷的碱性抗生素用阳离子交换树脂，反之，用阴离子反之，用阴离子、强酸性或强碱性抗生素，宜选用弱碱性及弱、强酸性或强碱性

21、抗生素，宜选用弱碱性及弱酸性交换树脂酸性交换树脂、交换树脂有酸、碱型和盐型，对弱酸、碱型、交换树脂有酸、碱型和盐型，对弱酸、碱型离子交换树脂用盐型离子交换树脂用盐型、工业离子交换树脂宜选用容量高，选择性好，、工业离子交换树脂宜选用容量高，选择性好，特别是易再生的树脂。特别是易再生的树脂。五、离子交换方法五、离子交换方法1 1、静态交换法：、静态交换法：工业上（间歇式工艺）工业上（间歇式工艺） ：交换罐。：交换罐。实验室中：实验室中： 烧杯。烧杯。2 2 2 2、动态交换法：、动态交换法：、动态交换法：、动态交换法：工业上工业上工业上工业上：离子交换器：离子交换器：离子交换器：离子交换器 将树脂

22、装入柱状交换器中，使待交换溶液流将树脂装入柱状交换器中，使待交换溶液流将树脂装入柱状交换器中，使待交换溶液流将树脂装入柱状交换器中，使待交换溶液流过交换柱。过交换柱。过交换柱。过交换柱。实验室中：交换柱或滴定管实验室中：交换柱或滴定管装柱装柱离子交换离子交换洗脱洗脱树脂再生树脂再生六、离子交换柱式操作过程：六、离子交换柱式操作过程：预处理预处理研磨、过筛研磨、过筛使使粒度符合要求粒度符合要求浸泡浸泡使其充分使其充分溶胀溶胀洗涤洗涤减少杂质减少杂质一般经过研磨、溶胀、洗涤等步骤。一般经过研磨、溶胀、洗涤等步骤。.树脂的预处理树脂的预处理装柱：树脂洗至中性后借助水的重力使树脂自然装柱：树脂洗至中性

23、后借助水的重力使树脂自然沉积，避免夹杂气泡现象。沉积，避免夹杂气泡现象。装柱与装样交换装柱与装样交换洗洗 脱脱 洗脱一般采取分步淋洗或梯度淋洗，其中分步洗脱，洗脱一般采取分步淋洗或梯度淋洗，其中分步洗脱，是指先采用洗脱能力较弱的溶液，使易洗脱组分流出，是指先采用洗脱能力较弱的溶液，使易洗脱组分流出，然后依次使用洗脱能力更强的溶液，洗脱较难洗脱的组然后依次使用洗脱能力更强的溶液，洗脱较难洗脱的组分。分。七、七、 工业离子交换提取方法工业离子交换提取方法（1 1）分批法：交换罐。）分批法：交换罐。 （2 2）固定床：树脂上柱或交换器，动态洗脱。）固定床：树脂上柱或交换器，动态洗脱。 （3 3）流动

24、床：树脂与料液在柱床内同时逆向流）流动床：树脂与料液在柱床内同时逆向流动。动。 八、八、 抗生素离子离子交换工艺选择抗生素离子离子交换工艺选择（1 1）pHpH：交换时：交换时pHpH值值抗生素离子化抗生素离子化抗生素稳定性适宜抗生素稳定性适宜。 （2 2）吸附与洗脱：条件相反（逆过程），）吸附与洗脱：条件相反（逆过程），eg.eg.酸酸性吸附则碱性洗脱性吸附则碱性洗脱（3 3）为防止洗脱过程）为防止洗脱过程pHpH变化过大，可选用缓冲变化过大，可选用缓冲剂作为洗脱液剂作为洗脱液（）工业常用洗脱剂（）工业常用洗脱剂1 1、概念：、概念： 吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具吸附是利用吸附剂

25、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有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面的过程。程。被吸附的流体称为被吸附的流体称为吸附质吸附质，多孔固体颗粒称为，多孔固体颗粒称为吸附剂吸附剂。吸附达到平衡时，吸附剂内的流体称为。吸附达到平衡时，吸附剂内的流体称为吸吸附相附相，剩余的流体本体相称为，剩余的流体本体相称为吸余相吸余相第三节第三节 吸附法分离抗生素吸附法分离抗生素 吸附法的发展吸附法在各种层析技术中吸附法在各种层析技术中应用最早应用最早，如一战期间发展起来的活性炭吸附，后来使用的硅胶、凝胶型离子交换树脂、分子筛和纤维素等近些年发展的大网格吸附剂、吸附法的特点：、

