第五章 双水相萃取 应国清老师课件

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《双水相萃取技术》课件

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影响因素
03
双水相萃取技术的实验操作
实验准备
01
02
03
实验材料
准备双水相萃取所需的试 剂和材料,如蛋白质溶液 、双水相体系、离心管等 。
实验设备
确保实验所需的设备齐全 ,如离心机、天平、量筒 等。
安全措施
确保实验环境安全,穿戴 适当的实验服和护目镜, 避免试剂溅出。
实验步骤
加入蛋白质溶液
将待分离的蛋白质溶液加入离 心管中。
应用范围广泛
该技术在生物、医药、环保等领域有 广泛应用,可用于蛋白质、酶、细胞 等的分离和纯化。
操作简便高效
双水相萃取技术操作简单,分离速度 快,可实现大规模生产。
环境友好
该技术使用无毒或低毒性的物质,对 环境友好,符合绿色化学的发展趋势 。
技术展望
深入研究机理
进一步深入研究双水相萃取技术的机理,提高分 离效率和选择性。
蛋白质回收率测定
测定蛋白质的回收率,评估双水相萃取技术的效 果。
3
数据分析
对实验数据进行统计分析,了解双水相萃取技术 的分离效果和影响因素。
04
双水相萃取技术的优缺点
技术优势
高分离效率
双水相萃取技术能够实现高效率的分离过程,对于一些难以分离 的物质,如蛋白质、酶等,能够实现快速、准确的分离。
低成本
收集上清液
将上清液收集到适当的容器中 ,以便后续分析。
配制双水相体系
按照所需的浓度配制双水相体 系,确保比例准确。
离心分离
将离心管放入离心机中,设定 适当的转速和时间进行离心分 离。
清洗沉淀
清洗离心管中的沉淀,确保蛋 白质的纯度和回收率。
实验结果分析
1 2

萃取技术—双水相萃取技术(药物分离纯化课件)

萃取技术—双水相萃取技术(药物分离纯化课件)

内侧流 外侧 分配 萃取物
体 流体 系数
细胞色素 C 磷酸盐 PEG 0.18 肌红蛋白 磷酸盐 PEG 0.009 过氧化氢酶 磷酸盐 PEG 0.12 尿激酶 磷酸盐 PEG 0.65
内侧流 速,cm/s
16.3 4.0 16.3 16.3
外侧流 传质系 速,cm/s 数,cm/s
6.6 5.5?0 -6 5.0 7.5?0 -7 5.0 2.8?0 -5 5.0 2.0?0 -4
双水相萃取的应用--双水相萃取技术(萃取技术)
1.双水相萃取的应用
双水相分离条件 (1) 目的分子与细胞应分配在不同的相 (2) 分配系数应足够大 (3) 离心机容易分离
双水相萃取的应用
分离物质
举例
体系
NaDS-硫酸葡聚糖
酶 核酸 生长素 病毒 干扰素
细胞组织
过氧化氢酶的分离 分离有活性核酸DNA 人生长激素的纯化 脊髓病毒和线病毒纯化 分离β-干扰素
双水相萃取的应用--双水相萃取技术(萃取技术)
2.双水相萃取分离技术的发展方向 (1)廉价双水相体系的开发
优点: (1)蛋白质溶解度大。蛋白质在PPT浓度到15%以前没有沉淀,但在PEG浓度大于
5%时,溶解度显著地减小,在盐溶液中的溶解度更小。 (2)粘度小。PPT的粘度是粗dextran的1/2,传质好。 ⑶价格便宜。PPT几十$/kg,粗dex几百$/kg
系线
TMB:系线连接双节线上两点的 直线。
在临界点处,分配系数为1
临界点
药物分离与纯化技术课程
3.双水相相图
系线反映的信息:
(1)系线长度:衡量两相间相对差别的尺度。越长则两相间性质差 别越大,反之则越小;趋向于零时,(双节线上的点,临界点), 两相差别消失,成为均一相。

