2022/11/121第四章萃取法2022/11/111第四章萃取法2022/11/122基礎知識萃取又稱溶劑萃取，亦稱抽提（通用于石油煉制工業），是一種用液態的萃取劑處理與之不互溶的雙組分或多組分溶液，實現組分分離的傳質分離過程，是一種廣泛應用的單元操作。將溴水和苯在分液漏斗里混合后振蕩、靜置（靜置后液體分層，Br2被溶解到苯里，苯與水互不相溶，苯比水輕在上層，因溶有Br2呈橙紅色，水在下層為無色）、分液即完成萃取2022/11/112基礎知識萃取又稱溶劑萃取，亦稱抽提（通2022/11/123萃取是利用兩者的溶解度不同。萃取，溶解原理，比如說現在A跟B混在一塊，有一種溶劑C，它與A相溶，但不與B相溶，那么我們可以在AB的混合液中加入C，此時A溶入于C，與B分離。分液漏斗2022/11/113萃取是利用兩者的溶解度不同。萃取，溶解2022/11/124液-液萃取：用選定的溶劑分離液體混合物中某種組分，溶劑必須與被萃取的混合物液體不相溶，具有選擇性的溶解能力，而且必須有好的熱穩定性和化學穩定性，并有小的毒性和腐蝕性。如用苯分離煤焦油中的酚；用有機溶劑分離石油餾分中的烯烴；用CCl4萃取水中的Br2.固-液萃取：也叫浸取，用溶劑分離固體混合物中的組分，如用水浸取甜菜中的糖類；用酒精浸取黃豆中的豆油以提高油產量；用水從中藥中浸取有效成分以制取流浸膏叫“浸瀝”。2022/11/114液-液萃取：用選定的溶劑分離液體混合物2022/11/125原理利用化合物在兩種互不相溶（或微溶）的溶劑中溶解度或分配系數的不同，使化合物從一種溶劑內轉移到另外一種溶劑中。經過反復多次萃取，將絕大部分的化合物提取出來。它的操作過程并不造成被萃取物質化學成分的改變，因此萃取屬于物理過程。2022/11/115原理利用化合物在兩種互不相溶（或微溶）2022/11/126分配定律是萃取方法理論的主要依據，物質對不同的溶劑有著不同的溶解度。同時，在兩種互不相溶的溶劑中，加入某種可溶性的物質時，它能分別溶解于兩種溶劑中，實驗證明，在一定溫度下，該化合物與此兩種溶劑不發生分解、電解、締合和溶劑化等作用時，此化合物在兩液層中之比是一個定值。不論所加物質的量是多少，都是如此。2022/11/116分配定律是萃取方法理論的主要依據，物質2022/11/127有機化合物在有機溶劑中一般比在水中溶解度大。用有機溶劑提取溶解于水的化合物是萃取的典型實例，如碘的不溶液用四氯化碳萃取，幾乎所有的碘都移到四氯化碳中，碘得已與大量的水分開，由于I2和CCl4沸點不同，加熱其混合物，沸點低的CCl4先被蒸餾出來，從而達到分離的目的。在萃取時，若在水溶液中加入一定量的電解質（如氯化鈉），利用“鹽析效應”以降低有機物和萃取溶劑在水溶液中的溶解度，常可提高萃取效果。2022/11/117有機化合物在有機溶劑中一般比在水中溶解2022/11/128萃取條件1.萃取劑和原溶劑互不混溶；2.萃取劑和溶質互不發生反應；3.溶質在萃取劑中的溶解度遠大于在原溶劑中的溶解度；相關規律：有機溶劑溶易于有機溶劑，極性溶劑溶易于極性溶劑2022/11/118萃取條件1.萃取劑和原溶劑互不混溶2022/11/129單級萃取對給定組分所能達到的萃取率（被萃組分在萃取液中的量與原料液中的初始量的比值）較低，往往不能滿足工藝要求，為了提高萃取率，可以采用多種方法：①多級錯流萃取。料液和各級萃余液都與新鮮的萃取劑接觸，可達較高萃取率。但萃取劑用量大，萃取液平均濃度低。②多級逆流萃取。料液與萃取劑分別從級聯（或板式塔）的兩端加入，在級間作逆向流動，最后成為萃余液和萃取液，各自從另一端離去。料液和萃取劑各自經過多次萃取，因而萃取率較高，萃取液中被萃組分的濃度也較高，這是工業萃取常用的流程。2022/11/119單級萃取對給定組分所能達到的萃取率（被2022/11/1210③連續逆流萃取。在微分接觸式萃取塔中，料液與萃取劑在逆向流動的過程中進行接觸傳質，也是常用的工業萃取方法。料液與萃取劑之中，密度大的稱為重相，密度小的稱為輕相。輕相自塔底進入，從塔頂溢出；重相自塔頂加入，從塔底導出。2022/11/1110③連續逆流萃取。在微分接觸式萃取塔中2022/11/1211萃取塔操作時，一種充滿全塔的液相，稱連續相;另一液相通常以液滴形式分散于其中，稱分散相。分散相液體進塔時即行分散，在離塔前凝聚分層后導出。料液和萃取劑兩者之中以何者為分散相，須兼顧塔的操作和工藝要求來選定。此外，還有能達到更高分離程度的回流萃取和分部萃取。2022/11/1111萃取塔操作時，一種充滿全塔的液相，稱2022/11/1212萃取塔2022/11/1112萃取塔2022/11/1213萃取與其他分離溶液組分的方法相比，優點在于常溫操作，節省能源，不涉及固體、氣體，操作方便。萃取在如下幾種情況下應用，通常是有利的：①料液各組分的沸點相近，甚至形成共沸物，為精餾所不易奏效的場合，如石油餾分中烷烴與芳烴的分離，煤焦油的脫酚；②低濃度高沸組分的分離，用精餾能耗很大，如稀醋酸的脫水；③多種離子的分離，如礦物浸取液的分離和凈制，若加入化學品作分部沉淀，不但分離質量差，又有過濾操作，損耗也大；2022/11/1113萃取與其他分離溶液組分的方法相比，優2022/11/1214④不穩定物質（如熱敏性物質）的分離，如從發酵液制取青霉素。萃取的應用，目前仍在發展中。元素周期表中絕大多數的元素，都可用萃取法提取和分離。萃取劑的選擇和研制，工藝和操作條件的確定，以及流程和設備的設計計算，都是開發萃取操作的課題2022/11/1114④不穩定物質（如熱敏性物質）的分離，2022/11/1215第一節溶劑萃取法

廣義的溶劑萃取法(solventextraction)包括液-固萃取和液-液萃取：液-固萃取又稱浸取、浸提液-液萃取指用一種溶劑將物質從另一種溶劑（如發酵液）中提取出來的方法。2022/11/1115第一節溶劑萃取法廣義的溶劑萃取2022/11/1216溶劑萃取法優點：①操作可連續化，速度快，生產周期短；②對熱敏物質破壞少；③采用多級萃取時，溶質濃縮倍數大、純化度高。缺點：由于有機溶劑使用量大，對設備和安全要求高，需要各項防火防爆等措施。2022/11/1116溶劑萃取法優點：2022/11/1217一、基本概念

（一）萃取與反萃取

被提取的溶液稱為料液，其中欲提取的物質稱溶質，而用以進行萃取的溶劑稱為萃取劑(extractant)

達到萃取平衡后，大部分溶質轉移到萃取劑中，這種含有溶質的萃取劑溶液稱為萃取液，而被萃取出溶質以后的料液稱為萃余液。

2022/11/1117一、基本概念（一）萃取與反萃取2022/11/1218

反萃取(stripping或backextraction)是將萃取液與反萃取劑（一般為水溶液）相接觸，使某種被萃入有機相的溶質轉入水相的過程，可看作是萃取的逆過程。反萃取劑要與有機溶劑互不相溶,與被萃取的物質不反應.對應的反萃取物應該是在水中溶解度較大的物質.

