萃取：当含有生化物质的溶液与互不相溶的第二相接触时，生化物质倾向于在两相之间进行分配，当条件选择得恰当时，所需提取的生化物质就会有选择性地发生转移，集中到一相中，而原来溶液中所混有的其它杂质（如中间代谢产物、杂蛋白等）分配在另一相中，这样就能达到某种程度的提纯和浓缩。萃取在化工上是分离液体混合物常用的单元操作，在发酵和其它生物工程生产上的应用也相当广泛，萃取操作不仅可以提取和增浓产物，使产物获得初步的纯化，所以广泛应用在抗生素、有机酸、维生素、激素等发酵产物的提取上。溶质Ａ稀释剂Ｂ溶剂Ｓ萃取液Ｓ＋Ａ(B)溶剂萃取概述杂质溶质原溶剂萃取剂LightphaseHeavyphase溶剂萃取概述萃取的基本概念萃取溶质从料液转移到萃取剂的过程。反萃取：溶质从萃取剂转移到反萃剂的过程。在完成萃取操作后，为进一步纯化目标产物或便于下一步分离操作的实施，将目标产物从有机相转入水相的操作就称为反萃取（Backextraction)物理萃取和化学萃取：物理萃取的理论基础是分配定律，而化学萃取服从相律及一般化学反应的平衡定律。溶剂萃取概述萃取法是利用液体混合物各组分在某有机溶剂中的溶解度的差异而实现分离的。料液：在溶剂萃取中，被提取的溶液，溶质：其中欲提取的物质，萃取剂：用以进行萃取的溶剂，萃取液：经接触分离后，大部分溶质转移到萃取剂中，得到的溶液，余液：被萃取出溶质的料液称为。溶剂萃取概述萃取的基本概念分液漏斗有机相萃取剂＋稀释剂（待分离物质＋杂质萃取液（待分离物质＋少量杂质（杂质）杂质+少量待萃物质产物（待萃物质）（待返回使用）萃取剂＋稀释剂生物工程不同于化工生产，主要表现在生物分离往往需要从浓度很稀的水溶液中除去大部分的水，而且反应液中存在多种副产物和杂质，使生物萃取具有特殊性。萃取过程有选择性能与其它步聚相配合通过相转移减少产品水解适用于不同规模传质快周期短，便于连续操作毒性与安全环境问题液液萃取是以分配定律为基础分配定律：一定T、P下，溶质在两个互不相溶的溶剂中分配，平衡时，溶质在两相中浓度之比为常数。分配系数在常温常压下Ｋ为常数；应用前提条件（1）稀溶液（2）溶质对溶剂互溶没有影响（3）必须是同一分子类型，不发生缔合或离解萃余相的浓度萃取相的浓度当温度一定时，标准化学位为常数如为稀溶液，用浓度代替活度萃余相的浓度萃取相的浓度根据相律（F=C-P+2），在一定温度和压力下萃取达到平衡时，溶质在两相中的化学位相等：μ如果原来料液中除溶质A以外，还含有溶质B，则由于A、B的分配系数不同，萃取相中A和B的相对含量就不同于萃余相中A和B的相对含量。如A的分配系数较B大，则萃取相中A的含量（浓度）较B多，这样A和B就得到一定程度的分离。萃取剂对溶质A和B分离能力的大小可用分离因素（β）来表征。分离因素表示有效成分A与杂质B的分离程度。分离效果好；β越大，K必须是同一种分子类型，即不发生缔合或离解。对于弱电解质，在水中发生解离，则只有两相中的单分子化合物的浓度才符合分配定律。例如青霉素在水中部分离解成负离子（青COO－），而在溶剂相中则仅以游离酸（青COOH）的形式存在，则只有两相中的游离酸分子才符合分配定律。此时，同时存在着两种平衡，一种是青霉素游离酸分子在有机溶剂相和水相间的分配平衡；另一种是青霉素游离酸在水中的电离平衡（图18-2）。前者用分配系数K0来表征，后者用电离常数Kp来表征。对于弱碱性物质也有类似的情况。青霉素的分配平衡：萃取平衡时，单分子化合物溶质在两相中浓度之比。＋10pH＋10pKK0－只与T、P有关；K－与T、P和pH有关K可通过实验求出，而K0不能，可由公式求出。