第五章萃取技术.课件

第五章萃取技术.课件
有机溶剂中胶束 的表面活性剂分子的 疏水尾部向外,而亲 水头部向内,称为反 胶束。
当表面活性剂在有机溶剂中形成 反胶束时,水在有机溶剂中的溶解 度随表面活性剂浓度线性增大。
通过测定有机相中平衡水浓度的 变化,可以确定形成反胶束的最低 表面活性剂浓度。
反胶束的形成是表面活性剂分子 自发形成的纳米尺度的聚集体,是热 力学稳定的体系。
K a AH
(5-3)
其中,Ka为弱酸的解离常数;
[AH]和[A-]分别为游离酸和其酸根离 子的浓度。
如果在有机相中溶质不发生缔和, 仅以单分子形式存在,则游离的单分 子溶质符合分配定律,其分配常数为
Aa
AH
AH
(5-4)
其中,AH 表示有机相中游离酸的
浓度,Aa为游离酸的分配常数。
利用一般的分析方法测得的水 相浓度为游离酸和酸根离子的总 浓度,故为方便起见,用水相总
3.物理萃取和化学萃取
物理萃取
定义:溶质根据相似相溶原理在两相间 达到分配平衡,萃取剂与溶质间不发生 化学反应。
应用:广泛应用于抗生素及天然植物中 有效成分的提取。如利用乙酸丁酯萃取 青霉素。
化学萃取
定义:利用脂溶性萃取剂与溶质的化 学反应生成脂溶性复合分子,使溶质 向有机相分配。
应用:用于氨基酸、抗生素和有机酸 等生物产物的分离回收。
液体
双水相萃取
萃取剂
液固萃取(浸取)
固体原料 超临界流体
液体原料
2.反 萃 取
定义:调节水相条件,将目标产物从有机相 转入水相的操作。
作用:为了进一步纯化目标产物或便于后续 分离操作。
洗涤:常常加在萃取与反萃取操作之间,目 的是除去与目标产物同时萃取到有机相的杂 质,提高反萃取液中目标产物纯度。

双水相萃取的原理及应用ppt课件

双水相萃取的原理及应用ppt课件
聚合物分子量的影响:
如以Dextran 500(MW 500 000) 代替Dextran 40(MW 40 000), 即增大下相高聚物的分子量,被 萃取的低分子量物质如细胞色素C 分配系数增加并不显著。然而, 被萃取的大分子量物质,如过氧 化氢酶的分配系数可增大到原来 的6~7倍。
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ATPE 的基本原理
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1
组员:
刘文荣 王嘉犀 范倩 何亚玲
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NF-κB信号通路
2内容 Content1、双水相萃取的历史 2.双水相萃取的基本原理 3.双水相萃取的特点
4.双水相萃取的应用
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英英释义
3
ATPE 的历史:
Beijerinck (??-)
早在1896年,Beijerinck发现,当 明胶与琼脂或明胶与可溶性淀 粉溶液相混时,得到一个混浊不 透明的溶液,随之分为两相,上 相富含明胶,下相富含琼脂(或 淀粉), 这种现象被称为聚合物 的不相溶性,从而产生了双水 相体系(Aqueous two phase system,ATPS)。
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ATPE 的历史:
7
ATPE 的基本原理:
萃取:利用物质在两种互不混溶的溶剂中的分配 差异进行分离的技术。 有机溶剂萃取:以与水互不相溶的有机溶剂作萃 取剂从水相中萃取目的产物,广泛应用于抗生素、 有机酸、维生素等发酵产品生产。用于蛋白质、核 酸、酶等生物大分子的分离很少成功。 反萃取:使用水溶液从有机溶剂中萃取水溶性的 物质。
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ATPE 的基本原理
12
ATPE 的基本原理:
双水相萃取与 水-有机相萃取的 原理相似,都是依 据物质在两相间 的选择性分配。
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生物分离工程-第五章-萃取技术PPT课件

生物分离工程-第五章-萃取技术PPT课件

mCl
[R Cl - ] [Cl - ]

mAKeC mlCl1[H K 2][K H 1 K ]2 21
43
-化学萃取平衡之分配平衡(2)
二(2-乙基己基)磷酸萃取氨基酸为例,其所对应的离 子交换反应
A2(H2RA ) R(3H H R )
KeH[A[AR]([(HH3R]R[2)H])]
氨基酸的表观分配系数为
6
生物产品萃取根据分子量大小划分
小分子类 化合物相对分子量约小于1000,如氨基酸、 抗生素、维生素、有机酸等,采用有机溶 剂萃取
大分子类 相对分子量大于1000,如酶,抗体,蛋白 质等,有机溶剂不适用,可选用反胶团萃 取、双水相萃取等
7
工业上生产青霉素
大多采用醋酸丁酯为萃取剂,pH=1.8~2.2, 相比VO/VW=1/2~1/2.5,温度5℃,反萃取过 程采用碳酸氢钾或碳酸钾水溶液为反萃取剂。
A
A+
A+
AA+
A AClA
有机相
R+Cl-
RR++CA-l-
R+Cl-
R+Cl-
R+Cl-
42
化学萃取平衡之分配平衡
季胺盐萃取氨基酸为例,其所对应的离子交换反应
R C lA R A -C l
[RA-][Cl- ] KeCl [RCl- ][A- ]
氨基酸和氯离子对应的表观分配系数分别为
[R A- ] mA cA
51
2、双水相形成
当两种高分子聚合物之间存在相互排斥作 用时,即一种分子周围将聚集同种分子而 排斥异种分子,则在达到平衡时,就形成 分别富含不同聚合物的两相 。

