生物制药学——第四章 萃取分离法

萃取分离技术Extraction 5.1 概述利用物质在互不相容的两相之间溶解度的不同而使物质得到分离纯化或浓缩的方法称为萃取。

目标物液体：液液萃取固体：液固萃取（浸取）有机溶剂萃取双水相萃取液膜萃取反胶束萃取超临界萃取5.2 液固萃取（浸取）¾液固萃取，又称浸取或提取，是一种分离和富集某些天然产物、生化试剂和添加剂的有效手段。

由于溶剂渗入固体试样内部是比较缓慢的过程，因此液固萃取需要较长的时间，一般需要连续萃取。

浸提分为冷浸和热浸两种：¾冷浸法：适用于提取遇热易被破坏的物质及含淀粉、树胶、果胶、黏液质的样品。

¾热浸法：由于提高温度有利于有效成分的溶解度故提取效果较冷浸好。

该方法操作时间长，浸出溶剂用量大，往往浸出效率差，不易完全浸出，不适合有效成分含量低的原料。

为了有效成分的浸出，固体样品尽量粉碎传统的液固萃取装置是利用索氏（Soxhlet）提取器浸取在食品工业中的应用食用油¾除了采用传统的压榨法外，常采用溶剂浸提其中所含的油脂。

黄豆经溶剂浸提后，豆渣中残油量往往低于l%，远较压榨法的豆渣的残油率2%~2.5%为低。

除了油料种籽可以采用浸提法抽取其所含的油脂外，有时还采用浸提法抽取鱼肝或鱼皮的油脂。

常用溶剂：己烷、庚烷、环己烷速溶咖啡¾从咖啡豆中浸提出可溶性成分，经喷雾干燥或冷冻干燥可制得速溶咖啡。

食品功能成分的提取5.3 溶剂萃取法(Solvent Extraction)杂质目的产物料液萃取剂Light phaseHeavy phase溶剂萃取过程示意图实验室溶剂萃取过程分液漏斗有机相水相溶剂萃取法的原理萃取是根据不同物质在两相中分配平衡的差异是实现分离的。

物理萃取：利用溶剂对需分离的组分有较高的溶解能力，分离过程纯属物理过程，理论基础是分配定律；化学萃取：溶剂首先有选择性地与溶质化合或络合，从而在两相中重新分配而达到分离目的，服从相律及一般化学反应的平衡定律。

《生物制药工艺学》第四章萃取分离法（答案）一、填空题1、常用的萃取方法有：单级萃取、多级错流萃取、多级逆流萃取。

2、影响溶剂萃取的因素：乳化和破乳化、PH的影响、温度和萃取时间的影响、盐析作用的影响、溶剂种类、用量及萃取方式的影响。

3、破乳方法有：加入表面活性剂、离心、加电解质、加热、吸附法破乳、高压电破乳、稀释法、超滤、反应萃取。

4、常用的破乳剂有：阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂。

二、名词解释1、液-液萃取：是指用一种溶剂将物质从另一种溶剂（如发酵液）中提取出来的方法，根据所用溶剂的性质不同或萃取机制不同，可将液-液萃取分为多种类型。

2、萃取：在溶剂萃取中，被提取的溶液称为料液，其中与提取的物质称溶质，而用以进行萃取的溶剂称为萃取剂。

料液与萃取剂接触后，料液中的溶质向萃取剂转移的过程称为萃取，达到萃取平衡后，大部分溶质转移到萃取剂中，这种含有溶质的萃取剂溶液称为萃取液，而被萃取出溶质以后的料液称为萃余液。

3、反萃取（stripping）：是将萃取液与反萃取剂（含无机酸或碱的水溶液，有时也可以是水）相接触，使某种被萃入有机相的溶质转入水相，可把这种过程看作萃取的逆过程。

4、分配定律：即在一定温度，一定压力下，某一溶质在互不能相溶的两种溶剂间分配时，达到平衡后，在两相中的活度之比为一常数。

5、萃取因素：也称萃取比，其定义为被萃取溶质进入萃取相的总量与该溶质在萃余相中总量之比，通常以E表示。

6、萃取率（percentage extraction）：生产上常用萃取率来表示一种萃取剂对某种溶质的萃取能力，计算萃取效果，其公式为：7、分离因素：在同一萃取体系内两种溶质在同样条件下分配系数的比值。

三、问答1、简述溶剂萃取法的优点。

答：①操作可连续化，反应速度快，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。

2、简述选择萃取溶剂应遵守的原则。

答：①分配系数愈大愈好，若分配系数未知，则可根据“相似相容”的原则，选择与药物结构相近的溶剂；②选择分离因数大于1的溶剂；③料液与萃取溶剂的互溶度愈小愈好；④尽量选择毒性低的溶剂；⑤溶剂的化学稳定性要高，腐蚀性低，沸点不宜太高，挥发性要小，价格便宜，来源方便，便于回收。