2022/11/11182022/11/1219（二）、分配定律

能斯特分配定律：在一定溫度、一定壓力下，某一溶質在互不相溶的兩種溶劑間分配時，達到平衡后，在兩相中的活度之比為一常數。如果是稀溶液，可以用濃度代替活度，即：

K稱為分配系數2022/11/1119（二）、分配定律能斯特分配定律2022/11/1220

應用分配定律時，須符合下列條件：①必須是稀溶液，即適用于接近理想溶液的萃取體系；②溶質對溶劑的互溶度沒有影響；③溶質在兩相中必須是同一分子形式，即不發生締合或解離。2022/11/1120應用分配定律時，須符合下列條件2022/11/1221

在萃取過程中，溶質在兩相的分子形式常常并不相同，仍然采用類似分配定律的公式作為基本公式。這時候溶質在萃取相和萃余相中的濃度，實際上是以各種化學形式進行分配的溶質總濃度，它們的比值以分配比(distributionratio)表示：

2022/11/1121在萃取過程中，溶質在兩相的分子2022/11/1222（三）、萃取因素

萃取因素也稱萃取比，其定義為被萃取溶質進入萃取相的總量與該溶質在萃余相中總量之比。通常以E表示。若以Vl和V2分別表示萃取相和萃余相的體積，M1和M2分別表示溶質在萃取相和萃余相中的平衡濃度。萃取因素（E）為：

萃取率（課本60）2022/11/1122（三）、萃取因素萃取因素也稱萃取比2022/11/1223（四）、分離因素料液中的溶質并非是單一的組分，除了所需產物（A）外，還存在有雜質（B）。分離因素(separationfactor)，常用表示，其定義為：在同一萃取體系內兩種溶質在同樣條件下分配系數的比值

2022/11/1123（四）、分離因素料液中的溶質并非是單2022/11/1224值的大小表示了兩種溶質的分離效果；值愈大或愈小，說明兩種溶質分離效果越好，易達到分離提純的目的；當值等于1時，說明什么？分配比高意味著有較高的萃取率；分離因素大意味著兩種溶質分離較徹底。2022/11/1124值的大小表示了兩種溶質的分離效果；2022/11/1225二、溶劑萃取法的基本原理

抗生素在不同的pH條件下，可以有不同的化學狀態，其分配系數亦有差別，若適度改變pH，可將抗生素自水相轉入有機相，或從有機相再轉入水相，這樣反復萃取，可以達到濃縮和提純的目的

2022/11/1125二、溶劑萃取法的基本原理抗生素在不2022/11/1226三、萃取方法和理論收率的計算

（一）單級萃取

2022/11/1126三、萃取方法和理論收率的計算（一）2022/11/1227萃取因素E為式中VF——料液體積；Vs——萃取劑的體積；C1——溶質在萃取液的濃度；

C2——溶質在萃余相的濃度；K——表觀分配系數；

m——濃縮倍數2022/11/1127萃取因素E為2022/11/1228萃余率：理論收率：2022/11/1128萃余率：2022/11/1229例如：

潔霉素在20℃和pH10.0時表觀分配系數（丁醇/水）為18。用等量的丁醇萃取料液中的潔霉素，計算可得理論收率若改用1/3體積丁醇萃取，理論收率：注：當分配系數相同而萃取劑用量減少時，其萃取率下降。

2022/11/1129例如：2022/11/1230（二）多級錯流萃取2022/11/1130（二）多級錯流萃取2022/11/12312022/11/11312022/11/1232萃余率：理論收率2022/11/1132萃余率：2022/11/1233

紅霉素在pH9.8時的分配系數（醋酸丁酯/水）為44.5，若用1/2體積的醋酸丁酯進行單級萃取，則：理論收率若用1/2體積的醋酸丁酯進行二級錯流萃取，則理論收率2022/11/1133紅霉素在pH9.8時的分配系2022/11/1234多級逆流萃取(p64)2022/11/1134多級逆流萃取(p64)2022/11/12352022/11/11352022/11/1236n級萃取后，萃余率為：理論收率為2022/11/1136n級萃取后，萃余率為：2022/11/1237

青霉素在0℃和pH2.5時的分配系數（醋酸丁酯/水）為35，若用1/4體積的醋酸丁酯進行二級逆流萃取，則：

n2，理論收率

2022/11/1137青霉素在0℃和pH2.5時的分配系2022/11/1238

若改為二級錯流萃取，第一級用1/4體積的醋酸丁酯，第二級用1/10體積的醋酸丁酯，則

2022/11/1138若改為二級錯流萃取，第一級用12022/11/1239第二節影響溶劑萃取的因素一、乳化和破乳化(p65)（一）乳狀液的形成和穩定條件乳化劑多為表面活性劑。分子結構特點：一般是由親油基和親水基兩部分組成的，即一端為親水基團或極性部分，另一端為疏水性基團或非極性部分（烴鏈）。2022/11/1139第二節影響溶劑萃取的因素一、乳化2022/11/1240

乳化劑使乳狀液穩定與以下因素有關：（1）降低油水表面張力，提高了體系的穩定性；（2）界面膜形成；

（3）界面電荷的影響；

（4）介質黏度。

2022/11/1140乳化劑使乳狀液穩定與以下因素有關2022/11/1241乳狀液的分類乳狀液中被分散的一相稱作為分散相或內相，另一相稱作分散介質或外相，內相是不連續相，外相是連續相。根據內相與外相的性質，乳狀液有兩種類型：一類是油分散在水中，簡稱水包油型乳狀液，有O/W表示；另一類是水分散在油中，稱油包水型乳狀液，用W/O表示。2022/11/1141乳狀液的分類乳狀液中被分散的一相稱作2022/11/1242

每一種表面活性劑都有親水和疏水基團，兩種基團的強度的相對關系稱為HLB值（hydrophile-lipophilebalance）。完全不親水（HLB=0）和完全親水（HLB=20）的兩種極限乳化劑作為標準，其它表面活性劑的HLB值就處于這兩種極限值之間。

2022/11/1142每一種表面活性劑都有親水和疏水2022/11/12432022/11/11432022/11/1244（二）、影響乳狀液類型的因素

1．相體積的影響假定分散相為大小均勻的圓球，按緊密地堆積，圓球體積占總體積的74%。如水的體積占總體積小于26%時，只能形成W／O型乳狀液；大于74%時，只能形成O／W型乳狀液。2．乳化劑分子空間構型的影響截面積小的一頭指向分散相，截面積大的一頭指向分散介質，所以一價金屬皂形成O／W型乳狀液，而二價金屬皂形成W／O型乳狀液；金屬皂：由堿金屬以外的金屬、金屬氧化物或鹽類與脂肪酸、松香酸、環烷酸等作用而成的肥皂。2022/11/1144（二）、影響乳狀液類型的因素1．相2022/11/12453．界面張力的影響乳化劑聚集于界面形成薄膜，若兩相界面張力不等，則使膜彎曲，其凹面一側為界面張力較高的相，高界面張力這側的液體易形成內相。4．容器壁性質的影響親水性強的容器易得O／W型乳狀液，親油性強的容器易形成W／O型乳狀液。