26、吸附法的特点：常常用用于于从从稀稀溶溶液液中中将将溶溶质质分分离离出出来来，由由于于受受固固体吸附剂的限制，处理能力较小；体吸附剂的限制，处理能力较小；对溶质的作用较小；对溶质的作用较小；可可直直接接从从发发酵酵液液中中分分离离所所需需的的产产物物，成成为为发发酵酵与与分分离离的的耦耦合合过过程程，从从而而可可消消除除某某些些产产物物对对微微生物的抑制作用；生物的抑制作用；溶溶质质和和吸吸附附剂剂之之间间的的相相互互作作用用及及吸吸附附平平衡衡关关系系通通常常是是非非线线性性关关系系，故故设设计计比比较较复复杂杂，实实验验的的工作量较大。工作量较大。、吸附法的优缺点：、吸附法的优缺点：优点：优

27、点： 分离效果好分离效果好 操作简便，安全，设备简单操作简便，安全，设备简单 pHpH变化小，适于稳定性差的物质变化小，适于稳定性差的物质缺点：缺点： 收率低收率低成本高成本高 无机吸附剂性能不稳定无机吸附剂性能不稳定 不能连续操作，劳动强度大不能连续操作，劳动强度大、吸附的类型、吸附的类型（1 1） 物理吸附物理吸附: : 放热，可逆，单分放热，可逆，单分子层或多分子层，选择性差子层或多分子层，选择性差（2 2） 化化学学吸吸附附: : 放放热热量量大大，单单分分子子，选择性强选择性强（3 3） 交交换换吸吸附附: : 吸吸附附剂剂吸吸附附后后同同时时放出等当量的离子或氢键到溶液中放出等当量

28、的离子或氢键到溶液中 物理吸附：物理吸附：基于范德华力、氢键基于范德华力、氢键和静电力，它相当于流体中组分分和静电力，它相当于流体中组分分子在吸附剂表面上的凝聚，可以是子在吸附剂表面上的凝聚，可以是单分子层，也可以是多分子层。物单分子层，也可以是多分子层。物理吸附一般速度较快且是可逆的。理吸附一般速度较快且是可逆的。 化学吸附：化学吸附：基于在固体吸附剂表基于在固体吸附剂表面发生化学反应使吸附质和吸附剂面发生化学反应使吸附质和吸附剂之间以化学键力结合的吸附过程，之间以化学键力结合的吸附过程，因此选择性较强。化学吸附一般速因此选择性较强。化学吸附一般速度较慢，只能形成单分子层且不可度较慢，只能形

29、成单分子层且不可逆。逆。 无论是物理吸附，还是化学吸无论是物理吸附，还是化学吸附，吸附都是发生在吸附剂表面附，吸附都是发生在吸附剂表面的一种表面现象，为了增大吸附的一种表面现象，为了增大吸附容量，吸附剂应具有大的比表面容量，吸附剂应具有大的比表面积。积。、吸附剂通常应具备以下特征：、吸附剂通常应具备以下特征：对被分离的物质具有较强的吸附能力对被分离的物质具有较强的吸附能力; ;有较高的吸附选择性；有较高的吸附选择性；机械强度高；机械强度高；再生容易；再生容易；性能稳定、价格低廉。性能稳定、价格低廉。常用的吸附剂有常用的吸附剂有极性的和非极性的极性的和非极性的两种。两种。 羟基硅燥土、硅胶、氧化

30、铝等属前者，活羟基硅燥土、硅胶、氧化铝等属前者，活性炭属后者。性炭属后者。 人工合成的如大网格吸附剂、分子筛等两人工合成的如大网格吸附剂、分子筛等两种都有。但大多属非极性的。种都有。但大多属非极性的。、常用吸附剂种类、常用吸附剂种类硅胶是应用很广的一种极性吸附剂。是具有硅氧交联结构，硅胶是应用很广的一种极性吸附剂。是具有硅氧交联结构，表面有许多硅醇基的多孔性微粒。硅醇基可与极性化合物或表面有许多硅醇基的多孔性微粒。硅醇基可与极性化合物或不饱和化合物形成氢键而使硅胶具较强的吸附力。不饱和化合物形成氢键而使硅胶具较强的吸附力。 主要优点是化学惰性，具有较大的吸附量，易制备不同类型主要优点是化学惰性

