当前位置：文档之家 › 生物分离工程

生物分离工程

  • 格式：doc
  • 大小：96.00 KB
  • 文档页数：16

石 家 庄 学 院

生物分离工程论文

非离子表面活性剂双水相萃取甘草酸

院系：

化工学院

专业、年级：2012级生物工程

姓名、学号：郑娜娜 20120702042

张艳 20120702025

梁亚森 20120702013

石惠芳 20120702030

指导老师： 俞龙泉

非离子表面活性剂双水相萃取甘草酸

甘草酸是甘草中最为重要的化学成分, 具有抗病毒、 抗癌和增强免疫力等功能[1] 。甘草酸盐作为一种重要的精细化工产品，已广泛用于食品、化妆品、药品行业等。石家庄市的石家庄四药有限公司提取甘草酸，用来合成复方甘草酸单铵S氯化钠注射液，但生产工艺复杂。目前还没有利用双水相萃取技术提取甘草酸。

双水相萃取技术始于20世纪60年代,1979年德国GDF和Kula[7]等人将双水相萃取应用于生物产品的分离,由于其条件温和,容易放大,可连续性操作,已经成功地应用于氨基酸、蛋白质和核酸的分离和提纯。国内自20世纪80年代开始对双水相萃取技术进行研究,经过20多年的发展,已经在生物制药、分析检测、稀有金属的分析分离等领域有研究和应用。

目前国内外对双水相萃取技术的研究主要集中在:(1)双水相体系成相机理及热力学模型的探索。由于双水相体系自身的复杂性,目前还没有一套完整的理论来解释双水相体系,近年来对双水相液2液相平衡的热力学模型的研究非常活跃;(2)新型、高效、廉价的双水相体系的开发。如用低分子有机物与无机盐所形成的双水相体系来分离提取中草药。这种双水相体系的引入,可以大大节约能耗,降低成本,简化操作流程,提高产品收率,为大规模工业化的实现提供了可能;(3)双水相萃取技术应用领域的拓展,利用其它相关技术对双水相萃取过程优化。如双水相技术与相关技术的集成问题,就充分地利用了双水相体系的技术和条件优势,为分离科学提供了新思维;(4)双水相萃取技术中体系的放大以及新工艺流程的开发等。（不要把论文上的都抄，要学会提取！！！）

中草药是我国的国药, 目前国内已经有利用双水相体系萃取分离中草药的报道和研究, 并取得了一些成绩。如薛 等 [8] 采用聚乙二醇( PEG 800) 与吐温 80( Tween 80) 组合表面活性剂、 硫酸铵、 水形成双水相体系, 研究芦丁在该双水相体系中的分配行为, 用紫外分光光度法测定银杏叶中芦丁的含量，结果？？？。董军芳等 [9]利用乙醇/ 硫酸铵双水相体系从甘草浸取液粗品中分离提纯甘草酸铵,

与传统工艺相比显著提高了甘草酸的纯度和收率，多少？？？。把双水相萃取技术运用于中草药萃取, 将大大简化工艺流程, 降低成本,

节约能耗。（举例3个，应用1-2个！500字以上）

本研究的目的是通过查阅资料，论证双水相萃取技术在甘草酸生产装配能够应用的可行性。采用传统酸沉法分离甘草酸工艺最简单，但产品的纯度低，约为30%。而溶剂萃取法的收率和纯度都较高，但含磷萃取剂的高成本及其毒性和大量的有机挥发性溶剂的污染也是客观存在的 [10] 。而利用双水相萃取技术提取甘草酸具有高萃取率、高选择性、操作简单，低成本，使用无毒溶剂并且容易后处理等优点。因此可以双水相萃取技术提取甘草酸，该项技术不仅可以增加产率，同时还可减少排放、改善环境。如果将来能在石家庄的药企得到应用，将会给企业和社会带来不可估量的经济效益和社会效益。

双水相萃取体系自身的一些特殊性质以及优点, 使其在生物化工产品的萃取与提纯方面表现出不俗的优势。但是体系自身也存在的一定的缺陷,如双聚合物体系价格较高,体系的易乳化问题, 操作十分不方便, 条件难以控制,大大降低了生产效率。但随着双水相萃取应用技术开发和理论研究的进步，？？？？？？？？？？自己填！

参考文献：

[1] 苑可武. 甘草酸的提取和精制法概述 [J]. 中国医药工业杂志,

2002, 33( 7) : 362- 363.