2022/11/11453．界面張力的影響2022/11/1246（三）、乳狀液的破壞

1、加入表面活性劑2、加電解質3、加熱4、吸附法破乳5、高壓電破乳6、稀釋法7、其他途徑：超濾，反應萃取等。2022/11/1146（三）、乳狀液的破壞1、加入表面活2022/11/1247（四）、常用的去乳化劑1.陽離子表面活性劑（1）十二烷基三甲基溴化銨（1231）［CH3(CH2)10CH2(CH3)3N+］Br—

（2）溴代十五烷吡啶（PPB）2022/11/1147（四）、常用的去乳化劑1.陽離子表面2022/11/12482.陰離子表面活性劑陰離子表面活性劑，如亞油酸鈉、十二烷基磺酸鈉、石油磺酸鈉等3．其他破乳劑如用溴代四烷基吡啶作去乳化劑，因其既易溶于水，又易溶于醋酸丁酯中，既能破壞W／O型，也能破壞O／W型乳狀液，比PPB破乳完全，用量為0.03%-0.05%。它能降低青霉素提取時隨廢液的損失，提高收率。2022/11/11482.陰離子表面活性劑2022/11/1249二、pH的影響1、pH影響弱酸或弱堿性藥物的分配系數2、pH也影響藥物的穩定性例：用醋酸丁酯提取芐基青霉素，在0℃、pH2.5時測得K表=30，KP=10-2.75，可求得注：弱電解質萃取(p61)2022/11/1149二、pH的影響1、pH影響弱酸或弱堿2022/11/1250

可按下式計算表觀分配系數和水相pH的關系：可得，當pH=4.4時，K表=1。當pH<4.4時，青霉素能被萃取到醋酸丁酯相中，當pH>4.4時，青霉素從醋酸丁酯相轉移到水相，稱為反萃取。2022/11/1150可按下式計算表觀分配系數和水相2022/11/1251三、溫度和萃取時間的影響

高溫不穩定，高溫時溶劑間互溶度增大；萃取時間也會影響藥物的穩定性；四、鹽析作用的影響

①由于鹽析劑與水分子結合，降低了藥物在水中的溶解度，使其易轉入有機相；

②鹽析劑降低有機溶劑在水中的溶解度；③鹽析劑增大萃余相比重，有助于分相。2022/11/1151三、溫度和萃取時間的影響高溫不2022/11/1252五、溶劑種類、用量及萃取方式

①分配系數愈大愈好，若分配系數未知，則可根據“相似相溶”的原則，選擇與藥物結構相近的溶劑；

②選擇分離因素大于1的溶劑；

③料液與萃取溶劑的互溶度愈小愈好；④盡量選擇毒性低的溶劑。

⑤溶劑的化學穩定性高，腐蝕性低，沸點不宜太高，揮發性要小，價格便宜，來源方便，便于回收。2022/11/1152五、溶劑種類、用量及萃取方式①2022/11/1253

如潔霉素20℃，pH10.0時，分配系數（丁醇／水）=18，根據萃取方式理論收得率的計算方法，得出：

2022/11/1153如潔霉素20℃，pH10.0時2022/11/1254第三節萃取過程和溶劑回收一、混合1、攪拌罐2、管式混合器2022/11/1154第三節萃取過程和溶劑回收一、混合2022/11/12553、噴嘴式混和器4、氣流攪拌混和罐2022/11/11553、噴嘴式混和器2022/11/1256二、液-液兩相分離

離心機2022/11/1156二、液-液兩相分離離心機2022/11/1257三、溶液回收(p81)（一）、單組分溶劑回收簡單蒸餾或精餾2022/11/1157三、溶液回收(p81)2022/11/1258（二）、低濃度溶劑回收先簡單蒸餾,后精餾精餾：塔底102℃，塔頂91℃，蒸餾物為恒沸混和物，含水量為28%-29%，超過水在醋酸丁酯中溶解度（20℃，1.4%）。2022/11/1158（二）、低濃度溶劑回收2022/11/1259三、回收與水部分互溶并

形成恒沸混和物的溶劑(p83)

2022/11/1159三、回收與水部分互溶并

形成恒沸2022/11/1260四、回收完全互溶的混和

溶劑并不形成恒沸混和物

如丙酮-丁醇混和溶劑，由于其沸點相差較大（丙酮沸點為56.1℃，丁醇沸點為117.4℃），采用精餾方法很易得到純組分。如果混和溶劑要反復使用，則不需要將它們分成純組分，只需經過蒸餾方式除去不揮發物質，然后測定混和溶劑的比例，再添加不足的溶劑使達到要求。

2022/11/1160四、回收完全互溶的混和

溶劑并不形成2022/11/1261第四節

雙水相萃取有機溶劑萃取的不足：1.許多蛋白質都有極強的親水性，不溶于有機溶劑；2.蛋白質在有機溶劑相中易變性失活。溶液的分相不一定完全依賴于有機溶劑，在一定條件下，水相也可以形成兩相(即雙水相系統)甚至多相。于是有可能將水溶性的酶、蛋白質等生物活性物質從一個水相轉移到另一水相中，從而完成分離任務。2022/11/1161第四節雙水相萃取有機溶劑萃取的不足2022/11/1262聚合物的不相溶性主要是由于聚合物分子的空間阻礙作用，相互間無法滲透，當聚合物的濃度達到一定值時，就不能形成單一的水相，所以具有強烈的相分離傾向。某些聚合物的溶液與某些無機鹽的溶液相混合時，只要濃度達到一定值，也會形成兩相，即聚合物—鹽雙水相體系。2022/11/1162聚合物的不相溶性主要是由于聚合物分子2022/11/1263

雙水相萃取技術(two-aqueousphaseextraction)，又稱水溶液兩相分配技術，它利用不同的高分子溶液相互混合可產生兩相或多相系統，靜置平衡后，分成互不相溶的兩個水相，利用物質在互不相溶的兩水相間分配系數的差異來進行萃取的方法，稱為雙水相萃取法。

特點：能保留產物的活性，操作可連續化，可純化蛋白質2~5倍。2022/11/1163雙水相萃取技術(two-aque2022/11/1264①

系統含水量多達75%～90%,兩相界面張力極低,有助于保持生物活性和強化相際間的質量傳遞②分相時間短(特別是聚合物/鹽系統),自然分相時間一般只有5～15min。③目標產物的分配系數一般大于3,大多數情況下,目標產物有較高的收率。④大量雜質能夠與所有固體物質一起去掉,與其它常用固液分離方法相比,雙水相萃取技術可省去1～2個分離步驟,使整個分離過程更經濟。⑤設備投資費用少,操作簡單,不存在有機溶劑殘留問題。雙水相萃取技術的優點2022/11/1164①系統含水量多達75%～90%2022/11/1265最近，發現有一些高分子水溶液（如分子量從幾千到幾萬的聚乙二醇硫酸鹽水溶液）可以分為兩個水相，蛋白質在兩個水相中的溶解度有很大的差別。故可以利用雙水相萃取過程分離蛋白質等溶于水的生物產品。例如用聚乙二醇（PEGMr為6000）/磷酸鉀系統從大腸桿菌勻漿中提取β-半乳糖苷酶。這是一個很有前途的新的分離方法，特別適用于生物工程得出的產品的分離。雙水相萃取在生物分離過程中的應用，為蛋白質特別是胞內蛋白質的分離和純化開辟了新的途徑。2022/11/1165最近，發現有一些高分子水溶液（如分子2022/11/1266雙水相體系分類：高聚物/高聚物雙水相體系，高聚物/無機鹽雙水相體系，低分子有機物/無機鹽雙水相體系，表面活性劑雙水相體系。2022/11/1166雙水相體系分類：2022/11/1267一、雙水相的形成熵增——混合——自發分子間作用力------隨著Mr的增加,而增大.聚合物的不相溶性------含有聚合物分子的溶液發生分相的現象.孤立系統總是趨向于熵增，最終達到熵的最大狀態，也就是系統的最混亂無序狀態。但是，對開放系統而言，由于它可以將內部能量交換產生的熵增通過向環境釋放熱量的方式轉移，所以開放系統有可能趨向熵減而達到有序狀態。2022/11/1167一、雙水相的形成熵增——混合——自發2022/11/1268

