生物制藥工藝學(xué)-第6章-吸附分離法課件

吸附法(adsorptionmethod)指利用吸附作用，將樣品中的生物活性物質(zhì)或雜質(zhì)吸附于適當(dāng)?shù)奈絼┥?，利用吸附劑?duì)活性物質(zhì)和雜質(zhì)間吸附能力的差異，使目的物和其它物質(zhì)分離，達(dá)到濃縮和提純目的的方法。

第六章吸附分離法1吸附法(adsorptionmethod)指利用吸附作用，22優(yōu)點(diǎn)：(1)設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、價(jià)廉、安全。(2)少用或不用有機(jī)溶劑，吸附過程中pH變化小，較少引起生物活性物質(zhì)的變性失活。缺點(diǎn)：(1)選擇性差，收率不高。(2)一些無(wú)機(jī)吸附劑性能不穩(wěn)定。3優(yōu)點(diǎn)：3第一節(jié)吸附法基本概念一、吸附：物質(zhì)從流體相（氣體或液體）濃縮到固體表面從而達(dá)到分離的過程稱為吸附作用(adsorption)，在表面上能發(fā)生吸附作用的固體微粒稱為吸附劑（adsorbent），而被吸附的物質(zhì)稱為吸附物（adsorbate）。

4第一節(jié)吸附法基本概念一、吸附：4二、吸附類型項(xiàng)目物理吸附化學(xué)吸附作用力吸附熱選擇性吸附速度吸附分子層范德華力較小,接近液化熱幾乎沒有較快,需要的活化能很小單分子或多分子層化學(xué)鍵力較大,接近反應(yīng)熱有選擇性慢,需要一定的活化能單分子5二、吸附類型項(xiàng)目物理吸附化學(xué)吸附作用力范德華力化學(xué)鍵力5三、影響吸附的因素

（一）吸附劑吸附容量：比表面積、種類、活化狀況吸附速度：顆粒度、孔徑機(jī)械強(qiáng)度6三、影響吸附的因素（一）吸附劑6（二）吸附物能使表面張力降低的物質(zhì)，易為吸附溶解度：較小易吸附

極性吸附劑易吸附極性吸附物同系物吸附量變化有規(guī)律氫鍵7（二）吸附物7吸附劑及被吸附物極性對(duì)吸附的影響極性吸附劑易吸附極性物質(zhì)，非極性吸附劑易吸附非極性物質(zhì)；極性吸附劑適宜從非極性溶劑中吸附極性物質(zhì)；非極性吸附劑適宜從極性溶劑中吸附非極性物質(zhì)。8吸附劑及被吸附物極性對(duì)吸附的影響極性吸附劑易吸附極性物質(zhì)，非（三）環(huán)境的影響1、溶劑：?jiǎn)稳軇┮孜?，混合溶劑易解?、pH值：PI3、溫度4、鹽的濃度：可能阻止、可能促進(jìn)9（三）環(huán)境的影響9（四）吸附物濃度和吸附劑用量對(duì)蛋白質(zhì)或酶進(jìn)行分離時(shí)要求濃度1%以下。吸附劑用量。10（四）吸附物濃度和吸附劑用量10第二節(jié)幾種常用的吸附劑無(wú)機(jī)：白陶土、氧化鋁、硅膠、硅藻土有機(jī)：活性炭、纖維素、大孔吸附樹脂等一、活性炭(activatedcarbon)粉末狀，顆粒狀，錦綸活性炭

是吸附能力很強(qiáng)的非極性吸附劑溶劑中吸附力：水>乙醇>甲醇>酯>丙酮>氯仿去色素、熱原，用量0.02~1%加熱活化pH影響11第二節(jié)幾種常用的吸附劑無(wú)機(jī)：白陶土、氧化鋁、硅膠、硅藻土輔酶A制備

12輔酶A制備12活性炭提取放線酮

13活性炭提取放線酮13二、人造沸石(zeolite)無(wú)機(jī)陽(yáng)離子交換劑Na2Al2O4·xSiO2·yH2ONa2Al2O4=2Na++Al2O42-14二、人造沸石(zeolite)無(wú)機(jī)陽(yáng)離子交換劑14