31、，具有较大的吸附量，易制备不同类型的多孔硅胶，一般以的多孔硅胶，一般以SiO2.xH2OSiO2.xH2O通式表示。通式表示。硅胶的活性与含水量有关：含水量高则吸附力减弱。当游离硅胶的活性与含水量有关：含水量高则吸附力减弱。当游离水含量水含量17%17%以上时，吸附能力极低，可作为分配色谱的载体。以上时，吸附能力极低，可作为分配色谱的载体。硅胶具有微酸性，适用于分离酸性和中性物质，如有机酸、硅胶具有微酸性，适用于分离酸性和中性物质，如有机酸、氨基酸、甾体等。氨基酸、甾体等。 | | O O | | SiOSiOH | | O O | |（）硅胶（）硅胶（）氧化铝（）氧化铝氧化铝的吸附能力很强，

32、可以活化到不同程度，重氧化铝的吸附能力很强，可以活化到不同程度，重演性好，再生容易，故是常用的吸附剂之一。演性好，再生容易，故是常用的吸附剂之一。氧化铝的活性与其含水量有很大的关系。水分会掩氧化铝的活性与其含水量有很大的关系。水分会掩盖活性中心，故含水量愈高，活性愈低。盖活性中心，故含水量愈高，活性愈低。分酸性、碱性和中性三种，分酸性、碱性和中性三种，酸性氧化铝酸性氧化铝(pH4-5)(pH4-5)适合于分离酸性化合物，适合于分离酸性化合物，碱性氧化铝碱性氧化铝(pH9-10)(pH9-10)适合于分离碱性化合物，适合于分离碱性化合物，中性氧化铝中性氧化铝(pH7)(pH7)适合于分生物碱、挥

33、发油、萜类、适合于分生物碱、挥发油、萜类、甾体及在酸、碱中不稳定的甙类、酯类等化合物。甾体及在酸、碱中不稳定的甙类、酯类等化合物。 硅硅藻藻土土是是由由硅硅藻藻类类植植物物死死亡亡后后的的硅硅酸酸盐盐遗遗骸骸形形成成的的，基基本本质质是是含含水水的的无无定定形形SiOSiO2 2，并并含含有有少少量量FeFe2 2O O3 3、C C2 2O O、MgOMgO、AlAl2 2O O3 3及及有有机机杂杂质质，外外观观一一般般呈呈浅浅黄黄色色或或浅浅灰灰色色，优优质质的的呈呈白白色色，质质软软，多多孔孔而而轻轻。硅硅藻藻土土的的多多孔孔结结构构使使它它成成为为一一种种良良好好吸吸附附剂剂，在在食

34、食品品、化化工工生生产产中中常常用用来来作作助助滤滤剂及脱色剂。剂及脱色剂。（）硅藻土（）硅藻土 活性炭活性炭是一类碳质吸附剂的总称，品种很多。几乎是一类碳质吸附剂的总称，品种很多。几乎所有的有机物都可以作为制造活性炭的原料，如泥炭、所有的有机物都可以作为制造活性炭的原料，如泥炭、褐煤、烟煤、重质石油馏分、木材、果壳、纸浆废液褐煤、烟煤、重质石油馏分、木材、果壳、纸浆废液等。将原料在隔绝空气的条件下加热至等。将原料在隔绝空气的条件下加热至600600左右（有左右（有时还加添加剂），使其热分解，得到的残碳再在时还加添加剂），使其热分解，得到的残碳再在800800以上高温下与空气、水蒸气或二氧化碳

35、反应使其烧蚀，以上高温下与空气、水蒸气或二氧化碳反应使其烧蚀，便生成多孔的活性炭。便生成多孔的活性炭。 ( () )活性炭（活性炭（Active carbon）活性炭吸附的优缺点）活性炭吸附的优缺点优点优点活性炭具有吸附力强，分离效果好，来源比较容易，活性炭具有吸附力强，分离效果好，来源比较容易，价格便宜。价格便宜。缺点缺点但由于活性炭生产原料和制备方法不同，因此吸附但由于活性炭生产原料和制备方法不同，因此吸附性能的可重复性很难控制。另外活性炭色黑质轻，性能的可重复性很难控制。另外活性炭色黑质轻，有时会造成环境污染。有时会造成环境污染。活性炭种类活性炭种类颗粒大小颗粒大小表面积表面积吸附力吸附