如葡聚糖與聚乙二醇按一定比例與水混合，靜置平衡后，分成互不相溶的兩個水相，上相富含PEG，下相富含葡聚糖2022/11/1168如葡聚糖與聚乙二醇按一定比例與2022/11/12692022/11/11692022/11/1270二、雙水相萃取的基本概念

（一）相圖相圖右上部為兩相區，左下部為均相區，兩相與均相的分界線叫雙節線。組成位于A點的系統實際上由位于C、B兩點的兩相所組成，BC稱為系線。當系線向下移動時，長度逐漸減小，表明兩相的差別減小，當達到K點時，兩相間差別消失，K點稱為臨界點。2022/11/1170二、雙水相萃取的基本概念（一）相圖2022/11/1271（二）分配系數

影響分配系數的因素包括很多，如粒子大小、疏水性、表面電荷、粒子或大分子的構象等，這些因素微小的變化可導致分配系數較大的變化，因而雙水相萃取有較好的選擇性。分配系數K與溶質的濃度和相體積比無關：

2022/11/1171（二）分配系數影響分配系數的因素包2022/11/1272三、影響雙水相萃取的因素

（一）、成相高聚物的分子量

一般原則:對于給定的相系統，如果一種高聚物被低分子量的同種高聚物所代替，被萃取的大分子物質,如蛋白質、核酸、細胞粒子等，將有利于在低分子量高聚物一側分配。如以Dextran500(MW500000)代替Dextran40（MW40000）,即增大下相高聚物的分子量，被萃取的低分子量物質如細胞色素C分配系數增加并不顯著。然而，被萃取的大分子量物質，如過氧化氫酶的分配系數可增大到原來的6~7倍。2022/11/1172三、影響雙水相萃取的因素（一）、成2022/11/1273（二）成相聚合物濃度

——界面張力

一般來說，雙水相萃取時，如果相系統組成位于臨界點附近，則蛋白質等大分子的分配系數接近于1。高聚物濃度增加，系統組成偏離臨界點，蛋白質的分配系數也偏離1，即K＞1或K＜12022/11/1173（二）成相聚合物濃度

2022/11/1274（三）、電化學分配

——鹽類的影響

鹽對帶電大分子的分配影響很大。各種鹽的分配系數存在著微小的差異，產生了相間電位。由于蛋白質等大分子在水溶液中常帶有電荷，相間電位造成的靜電力能影響所有帶電大分子和帶電細胞粒子在兩相中的分配。例如，DNA萃取時，離子組分微小的變化可使DNA從一相幾乎完全轉移到另一相。2022/11/1174（三）、電化學分配

2022/11/1275（四）、疏水效應

選擇適當的鹽組成，相系統的電位差可以消失。排除了電化學效應后，決定分配系數的其它因素，如粒子的表面疏水性能即可占主要地位。成相高聚物的末端偶聯上疏水性基團后，疏水效應會更加明顯，此時，如果被分配的蛋白質具有疏水性的表面，則它的分配系數會發生改變。2022/11/1175（四）、疏水效應選擇適當的鹽組成，2022/11/1276（五）、溫度及其它因素

溫度的影響是間接的，它主要影響相的高聚物組成，只有當相系統組成位于臨界點附近時，溫度對分配系數才具有較明顯的作用。pH對酶的分配系數也有很大關系，特別是在系統中含有磷酸鹽時。由于pH的變化會影響磷酸鹽是一氫化物還是二氫化物磷酸鹽的存在，而一氫化物磷酸鹽對界面電位有明顯的影響。2022/11/1176（五）、溫度及其它因素溫度的影響是2022/11/1277四、雙水相萃取的應用

雙水相系統平衡時間短，含水量高，界面張力低，為生物活性物質提供了溫和的分離環境。它還具備操作簡便、經濟省時、易于放大。據報道，系統可從10ml直接放大到1m3規模（105倍）,而各種試驗參數均可按比例放大，產物收率并不降低。

2022/11/1177四、雙水相萃取的應用雙水相系統平衡2022/11/1278例如PEG-Dextran系統特別適用于從細胞勻漿液中除去核酸和細胞碎片。系統中加入0.1mol/LNaCl可使核酸和細胞碎片轉移到下相（Dextran相）,產物胞內酶位于上相，分配系數為0.1~1.0。選擇適當的鹽組分，經一步或多步萃取，可獲得滿意的分離效果。如果NaCl濃度增大到2~5mol/L，幾乎所有的蛋白質、酶都轉移到上相，下相富含核酸。2022/11/1178例如PEG-Dextran系統特別適2022/11/1279

雙水相萃取法常用于胞內酶提取和精制目前已知的胞內酶約2500種，但投入生產的很少。原因之一是提取困難。胞內酶提取的第一步系將細胞破碎得到勻漿液，但勻漿液黏度很大，有微小的細胞碎片存在，欲將細胞碎片除去，過去是依靠離心分離的方法，但非常困難。雙水相系統可用于細胞碎片以及酶的進一步精制。2022/11/1179雙水相萃取法常用2022/11/12802022/11/11802022/11/12812022/11/11812022/11/1282要成功地運用兩水相萃取的方法，應滿足下列條件：欲提取的酶和細胞應分配在不同的相中；酶的分配系數應足夠大，使在一定的相體積比時，經過一次萃取，就能得到高的收率；兩相用離心機很容易分離。2022/11/1182要成功地運用兩水相萃取的方法，2022/11/1283工程方面的問題

在進行工業應用時，需考慮達到萃取平衡所需的時間和兩相分離的設備。

在兩水相系統中，雖黏度高，但表面張力很低。因而進行攪拌時很易分散成微滴，故幾秒鐘即能達到平衡，且能耗也很少。兩相分離則比較困難，這是由于兩相密度差低和當處理勻漿液時，粘度較大。由于粘度較高會引起阻塞，可采用自動排渣的噴嘴分離機。PEG/鹽更適合用重力沉降；PEG/DeX多用離心機。2022/11/1183工程方面的問題PEG/鹽更適合用重力2022/11/1284五、雙水相萃取技術的發展

（一）、廉價雙水相體系的開發（二）、雙水相親和分配（三）、液體離子交換劑(liquidionexchanger)

如用PEG6000-(H2PO4)4來分離純化干擾素時，其分配系數可高達170，而雜蛋白的分配系數只有0.04。β值為4250，這是一般方法所不能達到的。2022/11/1184五、雙水相萃取技術的發展（一）、廉2022/11/1285第五節