1515三、磷酸鈣凝膠磷酸鈣磷酸氫鈣羥基磷灰石主要是其中的鈣與蛋白質(zhì)的負(fù)電基團(tuán)結(jié)合16三、磷酸鈣凝膠磷酸鈣16胰島素純化

17胰島素純化17四、白陶土(Kaolin)可作為助濾劑與去除熱原的吸附劑18四、白陶土(Kaolin)可作為助濾劑與去除熱原的吸附劑1五、氫氧化鋁凝膠將氨水或堿液加入鋁鹽形成的無(wú)定形凝膠；吸附能力和陳化程度有關(guān)。19五、氫氧化鋁凝膠將氨水或堿液加入鋁鹽形成的無(wú)定形凝膠；19六、氧化鋁(Aluminumoxide)常用的吸附劑1、堿性氧化鋁：2、中性氧化鋁：3、酸性氧化鋁：20六、氧化鋁(Aluminumoxide)常用的吸附劑20氧化鋁吸附層析純化維生素B12影響因素：(1)Al2O3的顆粒度要均勻，流速控制要很慢；(2)溫度宜在20℃以下層析，洗脫在室溫中進(jìn)行；(3)

利用B12在丙酮中不溶的特性，在冰凍條件下結(jié)晶3天，結(jié)晶析出。21氧化鋁吸附層析純化維生素B12影響因素：21七、硅膠(Silicagel)SiO2·nH2O硅膠表面的硅羥基能吸附多量的水，稱自由水，活性隨自由水含量增加而下降。

能吸附非極性化合物和極性化合物22七、硅膠(Silicagel)SiO2·nH2O22CoQ10制備

23CoQ10制備23洗脫劑的選擇極性溶質(zhì)：極性大的溶劑洗脫能力就大；非極性溶質(zhì)：極性小的溶劑洗脫能力就大。常用洗脫劑排序（極性增大）：

石油醚<甲苯<乙醚<氯仿<乙酸乙酯<丙酮<乙醇<甲醇<水<乙酸

24洗脫劑的選擇極性溶質(zhì)：極性大的溶劑洗脫能力就大；24氧化鋁或硅膠為吸附劑洗脫劑從極性低的開始逐漸增加極性。次序：石油醚、甲苯、氯仿、乙酸乙酯、丙酮、乙醇、甲醇、水、乙酸。25氧化鋁或硅膠為吸附劑洗脫劑從極性低的開始逐漸增加極性。25活性炭為吸附劑洗脫劑從極性高的開始逐漸降低極性。次序：水、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、丙酮、氯仿。26活性炭為吸附劑洗脫劑從極性高的開始逐漸降低極性。26第三節(jié)大孔網(wǎng)狀聚合物吸附劑

大網(wǎng)格吸附劑(macroreticularadsorbent)（大孔網(wǎng)狀樹脂，macroreticularresin）在樹脂聚合時(shí)加入惰性的致孔劑，待網(wǎng)格骨架固化和鏈結(jié)構(gòu)單元形成后，用溶劑萃取或蒸餾水洗將致孔劑去掉，形成不受外界環(huán)境條件影響的孔隙，其孔徑遠(yuǎn)大于2～4nm，可達(dá)100nm，故稱“大孔”。吸附能力不同分子量大小27第三節(jié)大孔網(wǎng)狀聚合物吸附劑大網(wǎng)格吸附劑(macro特點(diǎn)1、選擇性好、解吸容易、理化性質(zhì)穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度好、可反復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。2、其孔隙大小、骨架結(jié)構(gòu)和極性，可按照需要，根據(jù)不同的原料和合成條件而改變，因此可適用于吸附各種有機(jī)化合物。3、適合弱電解質(zhì)及非離子型化合物分離。28特點(diǎn)1、選擇性好、解吸容易、理化性質(zhì)穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度好、可反復(fù)一、大孔網(wǎng)狀聚合物吸附劑的類型和結(jié)構(gòu)

可分為非極性、中等極性、極性和強(qiáng)極性吸附劑四類。

美國(guó)羅姆-哈斯公司：Amberlite系列；日本三菱化成公司：Diaion系列。29一、大孔網(wǎng)狀聚合物吸附劑的類型和結(jié)構(gòu)可分為非極性、中