[2] 中国兽药典委员会. 中华人民共和国兽药典 (二部 )[S]. 北京:

中国农业出版社, 2006.

[3] 邓修, 吴俊生. 化工分离工程 [M ]. 北京: 科学出版社, 2002:

252- 253.

[4] 王雯娟 . 双水相萃取菠萝蛋白酶的研究 [D]. 广西 : 广西大

学化学化工学院 , 2004.

[5]林强,霍清.双水相体系萃取甘草酸盐的研究[J].中草

药,2002,33(8):702-704.

[6]Hatti K.R.Aqucous.two-phasc.systcms:Ageneraloverview[J].

Molecular-Biotechnol,2001,19(3):269-277.

[7]杨善升, 陆文聪, 包伯荣. 双水相萃取技术及其应用[J] . 化学工程师, 2004, 103( 4) : 36-40.

[8] 薛 , 李蕾, 练萍. PEG800 -Tween80-硫酸铵-水双水相萃取紫外分光光度法测定银杏叶中的芦丁[J] . 化学分析计量, 2004,

13( 5) : 34-36. [9] 林金清, 董军芳, 李夏兰. 乙醇硫酸铵双水相体系萃取甘草酸钾的研究[J]. 精细化工, 2004, 21( 3) : 165-165.

[10] Niu G G, Xie Y C, Lou J F, et al. Isolation andPurification

of Glycyrrhizic Acid with Solvent Extraction[J]. Sep Purif

Technol,2005,44:189-196

摘要：分别用氯化钠、硫酸钠、磷酸钠与脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7构建双水相体系，分析了各体系的分相效果及影响分相的各种因素，包括非离子表面活性剂的浓度、盐的种类和质量、pH值以及萃取时间，发现AEO-7/磷酸钠双水相体系较稳定、萃取率高、分相较快，比较适合用来对甘草酸的萃取。最后对双水相技术目前所存在的问题以及发展前景做了简要的论述。

关键词：双水相萃取；非离子表面活性剂；甘草酸；研究应用；前景展望

生物活性成分的分离与纯化

双水相技术作为一种生化分离技术,由于其条

件温和,易操作,可调节因素多,并可借助传统溶剂

萃取的成功经验,而被认为是一种生物下游工程初

步分离的单元操作.以高聚物倩聚物或高聚物/无

机盐为典型的传统型双水相体系已经成功地应用于

许多生物产品的分离和纯化.如Sarote,NiSaWang

等人【'埽q 用80%(w/w)PEG 及15%(w/w)的硫酸

铵组成的双水相体系从木瓜乳浆中萃取木瓜蛋白

酶,并在较短的时间内成功分离出高纯度的木瓜蛋 白酶.Chia-KaiSu 等人J 在室温以及pH=10 的条

WF,利用16.1%(w/w)PEG 和12%(w/w)硫酸

盐,500mmol?L'1 高氯酸钠组成的双水相体系成功

地从鸡蛋蛋清中分离出高纯度的溶解酵素.该文章

也提到了添加盐对双水相体系中蛋白质分离的影

响.事实上,这是利用相界面电位(Donnan 电位)影

响荷电大分子蛋白质和核酸等的分配的原理.高氯

酸钠的加入增加上相对带正点物质的亲和效应,并

迫使带负电的物质进入下相,而磷酸锂则刚好相反.

利用这一原理可以使蛋白质选择性地分配在上下

相,从而提高分离效率.

2.2 稀有金属以及贵金属的分离与检测

与传统的分离工艺相比,双水相体系对贵金属

以及稀有金属的分离与检测具有环境友好,废弃物

少,对人体无害,运行成本低以及工艺简单等优点.