反膠束萃取反膠束（reversedmicelle），也稱反膠團或反微團，是表面活性劑分散在連續的有機相中自發形成的納米尺度的一種聚集體。2022/11/1185第五節反膠束萃取反膠束（reve2022/11/12862022/11/11862022/11/1287反膠團的形成在膠體化學中我們知道，如向水溶液中加入表面活性劑，并使其濃度超過一定數值時，表面活性劑就會在水相中形成膠體或微膠團，它是表面活性劑的聚集體。其親水性的極性端向外指向水溶液，疏水性的非極性“尾”向內相互聚集在一起。當向非極性溶劑中加入表面活性劑，并使其濃度超過一定數值時，也會在非極性溶劑內形成表面活性劑的聚集體。與在水相中不同的是，其疏水性的非極性尾部向外，指向非極性溶劑，而極性頭向內，與在水相中形成的微膠團方向相反，因而稱之為反膠團或反向膠團。2022/11/1187反膠團的形成在膠體2022/11/1288一、基本原理表面活性劑溶于非極性溶劑中，并使其濃度超過臨界膠束濃度，便會在有機溶劑內形成聚集體，非極性基團在外，極性基團則排列在內，形成一個極性核，此極性核具有溶解極性物質的能力。當含有此種反膠束的有機溶劑與蛋白質的水溶液接觸后，蛋白質及其他親水性物質能夠溶于極性核內部的水中，由于周圍的水層和極性基團的保護，蛋白質不與有機溶劑接觸，從而不會造成失活。

2022/11/1188一、基本原理表面活性劑溶于非極性溶劑2022/11/1289反膠束萃取的優點(1)有很高的萃取率和反萃取率并具有選擇性；(2)分離、濃縮可同時進行，過程簡便；(3)能解決蛋白質(如胞內酶)在非細胞環境中迅速失活的問題；(4)由于構成反膠團的表面活性劑往往具有細胞破壁功效，因而可直接從完整細胞中提取具有活性的蛋白質和酶；(5)反膠團萃取技術的成本低，溶劑可反復使用等。2022/11/1189反膠束萃取的優點(1)有很高的萃取率2022/11/12902022/11/11902022/11/1291蛋白質進入反膠團溶液是一協同過程。在有機溶劑相和水相兩宏觀相界面間的表面活性劑層,同鄰近的蛋白質分子發生靜電吸引而變形,接著兩界面形成含有蛋白質的反膠團,然后擴散到有機相中,從而實現了蛋白質的萃取。(可能機理）改變水相條件(如pH值、離子種類或離子強度),又可使蛋白質從有機相中返回到水相中,實現反萃取過程。

2022/11/1191蛋白質進入反膠團溶液是一協同過程。在2022/11/1292二、反膠束體系

在反膠束萃取的早期研究中多用季胺鹽，目前用得最多的是AOT，其化學名為丁二酸乙基己基酯-磺酸鈉。2022/11/1192二、反膠束體系在反膠束萃取的早期研2022/11/1293三、反膠束萃取過程

反膠束選擇性分離目標蛋白質包括兩個過程:萃取過程(forwardextraction)和反萃取過程(backwardextraction)。萃取過程:目標蛋白質從主體溶液轉移至反膠束溶液中的過程；反萃取過程:目標蛋白質從反膠束溶液中轉移至第二水相(或以固體的形式游離出來)的過程。這些過程可連續操作，反膠束可在兩套系統中循環。2022/11/1193三、反膠束萃取過程反膠束選擇性分離2022/11/1294

反膠束相

混合器1

分離器1混合器2

分離器2進料前萃取后萃取出料2022/11/11942022/11/1295四、影響因素

表面活性劑的種類早期用一種表面活性劑,現在混合體系的研究較多水相pH值決定蛋白質表面帶電基團的離子化狀態,與表面活性劑的頭部基團有相互作用.2022/11/1195四、影響因素表面活性劑的種類2022/11/1296溫度一般來說,溫度的增加將使反膠團的含水量下降,因而不利于蛋白質的萃取。通過提高溫度可以實現蛋白質的反萃取。提高溫度可使反膠束排斥水,起濃縮作用；

離子強度降低帶電蛋白與反膠束極性基團的相互作用,并導致高離子強度下反膠束顆粒變小；親和反膠束萃取導入親合配基,提高萃取率和選擇性。2022/11/1196溫度2022/11/1297五、反膠團萃取的應用

分離蛋白質混合物；

濃縮α-淀粉酶；從發酵液中提取胞外酶；直接提取胞內酶；用于蛋白質復性。2022/11/1197五、反膠團萃取的應用分離蛋白質混2022/11/1298案例一：通過三步分離操作分離了核糖核酸酶a、細胞色素c和溶菌酶。2022/11/1198案例一：2022/11/12992022/11/11992022/11/12100通過調節水相pH值和KCl濃度來實現三種蛋白質的分離。在pH=9時，核糖核酸酶的溶解度很小，保留在水相而與其他兩種蛋白質分離；相分離后得到的反膠團相（含細胞色素C和溶菌酶）與0.5mol/L的KCl水溶液接觸后，細胞色素C被反萃取到水相，而溶菌酶留在反膠團相；含溶菌酶的反膠團與2.0mol/LKCl，pH值為11.5的水相接觸后，將溶菌酶反萃至水相中。2022/11/11100通過調節水相pH值和KCl濃度來實2022/11/12101案例二：胞內酶的提取2022/11/11101案例二：胞內酶的提取2022/11/12102第六節超臨界流體萃取法

超臨界流體（supercriticalfluid，簡稱SCF）萃取技術，又稱壓力流體萃取、超臨界氣體萃取、臨界溶劑萃取等，是利用處于臨界壓力和臨界溫度以上的一些溶劑流體所具有特異增加物質溶解能力來進行分離純化的技術。

2022/11/11102第六節超臨界流體萃取法超臨界2022/11/12103臨界溫度每種物質都有一個特定的溫度，在這個溫度以上，無論怎樣增大壓強，氣態物質不會液化，這個溫度就是臨界溫度。因此要使物質液化；首先要設法達到它自身的臨界溫度。有些物質如氨、二氧化碳等，它們的臨界溫度高于或接近室溫，對這樣的物質在常溫下很容易壓縮成液體。有些物質如氧、氮、氫、氦等的臨界溫度很低，其中氦氣的臨界溫度為-268度。要使這些氣體液化，必須相應的要有一定的低溫技術，以使能達到它們各自的臨界溫度，然后再用增大壓強的方法使它液化。2022/11/11103臨界溫度每種物質都有一個特定的溫度2022/11/12104臨界壓力

臨界壓力：物質處于臨界狀態時的壓力（壓強）。就是在臨界溫度時使氣體液化所需要的最小壓力。也就是液體在臨界溫度時的飽和蒸氣壓。各種物質的臨界壓力（壓強）不同，如氧是4.87兆帕，氨是11兆帕，氯是7.46兆帕等。2022/11/11104臨界壓力臨界壓力：物質處于臨界2022/11/12105一、基本原理

當氣體物質處于其臨界溫度(Tc)和臨界壓力(Pc)以上時，不會凝縮為液體，只是密度增大，具有許多特殊的物理化學性質；流體的密度接近于液體的密度,粘度接近于氣體；在臨界點附近,超臨界流體的溶解度對溫度和壓力的變化非常敏感；2022/11/11105一、基本原理當氣體物質處于其臨界2022/11/12106選擇超臨界萃取的溶劑有哪些基本要求？(p69)2022/11/11106選擇超臨界萃取的溶劑有哪些基本要求2022/11/12107利用CO2作為萃取劑主要有以下優點:(1)二氧化碳超臨界溫度(Tc=31.06℃)是所有溶劑中最接近室溫的，可以在35～40℃的條件下進行提取,防止熱敏性物質的變質和揮發性物質的逸散。(2)在CO2氣體籠罩下進行萃取,萃取過程中不發生化學反應;又由于完全隔絕了空氣中的氧,因此,萃取物不會因氧化或化學變化而變質。2022/11/11107利用CO2作為萃取劑主要有以下優點2022/11/12108(3)由于CO2無味、無臭、無毒、不可燃、價格便宜、純度高、容易獲得,使用相對安全。(4)CO2是較容易提純與分離的氣體,因此萃取物幾乎無溶劑殘留,也避免了溶劑對人體的毒害和對環境的污染。(5)CO2擴散系數大而粘度小,大大節省了萃取時間,萃取效率高。2022/11/11108(3)由于CO2無味、無臭、無毒、2022/11/12109超臨界液體萃取的特點(p73)具有廣泛的適應性；萃取效率高，過程易于調節；分離工藝流程簡單；適用于化學不穩定性物質的分離；設備技術要求高。2022/11/11109超臨界液體萃取的特點(p73)具有2022/11/12110二、影響超臨界流體萃取的因素