第一章生物药物概述一、填空：1、我国药物的三大药源指的是化学药物、生物药物、中药2、现代生物药物已形成四大类型，包括基因重组多肽和蛋白质、基因药物、天然生化药物、合成与部分合成的生物药物二、选择题：1、以下能用重组DNA技术生产的药物为（B）A、维生素B、生长素C、肝素D、链霉素2、下面哪一种药物属于多糖类生物药物（C）A、洛伐他汀B、干扰素C、肝素D、细胞色素C3、能用于防治血栓的酶类药物有（D）A、SODB、胰岛素C、L-天冬酰胺酶D、尿激酶4、环孢菌素是微生物产生的（A）A、免疫抑制剂B、酶类药物C、酶抑制剂D、大环内酯类抗生素5、下列属于多肽激素类生物药物的是（D）A、ATPB、四氢叶酸C、透明质酸D、降钙素6、蛋白质工程技术改造的速效胰岛素机理是（D）A. 将猪胰岛素B30位改造为丙氨酸，使之和人胰岛素序列一致B. 将A21位替换成甘氨酸，B链末端增加两个精氨酸，使之在pH4溶液中可溶C. 将B29位赖氨酸用长链脂肪酸修饰，改变其皮下扩散和吸收速度D. 将人胰岛素B28位与B29位氨基酸互换，使之不易形成六聚体第二章生物制药工艺技术基础一、填空题1、从生物材料中提取天然大分子药物时，常采用的措施有采用缓冲系统、添加保护剂、抑制水解酶作用等。

2、生化活性物质浓缩可采用的方法有盐析浓缩、有机溶剂沉淀浓缩、超滤浓缩、真空减压浓缩或薄膜浓缩、用葡聚糖凝胶浓缩、用聚乙二醇浓缩3、生化活性物质常用的干燥方法有减压干燥、喷雾干燥、冷冻干燥4、冷冻干燥是在低温、低压条件下，利用水的升华性能而进行的一种干燥方法。

5、微生物菌种的分离和纯化可以用的方法有平板划线法、稀释后涂布平板法。

6、微生物菌种的自然选育是指利用微生物在一定条件下产生自发突变的原理，通过分离、筛选排除衰变型菌落，选择维持原有生产水平的菌株。

7、诱变时选择出发菌株时应考虑出发菌株的稳定性、选用具备某种优良特性、对诱变剂敏感、菌种的生理状态及生长发育时间等问题。

生物萃取法知识点总结生物萃取法的种类生物萃取法包括植物生物萃取法、动物生物萃取法和微生物生物萃取法。

1. 植物生物萃取法植物生物萃取法是指利用植物中具有代谢作用的生物体来对目标化合物进行分离提取。

这种方法最早的利用载体是使用固体材料，随着纤维技术的发展，也逐渐应用于植物生物萃取，植物所处的生长环境普遍受到光、水、温度、现象无数的影响，植物的成长受到植物体自身理化性能的制约。

植物萃取技术的基础是为了提取特定物质的叶、花、果等部位。

比如使用植物提取能提取植物的对甲醛、苯、二甲醚、氨等污染物的能力要大于酶、细菌，所以植物萃取成功约为5-10%的有机物传统技术生产费用。

2. 动物生物萃取法动物生物萃取法是指利用动物中具有代谢作用的生物体对目标化合物进行分离提取。

此法的应用较为广泛且有很多成功的实例，生物萃取法的使用，因为可以为萃取物提供较多精确解析测定，一般来源于当当、奶、肉、脂肪、皮、毛、血、骨等，生物萃取法多的就是蛋白质。