高云涛等[9】运用丙醇一硫酸铵双水相体系萃取铂

(Ⅲ)一三氯亚锡酸络合物,研究表明影响分配比的条

第11 期辜鹏等:双水相萃取技术的研究现状与应用31●

件有酸度,氯化亚锡的浓度及硫酸氨的用量.铂的

分配比随盐酸氯化亚锡的浓度增加而增大,萃取的

最佳条件为:氯化亚锡的浓度0.02mol?L_.,盐酸

的浓度0.36mol?L_.,硫酸铵的用量为30%.四川

大学王碧等[10]利用聚乙二醇一硫酸铵体系双水相萃 取光度法测定稀有金属钯,在pH=7.40 的EDTA-

NaOH 介质中,Pd(1I)-PAR 被萃取到聚乙二醇相,

最大吸收波长为525nrn,摩尔吸光系数为3.71×

104L?mol_1?era~,钯含量在0~26.4?(10.0

mL)-1 范围内符合比耳定律,检出限为0.029?

(10.0nlL)一1,研究了在聚乙二醇一PAR-硫酸铵体系

中萃取光度法测定钯的最佳条件.这种方法用于碳

钯催化剂和矿样中钯的分离测定,结果满意.

2.3 中草药有效成分的萃取

中草药是我国的国药,目前国内已经有利用双

水相体系萃取分离中草药的报道和研究,并取得了

一

些成绩.薛瑁等【11J 采用聚乙二醇(PEG800)与

吐温80(Tween80)组合表面活性剂,硫酸铵,水形

成双水相体系,研究芦丁在该双水相体系中的分配

行为,用紫外分光光度法测定银杏叶中芦丁的含量.

该体系对芦丁的平均萃取率为95.0%,测定芦丁的

浓度线性范围为0~50?mL_.,相关系数r=

0.9995.用该法对银杏叶中的芦丁进行测定,测定

结果的相对标准偏差为3.1%,回收率为96.5%~

105.2%,萃取效果非常好.华侨大学董军芳等u2J

style='color:black;background-color:#ffff66'>利用乙醇硫酸铵双水相体系从甘草浸取液粗品中

分离提纯甘草酸铵,当乙醇的质量浓度为35.10%,

硫酸铵的质量浓度为17.10%时原甘草粉的收率为

2.33%,与传统工艺相比显着提高了甘草酸的纯度

和收率.把双水相萃取技术运用于中草药萃取,将

大大简化工艺流程,降低成本,节约能耗.

3 双水相体系与其它技术的集成

集成化[13]概念最初是在20 世纪70 年代随着

控制和优化技术的发展而提出来的,随后被引入化

工领域形成过程集成,其核心在于从整体上实现过

程的优化.20 世纪9o 年代以来,国际上有些学者

把这一概念引入生化分离领域.双水相技术作为一

种很有发展前景的生化分离单元操作,其自身也存

在一些不足之处,如易乳化,相分离时间较长,分离

效率不高等,一定程度制约了双水相技术的工业化

推广与应用.表2 是国内外的一些集成技术实例.

从表2 我们可以看出,其它技术的引入大大拓展了

双水相萃取技术的应用范围,同时也弥补了双水相

自身的一些不足.双水相萃取技术与电泳,层析,温

度诱导相分离,渗透释放和亲和技术实现集成,在技

术上相互渗透,优势互补,将有更大的发展空间.