思考题：将青霉素由水相萃取到丁酯相中，其pK=2.75，萃取条件：pH=2.5，T=10，Vml，平衡后废液效价645.2ml，求分配系数K和K＋10pH＋10pK举例：青霉素预处理及过滤发酵液滤洗液萃取液NaCl盐析脱水结晶液共沸蒸馏结晶pen－k成品活性炭脱色pH2.02.51/3丁酯逆流萃取红霉素(pK9.4预处理和过滤发酵液滤液萃取液乳酸沉淀分解转碱红霉素乳酸盐pH9.8,溶于丙酮红霉素碱加水红霉素碱成品结晶调pH9.810.2,1/4V/V丁酯逆流萃取为什么青霉素在酸性（pH2.5）条件下，而红霉素却要在碱性（pH9.8）条件下才能被萃取到丁酯中去呢？不同pH条件影响弱电解质电离，从而影响分子的极性，根据相似相溶原则，在弱极性的丁酯中极性小的分子溶解度比水中大根据表观分配系数公式可知，弱酸的表观分配系数：K=＋10pH＋10pK对于弱酸：pHpK时，分配系数大对于弱碱：pHpK时，分配系数大为什么青霉素在酸性（pH2.5）条件下，而红霉素却要在碱性（pH9.8）条件下才能被萃取到丁酯中去呢？青霉素红霉素酸碱性pHpKpHpK弱酸性(2.75)弱碱性(9.4)游离分子游离分子根据相似相溶原则，在弱极性的丁酯中游离分子极性小，溶解度比水中大，故从水相转入丁酯相中，而发酵液中存在的其它杂质由于极性情况与抗生素不同，故很少进入丁酯中，这样就达到一定程度的纯化酸性物质：pHpK时，主要以负离子存在；pHpK时，主要以游离分子存在；pH＝pK时，两种形式各占50％pHpH对表观分配系数的影响（pHpH低有利于酸性物质分配在有机相，碱性物质分配在水相。对弱酸随pH例：已知penpK=2.75T=10pH4.4pH2.5pH2.0时的KpH4.4时:pH2.5时:=30pH2.0时:=39.9pH4775解释原理:pHpK时，[pen]易溶于丁酯由萃取机理和K～pH的关系式可得出如下结论：生化物质的稳定性乳化程度酸性物质碱性物质萃取pHpKpHpK反萃取pHpKpHpK控制pH，去除杂质pen当pHpK碱性杂质pKpenpKpen(2.75)pH酸性杂质pKpKpen青霉烯酸pKpKpenpH控制:pK负离子penpKpHpK(3)酸性杂质pKpKpen苯乙酸pKpKpen(2.75)萃取时无法去除;反萃时4.82.75与杂质的分离程度归纳生化物质萃取操作条件的控制酸性碱性(pK酸性(pK酸性(pK碱性酸性(pK碱性(pK碱性(pK萃取时杂质自然除去pK萃取时无法去除反萃取pK萃取时杂质自然除去pK萃取时无法去除反萃取pKT影响分配系数例：pen水中的溶解度萃取时T使KT影响两溶剂的互溶度影响一般生化物质的萃取在室温或较低温度下进行盐析：无机盐——氯化钠、硫酸铵，作用：生化物质在水中溶解度；两相比重差两相互溶度例：pen从水相丁酯中，加氯化钠洗涤，消除有机相水滴，提高质量和收率；spm的丁酯萃取液饱和盐水洗涤，减少spm在水中溶解度；消除有机相水滴；分相容易。 2．有机溶剂的选择 根据相似相溶的原理，选择与目标产物极性相近 的有机溶剂为萃取剂，可以得到较大的分配系数 （根据介电常数判断极性）； 有机溶剂与水不互溶，与水有较大的密度差，黏 度小，表面张力适中，相分散和相分离容易； 应当价廉易得，容易回收，毒性低，腐蚀性小， 不与目标产物反应。 常用于生化萃取的有机溶剂有丁醇、丁酯、乙酸乙 酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯等。 对于水溶性强的溶质，可利用脂溶性萃取剂 与溶质间的化学反应生成脂溶性复合分子， 使溶质向有机相转移。 抗生素萃取剂：月桂酸、脂肪碱或胺类等。 氨基酸萃取剂：氯化三辛基甲铵。 溶质与带溶剂之间的作用：离子对萃取、离 子交换萃取、反应萃取。