3. 微生物生物萃取法微生物萃取法是指利用微生物中具有代谢作用的生物体对目标化合物进行分离提取。

微生物生物萃取法的温度、基质、pH值都是影响提取率的重要因素之一，这些因素会影响提取所需的时间、清洁资料的选择、浓度等。

因为微生物的特殊性，很长时间内，微生物生物萃取变得困难，一般小型单元被大型单元循环使用。

生物萃取法的优势1. 能够萃取出天然有效成分采用生物萃取法，可以从植物、动物或者微生物中萃取出具有生物活性的物质，如药物、保健品、食品添加剂等。

这些天然有效成分具有对人体的生理调节作用，因此在医药和保健品领域具有很高的应用价值。

2. 提取效率高生物萃取法通常采用有机溶剂或者水作为萃取剂，对目标成分进行浸提、萃取和分离纯化。

由于生物体对目标成分具有较高的亲和性和选择性，因此生物萃取法具有较高的提取效率，能够将目标成分有效地从混合体中分离出来。

3. 技术操作简便生物萃取法无需复杂的设备和工艺，一般只需进行简单的浸提、过滤、结晶等工艺步骤，就能够完成目标成分的分离提取。

第四章萃取分离法经典萃取即是使溶液与另一种不相混溶的溶剂密切接触，让溶液中的某种或几种溶质介入溶剂中，从而使它们与溶液中的其他干扰组分分离的过程。

萃取分离在很早时就应用于分析中。

1842年Péligot发现乙醚可以硝酸溶液中萃取硝酸铀酰。

1867年，又有人发现某些金属的硫氰酸盐可溶于乙醚，因此，可以用乙醚来分离钴和镍。

萃取技术从核燃料的提取、分离和纯化开始，已广泛地应用于是化工、冶金、制药、生物和航天等领域。

近20年来，基于科学技术的发展，又衍生出超临界萃取、双水相萃取、凝胶萃取、和膜基萃取等多项新型萃取分离技术。

第一节萃取分离的基本参数一、萃取化学中常用的名词萃取－原来溶于水相的被萃物与有机相接触后，通过物理或化学过程，部分或几乎全部转入有机相地过程。

溶剂－萃取过程中构成连续有机相地液体。

萃取剂－能与被萃物有化学结合，又能溶于有机相的有机溶剂。

配位剂－指溶于水相能与金属离子生成配合物的配位体。

这类配位剂按功能可分为二大类：抑萃配位剂，起到抑止干扰离子进入有机相的作用；助萃配位剂，起到协助金属离子进入有机相盐析剂－是本身不能被萃取，也不能与金属离子配位的无机盐。

其作用有两方面：其一，盐析剂的水合作用，吸引了一部分自由水分子，使自由水分子的两减少，使被萃物在水中的相对浓度增加，有利于萃取；其二，盐析剂的存在增加水的极性，有利于合有机相分层，减少乳化作用。

萃合物－被萃物与萃取剂结合而能萃取到有机相的化合物。

反萃剂－指能破坏有机相中萃合物的结构，使生成易溶于水相的化合物。

萃洗液－能洗去萃取液中的杂质而又不能使萃取物分离出来的水相溶液。

萃余液－萃取后残余的水相，一般指多次连续萃取后残余的水相。

协同萃取－用二种或二种以上的萃取剂萃取同一种离子或化合物时，他们的分配比大于或小于他们单独使用时的分配比加和。

协萃剂－在协萃体系中，萃取剂A在一定试验条件下单独使用时的萃取分配比比萃取剂B单独使用时的萃取效率低，但在B 中加入A 后，萃取效率大大提高，则成A 为B 的协萃剂。

萃取分离法1，按萃取的目的，粗去方法可大致分为两类，一类称“完全萃取”，他是要将一个样品中的某个物质全部萃取出，这种萃取常称为提取。

如用大量的溶解度高的二甲基甲酰胺从橘皮中提取出橙皮苷而使溶解性差的细胞壁物质残留。

另一类成为选择性萃取，他是用于比较困难的分离过程。

如金属离子混合物的分离；化学标准品如光谱纯试剂的纯化制备。

2，溶剂萃取按萃取原理的不同，可分为两类：一类为物理萃取，这些萃取是基于被萃取物在水相和有机相（或反相胶团）中溶解度不同来实现的。

另一类为化学萃取。

3，溶剂萃取的有机相涉及两个概念，萃取剂和萃取溶剂。

萃取剂是指被萃取物有化学反应，而能是被萃取物被萃入有机相的试剂。

而用于稀释萃取剂的有机相溶剂被称为萃取溶剂（准确称为稀释剂）。

4，在分析化学中选择萃取剂的原则是：a)对萃取物有高的分配比，以保证尽可能地萃取出被萃取物；b)萃取剂对被萃取物的选择性要好，即对需分离的共存物具有足够大的分离因子；c)萃取剂对后面的分析测定没有影响，否则需要反萃除去；d)毒性小，容易制备。

5，所谓反萃，是指在溶剂萃取中常不可缺少的一后处理步骤。

反萃即是使用在萃取步骤时，被萃取物最不易被萃取的这种条件，将被萃取物萃取回纯的水相，而与萃取剂分离。

6，根据所形成的被萃取物质的不同，可把萃取体系分成以下几类：螯合物萃取体系，离子缔合物萃取体系，三元络合物萃取体系，共萃取体系，酸性磷类萃取体系等。

7，反胶团萃取a)微胶团概述：反胶团萃取也类似于水-有机溶剂的液液萃取，但他是李永乐表面活性剂在有机相形成的反胶团水池的双电层与蛋白质的静电吸引作用，而将不同极性（等电点）、不同分子量的蛋白质选择性地萃取到有机相，达到分离的目的。

b)将表面活性剂溶于水中，当其浓度超过临界胶束浓度时表面活性剂就会在水溶液中聚集在一起形成聚合体，称为胶束。

c)表面活性剂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，可分为：阴离子表面活性剂（脂肪醇硫酸酯盐等）、阳离子表面活性剂（十六烷基三甲基季铵溴化物等）、非离子表面活性剂（烷基酚类聚醚等）d)形成反胶团的条件：加入的表面活性剂在有机相中的浓度达临界胶束浓度值以上。