36、力吸附量吸附量洗脱洗脱粉末活性炭粉末活性炭小小大大大大大大难难颗粒活性炭颗粒活性炭较小较小较大较大较小较小较小较小难难锦纶活性炭锦纶活性炭大大小小小小小小易易活性炭类型活性炭类型 活性炭的分类可分为粉末状活性炭、颗粒状活性炭和活性炭的分类可分为粉末状活性炭、颗粒状活性炭和锦纶锦纶- -活性炭三类。活性炭三类。）活性炭对物质的吸附规律）活性炭对物质的吸附规律活性炭是非极性吸附剂，因此在水中吸附能力大于有机溶活性炭是非极性吸附剂，因此在水中吸附能力大于有机溶剂中的吸附能力。剂中的吸附能力。针对不同的物质，活性炭的吸附遵循以下规律：针对不同的物质，活性炭的吸附遵循以下规律：对极性基团吸附力大于非极性

37、基团对极性基团吸附力大于非极性基团对芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物对芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物对相对分子量大的化合物的吸附力大于相对分子量小的化对相对分子量大的化合物的吸附力大于相对分子量小的化合物合物抗生素生产中应用主要除杂质抗生素生产中应用主要除杂质）操作）操作静态吸附静态吸附动态吸附。动态吸附。）注意事项）注意事项活性炭的选择活性炭的选择吸附与吸附与pHpH的关系。的关系。活性炭的用量活性炭的用量吸附时间吸附时间、大孔吸附树脂技术、大孔吸附树脂技术是是2020世纪世纪6060年代未在离子交换剂和其它吸附剂应用的基年代未在离子交换剂和其它吸附剂应用的基础上发展起来的一种

38、新型树脂。础上发展起来的一种新型树脂。是一种具有多孔立体结构，人工合成的有机高分子聚合是一种具有多孔立体结构，人工合成的有机高分子聚合物。物。是多孔网状结构，巨大的比表面积使其具有良好的吸附是多孔网状结构，巨大的比表面积使其具有良好的吸附性能。性能。能吸附液体中的特质，又称为大孔吸附树脂能吸附液体中的特质，又称为大孔吸附树脂(macroporous absorbing resin )(macroporous absorbing resin )大孔树脂大孔树脂（Macroporous Resin，MR）、主要应用、主要应用生物化学制品的净化、分离、回收生物化学制品的净化、分离、回收植物活性成份的

39、纯化植物活性成份的纯化如：皂苷、黄如：皂苷、黄酮、内、内酯、生物碱、生物碱中药复方精制及质量标准制定中药复方精制及质量标准制定工业废水、废液的处理工业废水、废液的处理、主要理化性质、主要理化性质性状：白色、乳白色至微黄色颗粒性状：白色、乳白色至微黄色颗粒粒度：粒度：20206060目。目。稳定性：不溶于水、酸、碱及有机溶剂，稳定性：不溶于水、酸、碱及有机溶剂，加热不溶，可在加热不溶，可在150150以下使用。以下使用。含水量：含水量：404075%75%。 按其极性和所选用单体分子结构的不同，可分为：按其极性和所选用单体分子结构的不同，可分为：1非极性吸附树脂：为苯乙烯非极性吸附树脂：为苯乙烯

40、二乙烯聚合物二乙烯聚合物Amberlite XAD4 Diaion HP20上海试剂厂的上海试剂厂的D101、D102、D401南开大学的南开大学的D1、D2、D3、D42中等极性吸附树脂：为聚丙烯酸酯型聚合物中等极性吸附树脂：为聚丙烯酸酯型聚合物Amberlite XAD6、XAD7、 XAD83极性吸附树脂：含硫氧、酰胺等基团极性吸附树脂：含硫氧、酰胺等基团Amberlite XAD9 ；南大化工厂的；南大化工厂的X5、S8天津试剂二厂的天津试剂二厂的GDX501、GDX601等等4强极性吸附树脂：含氨基、吡啶、氧化氮等极性基因强极性吸附树脂：含氨基、吡啶、氧化氮等极性基因Amberlit