（一）壓力的影響

壓力增加，絕大多數化合物溶解度都急劇上升。2022/11/11110二、影響超臨界流體萃取的因素（一2022/11/12111根據萃取壓力的變化,可分為3類基本應用:一是高壓區的全萃取，高壓時,SCF的溶解能力強,可最大限度地溶解大部分組分；二是低壓臨界區的脫臭，在臨界點附近,僅能提取易溶解的組分,或除去有害成分;三是中壓區的選擇萃取，在高低壓區之間,可根據物料萃取的要求,選擇適宜壓力進行有效萃取。2022/11/11111根據萃取壓力的變化,可分為3類基本2022/11/12112（二）溫度的影響

一個是溫度對流體密度的影響，隨溫度升高，CO2流體密度降低，導致其溶劑化效應下降，對物質的溶解度也下降；另一個是溫度對物質蒸氣壓的影響，隨溫度升高，物質的蒸氣壓增大，使物質在CO2流體中的溶解度增大。2022/11/11112（二）溫度的影響一個是溫度對流體2022/11/12113(三)、夾帶劑

當在CO2流體中加入少量第二溶劑，可以大大提高其對原來溶解度很小的溶質的溶解能力，這種第二組分溶劑稱為夾帶劑，又稱助溶劑。從經驗上看，加入極性助溶劑對提高極性成分的溶解度有幫助，對非極性溶質作用不大；相反，非極性助溶劑對極性和非極性溶質都有增加溶解度的效能。2022/11/11113(三)、夾帶劑當在CO2流體中加2022/11/121142022/11/111142022/11/12115（四）、物料性質的影響

物料的粒度

細物料可增加傳質效果，但過細增加流動阻力；水分

含水量過高時，形成連續性水膜，影響傳質過程。2022/11/11115（四）、物料性質的影響物料的粒度2022/11/12116三、超臨界萃取的流程

2022/11/11116三、超臨界萃取的流程2022/11/12117四、在生物制藥領域的應用

⑴在植物成分的分離提取方面廣泛應用，如萃取中草藥中的生物堿、揮發油等；

⑵在藥物的干燥、制粒、除雜、滅菌和純化等方面有許多獨到的優勢；⑶

用超臨界流體作為流動相的高效液相色譜也已用于藥物的分析檢測；⑷超臨界液體萃取具有毒性低、溫度低、溶氧性好等特點，非常適合生物產品的分離提取。2022/11/11117四、在生物制藥領域的應用⑴在植2022/11/12118（一）、提取生物活性物質植物中提取有效成分，如黃酮、色素等（二）、超臨界流體萃取除雜去除農藥殘留等（三）、超臨界流體結晶技術

快速膨脹法：快速降壓，物質析出

抗溶劑法：加入超臨界流體，降低物質的溶解度，使之從液體中析出

2022/11/11118（一）、提取生物活性物質2022/11/12119Thanksforyourattention!2022/11/11119Thanksforyoura2022/11/12120第四章萃取法2022/11/111第四章萃取法2022/11/12121基礎知識萃取又稱溶劑萃取，亦稱抽提（通用于石油煉制工業），是一種用液態的萃取劑處理與之不互溶的雙組分或多組分溶液，實現組分分離的傳質分離過程，是一種廣泛應用的單元操作。將溴水和苯在分液漏斗里混合后振蕩、靜置（靜置后液體分層，Br2被溶解到苯里，苯與水互不相溶，苯比水輕在上層，因溶有Br2呈橙紅色，水在下層為無色）、分液即完成萃取2022/11/112基礎知識萃取又稱溶劑萃取，亦稱抽提（通2022/11/12122萃取是利用兩者的溶解度不同。萃取，溶解原理，比如說現在A跟B混在一塊，有一種溶劑C，它與A相溶，但不與B相溶，那么我們可以在AB的混合液中加入C，此時A溶入于C，與B分離。分液漏斗2022/11/113萃取是利用兩者的溶解度不同。萃取，溶解2022/11/12123液-液萃取：用選定的溶劑分離液體混合物中某種組分，溶劑必須與被萃取的混合物液體不相溶，具有選擇性的溶解能力，而且必須有好的熱穩定性和化學穩定性，并有小的毒性和腐蝕性。如用苯分離煤焦油中的酚；用有機溶劑分離石油餾分中的烯烴；用CCl4萃取水中的Br2.固-液萃取：也叫浸取，用溶劑分離固體混合物中的組分，如用水浸取甜菜中的糖類；用酒精浸取黃豆中的豆油以提高油產量；用水從中藥中浸取有效成分以制取流浸膏叫“浸瀝”。2022/11/114液-液萃取：用選定的溶劑分離液體混合物2022/11/12124原理利用化合物在兩種互不相溶（或微溶）的溶劑中溶解度或分配系數的不同，使化合物從一種溶劑內轉移到另外一種溶劑中。經過反復多次萃取，將絕大部分的化合物提取出來。它的操作過程并不造成被萃取物質化學成分的改變，因此萃取屬于物理過程。2022/11/115原理利用化合物在兩種互不相溶（或微溶）2022/11/12125分配定律是萃取方法理論的主要依據，物質對不同的溶劑有著不同的溶解度。同時，在兩種互不相溶的溶劑中，加入某種可溶性的物質時，它能分別溶解于兩種溶劑中，實驗證明，在一定溫度下，該化合物與此兩種溶劑不發生分解、電解、締合和溶劑化等作用時，此化合物在兩液層中之比是一個定值。不論所加物質的量是多少，都是如此。2022/11/116分配定律是萃取方法理論的主要依據，物質2022/11/12126有機化合物在有機溶劑中一般比在水中溶解度大。用有機溶劑提取溶解于水的化合物是萃取的典型實例，如碘的不溶液用四氯化碳萃取，幾乎所有的碘都移到四氯化碳中，碘得已與大量的水分開，由于I2和CCl4沸點不同，加熱其混合物，沸點低的CCl4先被蒸餾出來，從而達到分離的目的。在萃取時，若在水溶液中加入一定量的電解質（如氯化鈉），利用“鹽析效應”以降低有機物和萃取溶劑在水溶液中的溶解度，常可提高萃取效果。2022/11/117有機化合物在有機溶劑中一般比在水中溶解2022/11/12127萃取條件1.萃取劑和原溶劑互不混溶；2.萃取劑和溶質互不發生反應；3.溶質在萃取劑中的溶解度遠大于在原溶劑中的溶解度；相關規律：有機溶劑溶易于有機溶劑，極性溶劑溶易于極性溶劑2022/11/118萃取條件1.萃取劑和原溶劑互不混溶2022/11/12128單級萃取對給定組分所能達到的萃取率（被萃組分在萃取液中的量與原料液中的初始量的比值）較低，往往不能滿足工藝要求，為了提高萃取率，可以采用多種方法：①多級錯流萃取。料液和各級萃余液都與新鮮的萃取劑接觸，可達較高萃取率。但萃取劑用量大，萃取液平均濃度低。②多級逆流萃取。料液與萃取劑分別從級聯（或板式塔）的兩端加入，在級間作逆向流動，最后成為萃余液和萃取液，各自從另一端離去。料液和萃取劑各自經過多次萃取，因而萃取率較高，萃取液中被萃組分的濃度也較高，這是工業萃取常用的流程。2022/11/119單級萃取對給定組分所能達到的萃取率（被2022/11/12129③連續逆流萃取。在微分接觸式萃取塔中，料液與萃取劑在逆向流動的過程中進行接觸傳質，也是常用的工業萃取方法。料液與萃取劑之中，密度大的稱為重相，密度小的稱為輕相。輕相自塔底進入，從塔頂溢出；重相自塔頂加入，從塔底導出。2022/11/1110③連續逆流萃取。在微分接觸式萃取塔中2022/11/12130萃取塔操作時，一種充滿全塔的液相，稱連續相;另一液相通常以液滴形式分散于其中，稱分散相。分散相液體進塔時即行分散，在離塔前凝聚分層后導出。料液和萃取劑兩者之中以何者為分散相，須兼顧塔的操作和工藝要求來選定。此外，還有能達到更高分離程度的回流萃取和分部萃取。2022/11/1111萃取塔操作時，一種充滿全塔的液相，稱2022/11/12131萃取塔2022/11/1112萃取塔2022/11/12132萃取與其他分離溶液組分的方法相比，優點在于常溫操作，節省能源，不涉及固體、氣體，操作方便。萃取在如下幾種情況下應用，通常是有利的：①料液各組分的沸點相近，甚至形成共沸物，為精餾所不易奏效的場合，如石油餾分中烷烴與芳烴的分離，煤焦油的脫酚；②低濃度高沸組分的分離，用精餾能耗很大，如稀醋酸的脫水；③多種離子的分離，如礦物浸取液的分離和凈制，若加入化學品作分部沉淀，不但分離質量差，又有過濾操作，損耗也大；2022/11/1113萃取與其他分離溶液組分的方法相比，優2022/11/12133④不穩定物質（如熱敏性物質）的分離，如從發酵液制取青霉素。萃取的應用，目前仍在發展中。元素周期表中絕大多數的元素，都可用萃取法提取和分離。萃取劑的選擇和研制，工藝和操作條件的確定，以及流程和設備的設計計算，都是開發萃取操作的課題2022/11/1114④不穩定物質（如熱敏性物質）的分離，2022/11/12134第一節溶劑萃取法

