第二章预处理技术

第一章绪论1.药物分离与纯化过程分为机械分离与传质分离，机械分离针对非均相混合物，传质分离（物质传递）针对均相混合物，分为平衡分离过程与速度控制分离。

2.分离剂可以是能量或物质（质量）。

第二章药物分离纯化前的预处理技术1.预处理的目的：将目的产物转移到易于分离的相态中（液相），同时除去大部分杂质，改变流体特性，利于后续分离。

2.药物成分的形成阶段只能获得含有目的药物成分的混合物，难以进行药物分离。

3.预处理主要完成任务：（1）去除大部分可溶性杂质（阳离子、生物大分子）（2）采用凝聚或絮凝技术，将胶体状态的杂质转化为易于分离的较大颗粒。

（3）改善料液的流动性，便于固液分离（4）固液分离（5）将胞内产物从细胞内释放出来4.沉淀技术：（1）高价离子：Ca2+、Mg2+、Fe3+a影响离子交换b对药物降解加速催化作用（2）生物大分子（可溶性黏胶状物）：蛋白、核酸、多糖a粘度增大，影响固-液分离。

b乳化作用，吸附离子基团。

5.沉淀法去除杂质常用的方法：等电点沉淀法，变性沉淀法，盐析法，有机溶剂沉淀法，反应沉淀法。

6.等电点沉淀法原理：蛋白质是两性电解质，当溶液PH值处于等电点时，分子表面净电荷为0，双电层和水化膜结构被破坏，由于分子间引力，形成蛋白质聚集体，进而产生沉淀。

7.变性沉淀法原理：利用蛋白质、酶、核酸等生物大分子对某种物理或化学因素的敏感性差异，实现分离。

8.盐析法概念：在高浓度的中性盐存在下，蛋白质（酶）等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。

9.盐析法影响因素：（1）盐析剂的性质和加入量（2）溶液的pH值（3）蛋白类化合物的性质（4）蛋白浓度（5）温度10.常用的凝聚剂：AlCl3·6H2O、Al2(SO43·18H2O(明矾）、K2SO4·Al2(SO43·24H2O、FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O、ZnSO4和MgCO3等。

发酵液的预处理和固液分离 胶体双电层结构
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + -
电荷密度
负电荷分布
-
正电荷分布
吸附层 扩散层 吸附层 扩散层
s
距固体表面距离
滑动面
d
de
0
图14-1 胶体双电层的构造
（一） 凝 聚 Coagulation
凝聚：胶体粒子在中性盐促进下脱稳相互聚集成 大粒子（1mm）
生物分离技术
第二章 生物材料的预处理技术
预处理和固液分离内容
提取生化物质的第一步，分两部分： 发酵液
胞外 上清液/滤液
预处理
固液分离
胞内 富集细胞


发酵液成分很复杂，包含菌（细胞）体，胞内 外代谢产物，及剩余的培养基残分等。 不管人们所需要的产物是胞内还是胞外，都首 先要进行培养液的预处理和固液分离开，才能 进行后续操作： 对于胞外产物，可先将菌体或其他悬浮杂质去 处，才能从澄清的滤液中提取代谢产物。 对于胞外产物，首先富集菌体，再进行细胞破 碎和碎片分离，然后提取胞内产物。
预处理的目的
预处理的目的：促进从悬浮液中分离固形物的速度， 提高固液分离的效率：



⑴改变发酵液的物理性质，包括增大悬浮液中固体粒 子的尺寸，降低液体黏度。 ⑵ 相对纯化，去除发酵液中的部分杂质（高价无机离 子和杂蛋白质），以利于后续各步操作。 ⑶尽可能使产物转入便于后处理的一相中（多数是液 相）；
二 预处理-加热