41、e XAD11、Amberlite XAD12、天天津津试试剂剂二二厂厂的的GDX402、GDX403等等、类型、类型、制备、制备骨架类型：苯乙烯、丙烯酸酯、丙烯腈、骨架类型：苯乙烯、丙烯酸酯、丙烯腈、异丁烯等异丁烯等致孔剂：甲苯、石蜡、溶剂汽油、煤油、致孔剂：甲苯、石蜡、溶剂汽油、煤油、碳醇、聚乙烯醇等碳醇、聚乙烯醇等交联剂：二乙烯苯等交联剂：二乙烯苯等分散剂：明胶等分散剂：明胶等、大孔树脂优缺点、大孔树脂优缺点1. 1. 应用范围广应用范围广 许多生物活性物质对许多生物活性物质对pHpH较为敏感，易受酸较为敏感，易受酸碱作用而失去活性，限制了离子交换法的应用，碱作用而失去活性，限制了离子交

42、换法的应用，而采用大孔吸附树脂，既能选择性吸附，又便而采用大孔吸附树脂，既能选择性吸附，又便于溶剂洗脱，整个过程于溶剂洗脱，整个过程pHpH不变；另外，可从存不变；另外，可从存在有大量无机盐的发酵液中分离提取抗菌素等在有大量无机盐的发酵液中分离提取抗菌素等物质。物质。 理化性质稳定理化性质稳定 大孔树脂稳定性高，机械强度好，经久耐大孔树脂稳定性高，机械强度好，经久耐用，且又避免了溶剂法对环境的污染和离子交用，且又避免了溶剂法对环境的污染和离子交换法对设备的腐蚀等不良影响。换法对设备的腐蚀等不良影响。3 3分离性能优良分离性能优良 大孔树脂对有机物的选择性良好，分离效能大孔树脂对有机物的选择性良

43、好，分离效能高，且脱色能力强，效果不亚于活性炭。高，且脱色能力强，效果不亚于活性炭。4. 4. 使用方便使用方便 大孔树脂一般系小球状，直径在大孔树脂一般系小球状，直径在0.20.20.8mm0.8mm之间，因此流体阻力小于粉状活性炭，使用方便。之间，因此流体阻力小于粉状活性炭，使用方便。5. 5. 溶剂用量少溶剂用量少 溶剂法是液液萃取，溶剂消耗大，回收较难，溶剂法是液液萃取，溶剂消耗大，回收较难，而大孔树脂吸附法仅用少量溶剂洗脱即达到分离而大孔树脂吸附法仅用少量溶剂洗脱即达到分离目的，不仅溶剂用量少，而且又避免了严重的乳目的，不仅溶剂用量少，而且又避免了严重的乳化现象，提高了效率。化现象，

44、提高了效率。6. 6. 可重复使用，降低成本可重复使用，降低成本 大孔吸附树脂再生容易，一般用水、稀酸、大孔吸附树脂再生容易，一般用水、稀酸、稀碱或有机溶剂如低浓度乙醇、丙酮对树脂进稀碱或有机溶剂如低浓度乙醇、丙酮对树脂进行反复清洗，即可再生重复使用。行反复清洗，即可再生重复使用。7. 7. 确定确定 大孔吸附树脂价格较贵，吸附效果易受流大孔吸附树脂价格较贵，吸附效果易受流速和溶质浓度的影响；品种有限，不能满足中速和溶质浓度的影响；品种有限，不能满足中药多成分、多结构的需求；操作较为复杂，对药多成分、多结构的需求；操作较为复杂，对树脂的技术要求较高。树脂的技术要求较高。、分离规律、分离规律分子

45、量相似的成分分子量相似的成分极性越小，吸附能力越极性越小，吸附能力越强强，则越越难洗脱下来；洗脱下来；极性越大，吸附能力越弱，极性越大，吸附能力越弱，则越易洗脱下来。越易洗脱下来。极性相似的成分极性相似的成分分子量越大，越易洗脱下来。（分子分子量越大，越易洗脱下来。（分子筛原理）原理）73药液药液水水洗脱剂洗脱剂再生剂再生剂分段收集分段收集泵泵检测器检测器/ /过程控制器过程控制器储储罐罐 树树 脂脂 柱柱、流程树树脂脂预预处处理理上上样样吸吸附附洗洗脱脱收收集集洗洗脱脱液液回收、浓缩回收、浓缩干燥干燥成品成品74（）预处理（）预处理大孔树脂大孔树脂乙醇浸泡乙醇浸泡小时小时蒸馏水洗至无醇味蒸馏