《双水相萃取技术g》PPT课件

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11
1.2.2 疏水作用
PEG/Dx和PEG/无机盐等双水相系统的上相(PEG相)疏水 性较大,相间的疏水性差用疏水性因子HF (hydrophoblc factor)表示。HF可通过测定疏水性已知的氨基酸在其等电点 处的分配系数maa测算
l酸的相对疏水性(relative hydrophobicity), 是通过测定氨基酸在水和乙醇中溶解度的差别确定的,并设 疏水性最小的甘氨酸的RH=0。所以上式中 B为
聚丙二醇、聚乙二醇 甲基纤维素
羧甲基纤维素钠盐
磷酸钾、硫酸铵、硫酸钠 硫酸镁、酒石酸钾钠
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5
a 系线 两相区
双节线 均相区
b
两相区 系线
双节线 均相区
临界点
图分别为PEG/葡萄糖(Dx)和精P选EpGpt/磷酸钾(KPi)系统的典型相图 6
在系线上各点处系统的总浓度不同,但均分 成组成相同而体积不同的两相。两相的体积近似 服从杠杆规则,即
可形成双水相的双聚合物体系很多,如聚乙二 醇(polyethylene glycol,略作PEG)/葡聚糖 (dextran,略作Dx),聚丙二醇(polypropylene glycol) / 聚乙二醇和甲基纤维素 (methylcellulose)/葡聚糖等。双水相萃取中常采 用的双聚合物系统为PEG/Dx,该双水相的上相富 含PEG,下相富含Dx。除双聚合物系统外,聚合 物与无机盐的混合溶液也可形成双水相。
双水相萃取技术
1.1 双水相系统 1.2 双水相中的分配平衡 1.3 影响物质分配平衡的因素 1. 4 双水相系统的应用
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1
1.1 双水相系统
• 基因工程产品如蛋白质和酶往往是胞内产品,需 经细胞破碎后才能提取、纯化,细胞颗粒尺寸的 变化给固-液分离带来了困难,同时这类产品的 活性和功能对pH值、温度和离子强度等环境因素 特别敏感。由于它们在有机溶剂中的溶解度低并 且会变性,因此传统的溶剂萃取法并不适合。采 用在有机相中添加表面活性剂产生反胶束的办法 可克服这些问题,但同样存在相的分离问题。

双水相萃取ppt

双水相萃取ppt

天然植物药用有效成分的分离与提取
中草药是我国医药宝库中的瑰宝 ,已有数千 年的历史 ,但由于天然植物中所含的化合物 众多 ,特别是中草药有效成分的确定和提取 技术发展缓慢 ,使我国传统中药难以进军国 际市场。因此 ,采用具有较高选择性和专一 性的双水相萃取技术对中草药有效成分的 提取是一项很有意义的工作。利用双水相 萃取中草药有效成分具有代表性的工作是 对黄岑甙和黄岑素的分离。
抗生素的分离与提取
数抗生素都存在于发酵液中 ,提取工艺路线复杂 ,能耗 高 ,提取过程易变性失活。而双水相萃取在抗生素中具 有较大的应用价值 ,萃取提取涉及到各类抗生素。β 内酰胺类抗生素是抗生素家族中应用最多的一类 ,主要 由青霉素类和头孢菌素类构成。对青霉素进行工业化意 义的双水相萃取是结合传统工艺溶媒萃取法进行的。先 以 PEG2000/ (NH4) 2SO4系统将青霉素从发酵液中提取 到 PEG相 ,后用醋酸丁酯(BA)进行反萃 ,再结晶 ,处理 1000ml 青霉素发酵液 ,得青霉素晶体 7. 228g ,纯度 84. 15 % ,三步操作总收率 76. 56 %。
酶工程药物的分离与提取
酶在医药方面的应用一是作为药用酶 ,二是用作化学合 成药物中的酶催化剂。迄今 ,双水相萃取技术已广泛应 用于生物大分子、细胞、细胞器、蛋白质、核酸、病毒、 细菌、蓝藻、叶绿素、线粒体、 菌体等的分离与提取 , 几乎所有的酶均可用此技术仅通过调节 pH、合物和盐的 种类或浓度 ,选择合适的分离条件就可进行理想的分离 纯化。目前双水相萃取技术已成功应用于已较大规模提 取纯化的酶有几十种 。其中成功地实现从微生物细胞碎 片中提取纯化甲酸脱氢酶 ,其分离经 4 次连续萃取 ,已 达处理 50kg 湿细胞规模 ,处理的酶蛋白含量已高达 150g ,收率为 90 %~100 % ,由于工艺简单 ,原材料成 本较低 ,产品的价格也有大幅度降低。