杂质多糖的去除方法：
• 酶解法
杂质DNA的去除法： • 核酸酶水解 • 超声波破碎 • 离子交换层析或亲和层析
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应用实例：发酵液的预处理
一、降低发酵液黏度—加热法
• 将发酵液温度升高到80℃，保温即可将其黏度降 低数十甚至数百倍 二、凝聚沉降分离悬浮物—凝聚剂法 如明矾凝聚法（测产品澄清液浊度）
–双电层（以及带同种电荷）
（图见下页）
–水化层
• 预处理应破坏料液的胶体的稳定性。
3
正电荷分布
负电荷分布
图1 胶体双电层结构
4
一、 凝聚和絮凝技术
（一）凝聚技术
凝聚技术原理：中性盐作用下，中和胶体粒子表面电 荷和脱去其水化层而使胶体粒子沉淀。 中和电荷：一般，菌体或细胞带负电荷，其周围吸附 正电荷，加入中性盐后，阳离子会中和负电荷，减少了 胶体间斥力，胶体粒子由于热运动碰撞而聚集沉淀。 去水化：中性盐离子的水化作用而破坏胶体粒子的水 化层，使胶体粒子能相互碰撞而凝聚沉淀。
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常用的凝聚剂 金属离子凝聚能力比较
Al 3+ >Fe 3+ >H + > Ca 2+ > Mg 2+ > K + > Na + > Li +
常用的凝聚剂中性盐
Al2(SO4)3·18H2O（明矾）明矾净水原理
AlCl3.6H2O、FeCl较小，分离仍较困难。
水溶性 • 絮凝剂的用量 • 料液的pH值 • 搅拌速度和时间：变速搅拌
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常用的絮凝剂 人工合成高分子聚合物 聚丙烯酰胺类：用量少（10-6级）、絮凝体粗大、效 果好，速度快，种类多，适用范围广。 聚乙烯亚胺衍生物类。 聚丙烯酸类阴离子絮凝剂和聚苯乙烯类衍生物。 无机高分子聚合物絮凝剂：聚合铜盐，聚合铁盐。 天然有机高分子絮凝剂 壳聚糖，葡聚糖，明胶， 海藻酸钠等 微生物絮凝剂 主要为糖蛋白、黏多糖、纤维素及核酸等高分子物质。 安全，无毒，不污染环境。

第四节 水样的预处理
一、水样的过滤与离心
二、水样的消解：
含有机物水样的无机元素，清洁的水样 不需要，如测自来水中的镁。
1.目的： （1）破坏有机物，溶解悬浮性固体； （2）将各种价态的欲测元素氧化成单一
高价态或转变成易于分离的无机化合物。
2.方法
（1）湿式消解法 硝酸消解法 、硝酸-高氯酸消解法 、硝
（4）离子交换法
原理： 利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换
反应进行分离的方法。 2种类型：？ 如何作用：？
（五）共沉淀法
原理： 溶液中一种难溶化合物在形成沉淀过程
中，将共存的某些痕量组分一起载带沉 淀出来的现象。 分类：？
酸-硫酸消解法、碱分解法等
（2）干灰化法 马福炉中高温分解法
ห้องสมุดไป่ตู้
不适用于测水样中易挥发组分砷、汞、 镉、硒锡等
二、富集与分离
1.目的 （1）水样中的被测物浓度低于检测限 （2）存在其它干扰组分
2.方法
（1）气提法和顶空法：
挥发性有机物（VOCs）和挥发性无机物 （VICs）
如： 测汞，通惰性气体； 水样中氯代烃用气吹出
（2）蒸馏法：
污染组分沸点不同达到分离的目的，同 时也达到消解和富集的目的。 如测：水样中挥发酚、氰化物、氟化物、 氨氮等。
图1
图2
（2）萃取法
A.溶剂萃取法： 物质在互不相溶的两种溶剂中分配系数不同， 达到分离和富集的目的。 水相中的有机污染物：挥发酚、六六六、DDT、 油类等，用有机溶剂萃取
B.固相萃取法 原理：
萃取剂是固体，水样中被测组分与共存 组分在固相萃取剂上作用力强弱不同， 使之彼此分离。
P56的图2-11