廣義的溶劑萃取法(solventextraction)包括液-固萃取和液-液萃取：液-固萃取又稱浸取、浸提液-液萃取指用一種溶劑將物質從另一種溶劑（如發酵液）中提取出來的方法。2022/11/1115第一節溶劑萃取法廣義的溶劑萃取2022/11/12135溶劑萃取法優點：①操作可連續化，速度快，生產周期短；②對熱敏物質破壞少；③采用多級萃取時，溶質濃縮倍數大、純化度高。缺點：由于有機溶劑使用量大，對設備和安全要求高，需要各項防火防爆等措施。2022/11/1116溶劑萃取法優點：2022/11/12136一、基本概念

（一）萃取與反萃取

被提取的溶液稱為料液，其中欲提取的物質稱溶質，而用以進行萃取的溶劑稱為萃取劑(extractant)

達到萃取平衡后，大部分溶質轉移到萃取劑中，這種含有溶質的萃取劑溶液稱為萃取液，而被萃取出溶質以后的料液稱為萃余液。

2022/11/1117一、基本概念（一）萃取與反萃取2022/11/12137

反萃取(stripping或backextraction)是將萃取液與反萃取劑（一般為水溶液）相接觸，使某種被萃入有機相的溶質轉入水相的過程，可看作是萃取的逆過程。反萃取劑要與有機溶劑互不相溶,與被萃取的物質不反應.對應的反萃取物應該是在水中溶解度較大的物質.

2022/11/11182022/11/12138（二）、分配定律

能斯特分配定律：在一定溫度、一定壓力下，某一溶質在互不相溶的兩種溶劑間分配時，達到平衡后，在兩相中的活度之比為一常數。如果是稀溶液，可以用濃度代替活度，即：

K稱為分配系數2022/11/1119（二）、分配定律能斯特分配定律2022/11/12139

應用分配定律時，須符合下列條件：①必須是稀溶液，即適用于接近理想溶液的萃取體系；②溶質對溶劑的互溶度沒有影響；③溶質在兩相中必須是同一分子形式，即不發生締合或解離。2022/11/1120應用分配定律時，須符合下列條件2022/11/12140

在萃取過程中，溶質在兩相的分子形式常常并不相同，仍然采用類似分配定律的公式作為基本公式。這時候溶質在萃取相和萃余相中的濃度，實際上是以各種化學形式進行分配的溶質總濃度，它們的比值以分配比(distributionratio)表示：

2022/11/1121在萃取過程中，溶質在兩相的分子2022/11/12141（三）、萃取因素

萃取因素也稱萃取比，其定義為被萃取溶質進入萃取相的總量與該溶質在萃余相中總量之比。通常以E表示。若以Vl和V2分別表示萃取相和萃余相的體積，M1和M2分別表示溶質在萃取相和萃余相中的平衡濃度。萃取因素（E）為：

萃取率（課本60）2022/11/1122（三）、萃取因素萃取因素也稱萃取比2022/11/12142（四）、分離因素料液中的溶質并非是單一的組分，除了所需產物（A）外，還存在有雜質（B）。分離因素(separationfactor)，常用表示，其定義為：在同一萃取體系內兩種溶質在同樣條件下分配系數的比值

2022/11/1123（四）、分離因素料液中的溶質并非是單2022/11/12143值的大小表示了兩種溶質的分離效果；值愈大或愈小，說明兩種溶質分離效果越好，易達到分離提純的目的；當值等于1時，說明什么？分配比高意味著有較高的萃取率；分離因素大意味著兩種溶質分離較徹底。2022/11/1124值的大小表示了兩種溶質的分離效果；2022/11/12144二、溶劑萃取法的基本原理

抗生素在不同的pH條件下，可以有不同的化學狀態，其分配系數亦有差別，若適度改變pH，可將抗生素自水相轉入有機相，或從有機相再轉入水相，這樣反復萃取，可以達到濃縮和提純的目的

2022/11/1125二、溶劑萃取法的基本原理抗生素在不2022/11/12145三、萃取方法和理論收率的計算

（一）單級萃取

2022/11/1126三、萃取方法和理論收率的計算（一）2022/11/12146萃取因素E為式中VF——料液體積；Vs——萃取劑的體積；C1——溶質在萃取液的濃度；

C2——溶質在萃余相的濃度；K——表觀分配系數；

m——濃縮倍數2022/11/1127萃取因素E為2022/11/12147萃余率：理論收率：2022/11/1128萃余率：2022/11/12148例如：

潔霉素在20℃和pH10.0時表觀分配系數（丁醇/水）為18。用等量的丁醇萃取料液中的潔霉素，計算可得理論收率若改用1/3體積丁醇萃取，理論收率：注：當分配系數相同而萃取劑用量減少時，其萃取率下降。

2022/11/1129例如：2022/11/12149（二）多級錯流萃取2022/11/1130（二）多級錯流萃取2022/11/121502022/11/11312022/11/12151萃余率：理論收率2022/11/1132萃余率：2022/11/12152

紅霉素在pH9.8時的分配系數（醋酸丁酯/水）為44.5，若用1/2體積的醋酸丁酯進行單級萃取，則：理論收率若用1/2體積的醋酸丁酯進行二級錯流萃取，則理論收率2022/11/1133紅霉素在pH9.8時的分配系2022/11/12153多級逆流萃取(p64)2022/11/1134多級逆流萃取(p64)2022/11/121542022/11/11352022/11/12155n級萃取后，萃余率為：理論收率為2022/11/1136n級萃取后，萃余率為：2022/11/12156