合集下载

生物分离工程名词解释

生物分离工程名词解释

生物分离工程：，从生物产品的生产技术来看：指生物产品的下游加工过程（Down stream processing）。

➢ 从生物工程的新技术看，主要指工程菌和动植物细胞产品的分离与纯化。

➢ 从研究对象看，主要指生物大分子产品的分离与纯化。

➢

➢

➢ 包涵体(inclusion body)：外源蛋白质在大肠杆菌中高效表达时常形成不可溶、无生物活性的聚集体。

➢ 初级分离是指从发酵液、细胞培养液、胞内抽提液（细胞破碎液）及其他各种生物原料初步提取目标产物，使目标产物得到浓缩和初步分离的下游加工过程。

➢ 胶体是一种尺寸在1～100 nm以至1000 nm的分散体。它既非大块固体，又不是分子分散的液体，而是具有两相的微不均匀分散体系。

➢ 沉淀定义：物理环境的变化引起溶质溶解度降低，生成固体凝聚物（aggregrates)的现象

➢ 盐析：蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低、发生沉淀的现象称为盐析。

➢ 利用蛋白质在pH值等于其等电点的溶液中溶解度下降的原理进行沉淀分级的方法称为等电点沉淀法

➢ 泡沫分离：根据表面吸附的原理，利用通气鼓泡在液相中形成的气泡为载体对液相中的溶质和颗粒进行分离，又称泡沫吸附分离，泡沫分级或鼓泡分级。

➢ 在一种流体相间内或者两种流体相间，有一层薄的凝聚相物质，其把流体相分隔开来成为两部分，并在两部分之间进行传质作用，这一薄层物质称为膜。

➢ 膜分离技术

➢ 利用膜的选择性（孔径大小），以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术。

➢ 微滤（ Microfiltration ，MF）：以多孔细小薄膜为过滤介质，压力差为推动力，使不溶性物质得以分离的操作，孔径分布范围在0.025~14μm之间；

➢ 超滤（ Ultrafiltration ，UF）：分离介质同上，但孔径更小，为0.001~0.02 μm，分离推动力仍为压力差，适合于分离酶、蛋白质等生物大分子物质；

生物分离工程题库答案

生物分离工程题库答案

生物分离工程题库

一、填充题

1. 生物产品的分离包括R 不溶物的去除 ,I 产物分离 ,P 纯化 和P

精制 ；

2. 发酵液常用的固液分离方法有 过滤 和 离心 等；

3. 离心设备从形式上可分为 管式 , 套筒式 , 碟片式 等型式；

4. 膜分离过程中所使用的膜,依据其膜特性孔径不同可分为 微滤膜 ,

超滤膜 , 纳滤膜 和 反渗透膜 ；

5. 多糖基离子交换剂包括 离子交换纤维素 和 葡聚糖凝胶离子交换剂

两大类；

6. 工业上常用的超滤装置有 板式 , 管式 , 螺旋式和 中空纤维式 ；

7. 影响吸附的主要因素有 吸附质的性质 , 温度 , 溶液pH值 , 盐的浓度 和

吸附物的浓度与吸附剂的用量 ；

8. 离子交换树脂由 网络骨架 载体 , 联结骨架上的功能基团 活性基 和

可交换离子 组成;

9. 电泳用凝胶制备时,过硫酸铵的作用是 引发剂 提供催化丙烯酰胺和双丙烯酰胺聚合所必需的自由基 ；

甲叉双丙烯酰胺的作用是 交联剂丙烯酰胺单体和交联剂甲叉双丙烯酰胺催化剂的作用下聚合而成的含酰胺基侧链的脂肪族长链 ；

TEMED的作用是 增速剂 催化过硫酸胺形成自由基而加速丙烯酰胺和双丙烯酰胺的聚合 ；

10 影响盐析的因素有 溶质种类 , 溶质浓度 , pH 和 温度 ；

11.在结晶操作中,工业上常用的起晶方法有 自然起晶法 , 刺激起晶法 和

晶种起晶法 ；

12.简单地说离子交换过程实际上只有 外部扩散 、内部扩散 和化学交换反应

三步； 13.在生物制品进行吸附或离子交换分离时,通常遵循Langmuir吸附方程,其形式为cKcqq0

14.反相高效液相色谱的固定相是 疏水性强 的,而流动相是 极性强 的；常用的固定相有C8 辛烷基 和 十八烷基C18 ；常用的流动相有 乙腈 和 异丙醇 ；

《生物分离工程》复习题(解答版)

《生物分离工程》复习题(解答版)