46、水洗至无醇味待用待用（）装柱（）装柱乙醇湿法装柱乙醇湿法装柱乙醇冲洗乙醇冲洗蒸馏水洗乙醇蒸馏水洗乙醇待用待用乙醇洗脱液与水混乙醇洗脱液与水混合无白色浑浊合无白色浑浊（）上样（）上样蒸馏水稀释样品蒸馏水稀释样品缓慢上样缓慢上样或湿样品与树脂或湿样品与树脂混合烘干混合烘干（）洗脱（）洗脱090090乙醇梯度洗脱乙醇梯度洗脱浓缩浓缩不同极性的流分不同极性的流分收集洗脱液收集洗脱液（）再生（）再生一般用乙醇洗涤至流出液无色，如污染严重，也一般用乙醇洗涤至流出液无色，如污染严重，也可用酸或碱进行处理，最后乙醇和蒸馏水洗涤可用酸或碱进行处理，最后乙醇和蒸馏水洗涤、树脂的强化再生、树脂的强化再生当树脂正常使

47、用一段时间后，吸附能力下降或当树脂正常使用一段时间后，吸附能力下降或严重严重污染，需要进行强化再生。污染，需要进行强化再生。（）高浓度盐酸浸泡、洗涤（）高浓度盐酸浸泡、洗涤（）纯水洗至中性（）纯水洗至中性（）高浓度氢氧化钠浸泡、洗涤（）高浓度氢氧化钠浸泡、洗涤（）纯水充分淋洗，直至中性（）纯水充分淋洗，直至中性（）树脂类型：极性、中性、非极性树脂（）树脂类型：极性、中性、非极性树脂亲脂性成分选用中性、非极性树脂；苷类等极性大亲脂性成分选用中性、非极性树脂；苷类等极性大的成分选用极性树脂的成分选用极性树脂（）气泡：易产生。采用梯度洗脱可减少。（）气泡：易产生。采用梯度洗脱可减少。（）再生：大孔树

48、脂再生效果好。但再生次数不是（）再生：大孔树脂再生效果好。但再生次数不是无限。无限。标准：与新树脂比较，吸附能力下降标准：与新树脂比较，吸附能力下降30%30%。、注意事项、注意事项、沉淀法定义：利用沉淀剂使抗生素在溶液中的溶、沉淀法定义：利用沉淀剂使抗生素在溶液中的溶解度降低而形成无定形固体沉淀的过程。解度降低而形成无定形固体沉淀的过程。、沉淀法的目的：、沉淀法的目的：u通过沉淀达到浓缩的目的；通过沉淀达到浓缩的目的；u沉淀方法可有选择地沉淀杂质或有选择地沉淀所需沉淀方法可有选择地沉淀杂质或有选择地沉淀所需成分，初步成分，初步 纯化纯化 ；u将已纯化的产品由液态变成固态，加以保存或进一将已纯

49、化的产品由液态变成固态，加以保存或进一步处理。步处理。沉淀法是最古老的分离和纯化生物物质的方法，但目沉淀法是最古老的分离和纯化生物物质的方法，但目前在抗生素生产中的应用不多，主要在四环素类。前在抗生素生产中的应用不多，主要在四环素类。一、一、 概述概述第四节、第四节、 沉淀法提取抗生素沉淀法提取抗生素、沉淀法的优缺点、沉淀法的优缺点n优点：操作简单、经济、浓缩倍数高优点：操作简单、经济、浓缩倍数高n缺点：针对复杂体系而言，分离度不高、选缺点：针对复杂体系而言，分离度不高、选择性不强择性不强 沉淀操作常在发酵液经过过滤和离心（除沉淀操作常在发酵液经过过滤和离心（除去不溶性杂质及细胞碎片）以后进行

50、，得到的去不溶性杂质及细胞碎片）以后进行，得到的沉析物可直接干燥制得成品或经进一步提纯，沉析物可直接干燥制得成品或经进一步提纯，如透析、超滤、层析或结晶制得高纯度生化产如透析、超滤、层析或结晶制得高纯度生化产品。品。操作方式可分连续法或间歇法两种，规模较小操作方式可分连续法或间歇法两种，规模较小时，常采用间歇法。时，常采用间歇法。二、沉淀法操作过程二、沉淀法操作过程沉淀法操作步骤沉淀法操作步骤 ：首先加入沉淀剂，首先加入沉淀剂，沉淀剂的陈化，促进粒子生长；沉淀剂的陈化，促进粒子生长；离心或过滤，收集沉淀物。离心或过滤，收集沉淀物。加沉淀剂的方式和陈化条件对产物加沉淀剂的方式和陈化条件对产物的纯