青霉素在0℃和pH2.5時的分配系數（醋酸丁酯/水）為35，若用1/4體積的醋酸丁酯進行二級逆流萃取，則：

n2，理論收率

2022/11/1137青霉素在0℃和pH2.5時的分配系2022/11/12157

若改為二級錯流萃取，第一級用1/4體積的醋酸丁酯，第二級用1/10體積的醋酸丁酯，則

2022/11/1138若改為二級錯流萃取，第一級用12022/11/12158第二節影響溶劑萃取的因素一、乳化和破乳化(p65)（一）乳狀液的形成和穩定條件乳化劑多為表面活性劑。分子結構特點：一般是由親油基和親水基兩部分組成的，即一端為親水基團或極性部分，另一端為疏水性基團或非極性部分（烴鏈）。2022/11/1139第二節影響溶劑萃取的因素一、乳化2022/11/12159

乳化劑使乳狀液穩定與以下因素有關：（1）降低油水表面張力，提高了體系的穩定性；（2）界面膜形成；

（3）界面電荷的影響；

（4）介質黏度。

2022/11/1140乳化劑使乳狀液穩定與以下因素有關2022/11/12160乳狀液的分類乳狀液中被分散的一相稱作為分散相或內相，另一相稱作分散介質或外相，內相是不連續相，外相是連續相。根據內相與外相的性質，乳狀液有兩種類型：一類是油分散在水中，簡稱水包油型乳狀液，有O/W表示；另一類是水分散在油中，稱油包水型乳狀液，用W/O表示。2022/11/1141乳狀液的分類乳狀液中被分散的一相稱作2022/11/12161

每一種表面活性劑都有親水和疏水基團，兩種基團的強度的相對關系稱為HLB值（hydrophile-lipophilebalance）。完全不親水（HLB=0）和完全親水（HLB=20）的兩種極限乳化劑作為標準，其它表面活性劑的HLB值就處于這兩種極限值之間。

2022/11/1142每一種表面活性劑都有親水和疏水2022/11/121622022/11/11432022/11/12163（二）、影響乳狀液類型的因素

1．相體積的影響假定分散相為大小均勻的圓球，按緊密地堆積，圓球體積占總體積的74%。如水的體積占總體積小于26%時，只能形成W／O型乳狀液；大于74%時，只能形成O／W型乳狀液。2．乳化劑分子空間構型的影響截面積小的一頭指向分散相，截面積大的一頭指向分散介質，所以一價金屬皂形成O／W型乳狀液，而二價金屬皂形成W／O型乳狀液；金屬皂：由堿金屬以外的金屬、金屬氧化物或鹽類與脂肪酸、松香酸、環烷酸等作用而成的肥皂。2022/11/1144（二）、影響乳狀液類型的因素1．相2022/11/121643．界面張力的影響乳化劑聚集于界面形成薄膜，若兩相界面張力不等，則使膜彎曲，其凹面一側為界面張力較高的相，高界面張力這側的液體易形成內相。4．容器壁性質的影響親水性強的容器易得O／W型乳狀液，親油性強的容器易形成W／O型乳狀液。

2022/11/11453．界面張力的影響2022/11/12165（三）、乳狀液的破壞

1、加入表面活性劑2、加電解質3、加熱4、吸附法破乳5、高壓電破乳6、稀釋法7、其他途徑：超濾，反應萃取等。2022/11/1146（三）、乳狀液的破壞1、加入表面活2022/11/12166（四）、常用的去乳化劑1.陽離子表面活性劑（1）十二烷基三甲基溴化銨（1231）［CH3(CH2)10CH2(CH3)3N+］Br—

（2）溴代十五烷吡啶（PPB）2022/11/1147（四）、常用的去乳化劑1.陽離子表面2022/11/121672.陰離子表面活性劑陰離子表面活性劑，如亞油酸鈉、十二烷基磺酸鈉、石油磺酸鈉等3．其他破乳劑如用溴代四烷基吡啶作去乳化劑，因其既易溶于水，又易溶于醋酸丁酯中，既能破壞W／O型，也能破壞O／W型乳狀液，比PPB破乳完全，用量為0.03%-0.05%。它能降低青霉素提取時隨廢液的損失，提高收率。2022/11/11482.陰離子表面活性劑2022/11/12168二、pH的影響1、pH影響弱酸或弱堿性藥物的分配系數2、pH也影響藥物的穩定性例：用醋酸丁酯提取芐基青霉素，在0℃、pH2.5時測得K表=30，KP=10-2.75，可求得注：弱電解質萃取(p61)2022/11/1149二、pH的影響1、pH影響弱酸或弱堿2022/11/12169

可按下式計算表觀分配系數和水相pH的關系：可得，當pH=4.4時，K表=1。當pH<4.4時，青霉素能被萃取到醋酸丁酯相中，當pH>4.4時，青霉素從醋酸丁酯相轉移到水相，稱為反萃取。2022/11/1150可按下式計算表觀分配系數和水相2022/11/12170三、溫度和萃取時間的影響

高溫不穩定，高溫時溶劑間互溶度增大；萃取時間也會影響藥物的穩定性；四、鹽析作用的影響

①由于鹽析劑與水分子結合，降低了藥物在水中的溶解度，使其易轉入有機相；

②鹽析劑降低有機溶劑在水中的溶解度；③鹽析劑增大萃余相比重，有助于分相。2022/11/1151三、溫度和萃取時間的影響高溫不2022/11/12171五、溶劑種類、用量及萃取方式

①分配系數愈大愈好，若分配系數未知，則可根據“相似相溶”的原則，選擇與藥物結構相近的溶劑；

②選擇分離因素大于1的溶劑；

③料液與萃取溶劑的互溶度愈小愈好；④盡量選擇毒性低的溶劑。

⑤溶劑的化學穩定性高，腐蝕性低，沸點不宜太高，揮發性要小，價格便宜，來源方便，便于回收。2022/11/1152五、溶劑種類、用量及萃取方式①2022/11/12172

如潔霉素20℃，pH10.0時，分配系數（丁醇／水）=18，根據萃取方式理論收得率的計算方法，得出：

2022/11/1153如潔霉素20℃，pH10.0時2022/11/12173第三節萃取過程和溶劑回收一、混合1、攪拌罐2、管式混合器2022/11/1154第三節萃取過程和溶劑回收一、混合2022/11/121743、噴嘴式混和器4、氣流攪拌混和罐2022/11/11553、噴嘴式混和器2022/11/12175二、液-液兩相分離

離心機2022/11/1156二、液-液兩相分離離心機2022/11/12176三、溶液回收(p81)（一）、單組分溶劑回收簡單蒸餾或精餾2022/11/1157三、溶液回收(p81)2022/11/12177（二）、低濃度溶劑回收先簡單蒸餾,后精餾精餾：塔底102℃，塔頂91℃，蒸餾物為恒沸混和物，含水量為28%-29%，超過水在醋酸丁酯中溶解度（20℃，1.4%）。2022/11/1158（二）、低濃度溶劑回收2022/11/12178三、回收與水部分互溶并

形成恒沸混和物的溶劑(p83)

2022/11/1159三、回收與水部分互溶并

形成恒沸2022/11/12179四、回收完全互溶的混和

溶劑并不形成恒沸混和物

如丙酮-丁醇混和溶劑，由于其沸點相差較大（丙酮沸點為56.