1 《生物分离工程》复习题

《绪论 细胞分离》

1。在细胞分离中，细胞的密度ρS越 大 ，细胞培养液的密度ρL 越 小 ，则细胞沉降速率越大。

2.表示离心机分离能力大小的重要指标是 C 。

A。离心沉降速度 B.转数 C。分离因数 D.离心力

3。过滤中推动力要克服的阻力有 介质 阻力和 滤饼 阻力，其中 滤饼 占主导作用。

4.简答： 对微生物悬浮液的分离（过滤分离），为什么要缓慢增加操作压力？

5.判断并改错： 在恒压过滤中，过滤速率会保持恒定。（×）改：不断下降。

6.简答： 提高过滤效率的手段有哪些？

7.判断并改错： 生长速率高的细胞比生长速率低的细胞更难破碎。(×）改：更易破碎。

8。简答: 采用哪种方法破碎酵母能达到较高的破碎率？

9.简答: 蛋白质复性收率低的主要原因是什么?

10.简答： 常用的包含体分离和蛋白质复性的工艺路线之一。

11. B 可以提高总回收率。

A.增加操作步骤 B。减少操作步骤 C.缩短操作时间 D.降低每一步的收率

12.重力沉降过程中,固体颗粒不受 C 的作用。

A。重力 B.摩擦力 C.静电力 D。浮力

13.过滤的透过推动力是 D 。

A。渗透压 B。电位差 C。自由扩散 D.压力差

14.在错流过滤中，流动的剪切作用可以 B 。

A.减轻浓度极化，但增加凝胶层的厚度 B.减轻浓度极化,但降低凝胶层的厚度

C。加重浓度极化,但增加凝胶层的厚度 D。加重浓度极化，但降低凝胶层的厚度 2 15。目前认为包含体的形成是部分折叠的中间态之间 A 相互作用的结果.

A。疏水性 B。亲水性 C。氢键 D.静电

16。判断并改错： 原料目标产物的浓度越高，所需的能耗越高,回收成本越大。（×）改：原料目标产物的浓度越低。

生物分离工程期末考试题及答案

生物分离工程期末考试题及答案

生物分离工程期末考试题及答案

一、选择题（每题2分，共20分）

1. 生物分离工程中，常用的分离方法不包括以下哪一项？

A. 离心分离

B. 膜分离

C. 蒸馏分离

D. 沉淀分离

2. 在层析技术中，下列哪项不是色谱法的类型？

A. 凝胶渗透层析

B. 离子交换层析

C. 吸附层析

D. 蒸馏层析

3. 以下哪种物质不适合用于凝胶渗透层析？

A. 蛋白质

B. 核酸

C. 多肽

D. 离子

4. 膜分离技术中，反渗透膜主要用于分离什么物质？

A. 蛋白质

B. 核酸

C. 离子

D. 细胞

5. 以下哪种设备不是用于生物分离的？

A. 离心机 B. 层析柱

C. 蒸馏塔

D. 超滤装置

二、填空题（每空2分，共20分）

6. 生物分离工程中，_________是利用不同物质在不同介质中的溶解度差异进行分离。

7. 凝胶渗透层析通常用于分离_________大小不同的分子。

8. 反渗透膜分离技术主要利用的是_________原理。

9. 在离子交换层析中，离子交换柱中的_________可以吸附带电的分子。

10. 超滤技术通常用于分离_________和大分子。

三、简答题（每题10分，共30分）

11. 简述离心分离技术的原理及其在生物分离中的应用。

12. 解释什么是超滤技术，并说明其在生物制药中的重要性。

13. 描述离子交换层析的过程，并举例说明其在生物分离中的具体应用。

四、计算题（每题15分，共30分）

14. 假设有一个蛋白质溶液，其浓度为2g/L，需要通过超滤装置进行浓缩，超滤装置的截留分子量为10kDa，求浓缩后的蛋白质浓度。

15. 给定一个离子交换层析实验，柱子的体积为100mL，流速为1mL/min，样品体积为5mL，求样品通过柱子所需的时间。

答案：