51、度、收率和沉淀物的形状都有很大的纯度、收率和沉淀物的形状都有很大影响。影响。三、沉淀法的分类三、沉淀法的分类根据所加入的沉淀剂的不同，沉淀法可以分为：根据所加入的沉淀剂的不同，沉淀法可以分为：. .盐析法；盐析法；. .等电点沉淀法；等电点沉淀法；. .金属离子沉淀法等金属离子沉淀法等. .有机溶剂沉淀法；有机溶剂沉淀法；. .非离子型聚合物沉淀法；非离子型聚合物沉淀法；. .聚电解质沉淀法；聚电解质沉淀法；. .亲和沉淀法亲和沉淀法. .盐析盐析概念：在高浓度的中性盐存在下，生物大分子概念：在高浓度的中性盐存在下，生物大分子物质在水溶液中的溶解度降低，产生沉淀的过程。物质在水溶液中的溶解度降

52、低，产生沉淀的过程。盐析是可逆的，而变性是不可逆的盐析是可逆的，而变性是不可逆的盐析法机理：盐析法机理：（1 1）破坏水化膜，分子）破坏水化膜，分子间易碰撞聚集，易碰撞聚集， （2 2）破坏水化膜，暴露出憎水区域，）破坏水化膜，暴露出憎水区域，（3 3）中和）中和电荷，减少静荷，减少静电斥力斥力l盐析作用要强盐析作用要强盐析作用要强盐析作用要强l盐析用盐需有较大的溶解度盐析用盐需有较大的溶解度盐析用盐需有较大的溶解度盐析用盐需有较大的溶解度l盐析用盐必须是惰性的盐析用盐必须是惰性的盐析用盐必须是惰性的盐析用盐必须是惰性的l来源丰富、经济来源丰富、经济来源丰富、经济来源丰富、经济l盐析中常用的盐

53、：硫酸铵、硫酸钠、磷酸钾、盐析中常用的盐：硫酸铵、硫酸钠、磷酸钾、磷酸钠磷酸钠盐析用盐的选择盐析用盐的选择盐析法特点：盐析法特点：成本低，不需要特别昂贵的设备。成本低，不需要特别昂贵的设备。操作简单、安全。操作简单、安全。分离效果不理想，通常只是作为初步的分离分离效果不理想，通常只是作为初步的分离纯化，还需要结合其它的纯化方法。纯化，还需要结合其它的纯化方法。 . .等电点沉淀法等电点沉淀法在低的离子强度下，调在低的离子强度下，调pHpH至等电点，使两至等电点，使两性抗生素所带净电荷为零，降低了静电斥力，性抗生素所带净电荷为零，降低了静电斥力，而疏水力能使分子间相互吸引，形成沉淀的操而疏水力能

54、使分子间相互吸引，形成沉淀的操作称为等电点沉淀作称为等电点沉淀等电点沉淀法注意事项等电点沉淀法注意事项等电点沉淀法往往不能获得高的回收率，通常与等电点沉淀法往往不能获得高的回收率，通常与其他沉淀方法结合使用；其他沉淀方法结合使用；在调节等电点时，如果采用盐酸、氢氧化钠等强在调节等电点时，如果采用盐酸、氢氧化钠等强酸强碱，要注意防止抗生素失活。为了使酸强碱，要注意防止抗生素失活。为了使pHpH缓慢缓慢变动，也可用乙酸、碳酸等弱酸和碳酸钠等弱碱。变动，也可用乙酸、碳酸等弱酸和碳酸钠等弱碱。. .金属离子沉淀法金属离子沉淀法抗生素在一定条件下，与金属离子或其他抗生素在一定条件下，与金属离子或其他试剂形成难溶性复合物而沉淀。试剂形成难溶性复合物而沉淀。eg.eg.四环素四环素CaCa2+2+/Mg/Mg2+2+四环素沉淀四环素沉淀常用的金属离子：常用的金属离子： CaCa2+2+， MgMg2+2+ CuCu2+2+，AgAg2+2+，ZnZn2+2+