生物工艺下游技术双水相萃取课件PPT

生物工艺下游技术双水相萃取课件PPT
利用上式可确定不同ATPS的HF值.如 在pH = pI的ATPS中, pro的m0与HF值之 间呈线性关系, 则直线的斜率定义为该蛋 白质的HFS
图为蛋白质的m0与HF的实测关系图。 图的结果示:pro的HFS随NaCl浓度的增 大而增大。将盐对pro的HF影响上式得:
其中HFSsalt为盐增加而引起的HFS值增量。 因此,m的一般形式
系线: HF可通过测定疏水性已知的aa在其pI处的maa测算:
双节线上两点的直线。
双节线 均相区
临界点
两相区 系线
系线反映的信息
A 杠杆规则:系线上各点均 为分成组成相同,而体积 不同的两相。两相体积近 似服从杠杆规则
两水相萃取
杠杆定律 图中W0与NaCl浓度关系为:
这种现象在处理含细胞和固体微粒的料液时尤为严重,细胞或固体微粒容易集中在界面上,给萃取操作带来因难,但对于可溶性蛋白质.
RH-aa相对疏水性 是通过测定aa在水和已醇中溶解度的差别 确定的,并设疏水性最小的Gly的RH=0.所 以,上式中的B为:
mGAly 为TPGSl中y 分的配分系配系数数. 与所其以R, Hp值H=呈p线L 时性a关a系在, 直线的斜率就是该双水相系统的HF值.图 为测定实例.
Pro表面疏水性(HFS,
因此基因工程产品的商业化迫切需要开发适合大规模 生产的、经济简便的、快速高效的分离纯化技术。
其中双水相萃取技术又称水溶液两相分配技术是近年来 出现的引人注目、极有前途的新型分离技术。
双水相萃取法的特点是能够保留产物的活性,整个操作可 以连续化,在除去细胞或细胞碎片时,还可以纯化蛋白质2~5 倍,与传统的过滤法和离心法去除细胞碎片相比,无论在收率 上还是成本上都要优越得多。
19.4 影响蛋白质m的综合因素
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二、双水相系统的相图
三、双水相萃取的分配平衡公式
c1 λ 1 A + Z(U 1 − U 2) = exp c2 KT
四、影响双水相萃取分配平衡的因素
• 高聚物的种类与浓度 • 高聚物的分子量
一般规律: 一般规律:对于给定的双水相萃取系统,如果其中一种高 聚物被较低分子量同种高聚物所代替,则被萃取的生物大 分子物质将有利于在低分子量高聚物的一相富集。
6.
• 作用力为斥力:形成双水相体系 • 作用力为引力:形成两相,其中一相为两高聚物相,一相 为水相 • 作用力没有强烈的引力或斥力:完全互溶,形成均一相
2)双水相体系的种类
– – – – 两种都是非离子型高聚物(PEG / DEX、聚丙二醇/ DEX等) 其中一种是离子型高聚物(羧甲基纤维素钠/葡聚糖DEX) 两种都是离子型高聚物(羧甲基纤维素/羧甲基葡聚糖钠ห้องสมุดไป่ตู้ 其中一种是无机盐(磷酸盐、硫酸盐等)
第五章 双水相萃取
(Aqueous Two-phase Extraction) )
一、概述 1、定义——利用生物物质在 ——
互不相溶的两水相间分配系数的 差异进行分离的过程
PEG——聚乙二醇 Dextran(DEX)——葡聚糖
图1 PEG/DEX形成的双水相的组成
2、双水相体系
1) 双水相体系的形成——高聚物分子间的作用力
思考题
1. 2. 3. 4. 5. 何谓双水相萃取? 双水相体系可分为那几类?目前常用的体系有那两 种? 为什么说双水相萃取适用于生物活性大分子物质分 离? 影响双水相萃取的因素有那些?当电解质存在,pH 是如何影响双水相萃取的? 用双水相萃取细胞破碎(匀浆)液时,一般是把目 标产物分布在上相,而细胞碎片、杂蛋白等杂质分 布在下相,为什么? 何谓双水相亲和萃取?
• 盐离子 • pH值 • 温度
五、双水相萃取工艺流程
六、双水相萃取应用
1)蛋白酶的提取、纯化 2)核酸的提取、纯化 3)细胞调节生长因子的提取:β—干扰素、EPO等 4)病毒的提取、纯化 5)生物活性物质的分析检测
七、双水相萃取的研究进展
1. 2. 廉价双水相体系的研究开发 双水相萃取与其它分离技术的结合
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