生物物质分离技术及原理

第九章

1.膜分离的概念：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。

2.膜分离过程的实质是物质透过或被截留于膜的过程，近似于筛分过程，依据滤膜孔径大小而达到物质分离的目的，故而可以按分离粒子大小进行分类：

3.微滤（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；

4.超滤（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；需要增加流体的静压力，改变天然过程的方向，才可能发生含有低分子量化合物的溶剂流通过膜，此时的推动力是流体静压力与渗透压的压差；

5.反渗透（RO ）：是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作，孔径范围在0.0001~0.001 μm 之间；（由于分离的溶剂分子往往很小，不能忽略渗透压的作用，故而成为反渗透）；过程类似于超滤，只是纯溶剂通过膜，而低分子量的化合物被截留。因此，操作压力比超滤大得多。超滤和反渗透通常又被称之为“强制膜分离过程”

6.纳滤：以压力差为推动力，从溶液中分离300~1000小分子量的膜分离过程，孔径分布在平均2nm ；

7.电渗析：以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作；

8.渗透压的大小取决于溶液的种类、浓度和温度；

9.一般说来，无机小分子的渗透压要比有机大分子溶质的渗透压高得多。

第七章

1.色谱分离技术又称层析分离技术或色层分离技术，是一种分离复杂混合物中各个组分的有效方法。它是利用不同物质在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，这些物质随流动相一起运动，并在两相间进行反复多次的分配，从而使各物质达到分离。

流动相：指色谱过程中携带组分向前移动的物质。

固定相：指色谱过程中不移动的具有吸附活性的固体或是涂渍在载体表面上的液体。

2.概念：色谱技术是一组相关分离方法的总称，色谱柱的一般结构含有固定相（多孔介质）和流动相，根据物质在两相间的分配行为不同（由于亲和力差异），经过多次分配（吸附-解吸-吸附-解吸…），达到分离的目的。

3.分配系数，在凝胶色谱法中，分配系数表示凝胶颗粒内部水分中溶质分子所能达到的部分，故用一定的凝胶分离一定的溶质时，分配系数也为一常数。

4.阻滞因子是在色谱系统中溶质的移动速度和标准物（与固定相没有亲和力的流动相 Kd=0）的迁移率之比，意义在于体现某一种溶质与固定相之间的亲和力大小

5.塔板理论可以给出在不同瞬间溶质在柱中的分布和各组分的分离程度与柱高之间的关系。所谓“理论塔板高度”是指这样一段柱高，自这段柱中流出的液体(流动相)和其中固定相的平均浓度平衡。设想把柱等分成若干段，每一段高度等于一块理论板。

理论塔板的计算方法：

N---理论塔板数 t R --保留时间 c q K d =2

2/1)(54.5W t N R =2)(16b R W t N =N

L H =

W1/2---半峰宽 Wb --峰底宽度

理论塔板高度：L---柱长

6.保留时间（tR）和保留体积（VR）

溶质通过色谱柱所需时间，即待测组分从进样到出现峰最大值所需的时间。在一定的色谱操作条件下，任何一种物质都有一确定的保留时间，有着类似于比移值相同的作用，可作为色谱定性分

7.一般色谱系统的操作程序：根据要分离组分的性质（包括极性、分子量、分子结构）选择合适的固定相和流动相；吸附操作：选择合适的操作条件（温度、pH值、流速），进行装柱、平衡、上样，测定穿透样品含量以调整操作参数；洗脱：采用有机溶剂洗涤、调节pH值以及体系离子强度，最大限度地回收目标产物

8.吸收色谱：定义:利用溶质与吸附剂之间的分子吸附力(范德华力，包括色散力、诱导力、定向力以及氢键)的差异而实现分离(固体表面的吸引力)；氢键作用力＞定向力＞诱导力＞色散力

关键要素：吸附剂和展开剂的选择

吸附剂：氧化铝、硅胶、聚酰胺等，均含有不饱和的(未公用的）氧原子或氮原子以及能够形成氢键的基团，如-OH和-NH2

吸附色谱基本原理

固体物质具有吸附性能力，可将物质从溶液中吸附到它的表面上。吸附剂从溶液中吸附物质的同时，也有部分被吸附的该物质从吸附剂上脱离（解吸）。

被解吸下来的物质向前移动时，遇到前面新的吸附剂会被重新吸附，然后又被后来的洗脱液再次解吸，继续向前移动。经这样反复地吸附-解吸-再吸附-再解吸的过程。

物质沿洗脱液的前进方向移动，移动速度取决于吸附剂对该物质的吸附能力。吸附能力强，则向前移动速度慢，反之则快，不同组分便会逐渐分离开。

9.如何根据被分离的对象选择吸附剂和展开剂？一般地：都是根据样品极性及试验结果临时确定的。若吸附剂确定后，经试验若：

Rf值太大，选展开剂极性比原来的小的溶剂。

Rf值太小，选展开剂极性比原来的大的溶剂。

一般经过多次才能确定下来。

10.分配色谱：原理：分配色谱法是利用被分离物质中各成分在两种不相混溶的液体之间分布情况不同而使混合物得到分离。

相当于一种连续性的溶剂提取方法。是把其中一种溶剂固定，用另一种溶剂冲洗。这种分离不经过吸附程序，仅由溶剂提取而完成，因此叫分配色谱法。

11.要素：固定相、载体、流动相

12.载体：通常为惰性材料，没有吸附能力的，能吸留较大量的固定相液体。硅胶、硅藻土纤维素、葡聚糖凝胶

13.固定相的选择：常用的固定相有水、缓冲溶液、酸的水溶液、甲酚胺、丙二醇、有机溶剂等。流动相选择：一般选用为水所饱和的有机溶剂或水-有机溶剂互溶的混合液。如石油醚、醇类、酮类、苯类等。若所分离化合物的极性基团相同和类似，但非极性部分的大小及构型不同；或所分离物质的溶解度相差较大；或所分离物质的极性太强不适合于吸附色谱时可用分配色谱。分配色谱选择展开剂时，首先选择各组分溶解度相差较大的溶剂，使用前，流动相和固定相应相互饱和

12.流动相极性弱于固定相的液相色谱法叫正相色谱。流动相极性强于固定相的液相色谱叫反相色谱。

13.离子交换色谱：以离子交换树脂作为固定相，选择合适的溶剂作为流动相，使溶质按照