Amberlite大網(wǎng)格吸附劑的物理性質(zhì)

30Amberlite大網(wǎng)格吸附劑的物理性質(zhì)30Diaion大網(wǎng)格吸附劑的物理性質(zhì)

31Diaion大網(wǎng)格吸附劑的物理性質(zhì)31比表面積：空隙度：系指吸附劑中空隙所占的體積百分率?？兹荻龋褐该?g吸附劑所含的空隙體積。骨架密度：系指吸附劑骨架的密度，即每1ml骨架(不包括空隙)的重量(g)。濕真密度：偶極矩：表征極性的強(qiáng)弱，越大，極性越強(qiáng)。32比表面積：323333二、大孔網(wǎng)狀聚合物吸附劑吸附機(jī)理

“類似物容易吸附類似物”的原則：一般非極性吸附劑適宜于從極性溶劑(水)中吸附非極性物質(zhì)。一般極性吸附劑適宜于從非極性溶劑(有機(jī)溶劑)中吸附極性物質(zhì)。

而中等極性的吸附劑則對(duì)上述兩種情況都具有吸附能力。

34二、大孔網(wǎng)狀聚合物吸附劑吸附機(jī)理“類似物容易吸附類似物”的三、大孔網(wǎng)狀吸附劑的應(yīng)用特點(diǎn)

吸附：選擇合適的孔徑：孔徑等于溶質(zhì)分子直徑之6倍比較合適。水溶液中，一般分子量越大，極性越弱，吸附量就越大。無(wú)機(jī)鹽會(huì)使吸附量增大溶液的pH

35三、大孔網(wǎng)狀吸附劑的應(yīng)用特點(diǎn)吸附：35解吸常用低級(jí)醇、酮或其水溶液解吸.解吸溶劑能使大孔網(wǎng)狀聚合物吸附劑溶脹;選用溶劑應(yīng)容易溶解吸附物。對(duì)弱酸性物質(zhì)可用堿來解吸，弱堿性物質(zhì)可用酸來解吸吸附在高濃度鹽類溶液中，用水洗能解吸下來。36解吸常用低級(jí)醇、酮或其水溶液解吸.36四、大孔網(wǎng)狀吸附劑的實(shí)驗(yàn)操作（一）、大孔吸附樹脂的選擇1、預(yù)處理甲醇、乙醇、丙酮洗滌至洗出液加水不渾濁2、靜態(tài)吸附動(dòng)態(tài)吸附37四、大孔網(wǎng)狀吸附劑的實(shí)驗(yàn)操作（一）、大孔吸附樹脂的選擇37（二）、吸附條件選擇1、樣品濃度2、pH值、鹽濃度3、流速（吸附時(shí)間）（三）、洗滌（四）、洗脫1、流動(dòng)相選擇2、流速38（二）、吸附條件選擇38五、大孔網(wǎng)狀聚合物吸附劑應(yīng)用應(yīng)用廣泛，如四環(huán)素、土霉素、紅霉素、林可霉素、麥迪霉素、赤霉素、維生素B12及頭孢菌素C等39五、大孔網(wǎng)狀聚合物吸附劑應(yīng)用應(yīng)用廣泛，如四環(huán)素、土霉素紅霉素的分離純化40紅霉素的分離純化40SIP-1300大孔吸附劑分離純化超氧化物歧化酶

41SIP-1300大孔吸附劑分離純化超氧化物歧化酶41頭孢菌素C

42頭孢菌素C42思考題1、鹽析法與有機(jī)溶劑沉淀法比較，其優(yōu)點(diǎn)是（）A.分辨率高B.變性作用小C.雜質(zhì)易除D.沉淀易分離2、當(dāng)向蛋白質(zhì)純?nèi)芤褐屑尤胫行喳}時(shí)，蛋白質(zhì)溶解度（）A．增大B.減小C.先增大，后減小D.先減小，后增大3、鹽析常數(shù)Ks是生物大分子的特征常數(shù)，它與下列哪種因素關(guān)系密切。（）A.鹽濃度B.鹽種類C.溶質(zhì)濃度D介質(zhì)pH

4、用大網(wǎng)格高聚物吸附劑吸附的弱酸性物質(zhì)，一般用下列哪種溶液洗脫（）