分离纯化方法的介绍

5、反胶团萃取
• 定义：指当油相中表面活性剂的浓度超过临界胶束浓度后，其分子在 非极性溶剂中自发形成的亲水基向内、疏水基向外的具有极性内核 (polar core)的多分子聚集体。
• 萃取过程： 溶质通过表面液膜从水相达到相界面：在界面处溶质进入反胶团；含 有溶质的反胶团扩散进入有机相 。
• 应用 萃取蛋白质：分离、浓缩、提取酶 在日化行业中的应用：从植物中提取油和蛋白质和萃取氨 基酸及维生素等功能性添加剂。 在药物中的应用：各种蛋白、抗体、抗生素的萃取。
7、超临界萃取
• 定义：是利用超临界状态下的流体为萃取剂，从液体或固 体中萃取有效成分并进行分离的方法。
• 原理：利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利 用压力和温度变化对超临界流体溶解能力的影响而进行的。 将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地萃取 其中某一组分，然后利用减压、升温的方法，使超临界流 体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达 到分离提纯的目的。
• 成本高（以制药生产为例）
生物制药：分离成本占总的40%~90%； 合成制药：分离成本占50%~80%； 中药制药：分离成本40%~70%。
三、分离纯化方法及原理
分离纯 化方法
机械分离 传质分离
过滤
沉降(重力、离心) 输送分离 扩散分离
超滤、反渗透、电渗析、电泳、磁泳 蒸馏、蒸发、吸收、萃取、、吸附、结晶
制药分离工程介绍
主要内容
一、分离技术 二、分离过程在生物、制药生产中作用 三、分离方法及原理 四、分离技术的应用 五、本课程介绍的主要内容
一、分离技术
1、生物技术生产的两个过程
• 上游技术：把由生物学家从事的工作，包括分子 生物学、生物化学、生物物理学以及遗传、育种、 细胞培养、代谢等技术，得到生物粗级制品。
• 下游技术：指把工程细胞、发酵液、反应液、培 养液等生物技术初级制品进行分离、纯化、精制 得到最终生物产品。即分离纯化过程。
2、中药制药的分离纯化过程
通过水或有机溶剂提取中药材的提取液中，虽然 包含了提取的目标药性的性质，但包含很多其他 水溶或脂溶性的物质，因此必须进行除杂后才能 进行下一步的生产，即纯化。 3、化学制药的分离过程
6、双水相萃取
• 定义：指某些有机物之间或有机物与无机物之间，在水中 以适当的浓度溶解后形成互不相溶的两相或多相体系。
• 类型：高聚物—高聚物—水；高聚物—盐—水；普通有机 物乙醇类—无机盐—水；表面活性剂混合液形成的双水相
• 例子：PEG（聚乙二醇）与葡聚糖及水混合形成互不相溶 的两相，上相富含PEG，下相富含葡聚糖，萃取胞内蛋白 酶，胞内酶集中在上相，而下相主要是细胞粒子、பைடு நூலகம்蛋白、 核酸等。
（三）离子交换树脂
1、概念：指流体与固体多孔物质接触时，流体中的一种或多种组分传递 到多孔物质外表面和微孔表面并附着
• 例子：制备软水、各种抗生素（大孔网状树脂）的制备等 2、交换原理：应用合成的离子交换树脂作为载体，将溶液中的物质，依
靠库仑力吸附在树脂上，然后用合适的洗脱剂将吸附物从树脂上洗脱 下来，达到反应、分离、浓缩、提纯的目的。 3、离子交换树脂的组成 • 具有网状立体结构，含有高分子活性基团的高分子聚合物 • 单元结构的组成：网络骨架（R）、功能活性基（-SO3，-N(CH)3-）、 与活性带相反电荷的活性离子（可交换H+、OH-、Na+）。 4、交换特点 • 树脂无毒性、能再生使用、基本不用溶剂，设备简单，操作方便。 5、用途：反应、产物分离提纯、脱色、转盐、去盐、制备软水等
• 机械分离：根据物质的大小、密度的差异进行分离。 • 传质分离：对均相体系进行分离的方法，有质量传递现象。 • 输送分离：溶质在压力差、电位差、磁强差等外力作用下产
生的移动速度差 异实现分离的方法。 • 扩散分离：溶质在浓度差的作用下产生分配差异而得到分离
的方法。 • 传统方法：沉淀剂法、吸附法、萃取法、透析法、过滤法
盐析 • 新的方法：分子蒸馏、膜过滤法、大孔树脂吸附法、色谱法
四、分离方法的应用
1、在化学制药中的应用 2、在中药制药中的应用 3、在生物制药中的应用 4、在药物分析中的应用
五、本课程的主要内容
1、萃取
固液萃取（微波、超声波） 液液萃取 反胶团萃取
双水相萃取
2、超临界萃取 3、膜分离 4、离子交换 5、色谱分离
• 应用及特点：提取生物碱、黄酮、蒽醌、多糖、皂苷等 目前处于小试和中试阶段。
4、微波萃取
• 频率：300~300000 MHz之间的超高频电磁波。 • 原理：一方面为细胞破碎技术，它利用微波加热导致细胞内
的极性物质，尤其是水分子吸收微波能，产生大量的热量， 使胞内温度迅速上升。液态水汽化产生的压力将细胞膜和细 胞壁冲破，形成微小孔洞。另一方面，微波使固体表面的溶 剂瞬时极化，溶剂分子作极性比变换运动，液膜便薄，扩散 阻力减小，加强了萃取。 • 应用及特点：干燥、萃取多糖、黄酮、有机酸、挥发油 等 快速、高效、限于热稳物质，被处理物料有良好的吸水性。
3、超声波萃取
• 声波频率：10～18KHz，大于18KHz的波长 • 原理：
A、超声波热学机理：超声能转化为热能，在瞬时 使溶液内部温度升高， 加速有效成分的溶解；
B、超声波的机械机理：辐射压强和超声压强引起骚动和摩擦，使组织 变形，碳原子之间键断裂，分子解聚。
C、超声波空化作用：大能量的超声波作用在液体里，当液体处于稀疏 状态下时，液体会被撕裂成很多小的空穴，空穴瞬时闭合，闭合时产 生高达几千大气压的瞬时压力为空化效应。
6、分子蒸馏 7、空调与制冷
参考书
1、制药分离工程 李淑芬 化学工业出版社 2009 2、分离纯化工艺原理 顾觉奋 中国医药科技出版社 2001 3、化工分离过程
（一）萃取
1、浸取 2、有机溶剂萃取 3、超声波萃取 4、微波萃取 5、反胶团萃取 6、双水相萃取 7、超临界萃取
1、浸取：固液萃取 2、有机溶剂萃取：液液萃取
谢 谢！
• 特点：操作温度低 ；适用亲脂性；缺乏物性参数；装置 费用高。
• 应用：
（二）膜过滤
1、定义：以选择性透过膜为分离介质，以压力、浓度、电
位、温度之差为推动力，依靠膜的选择性将液体中的组分 进行分离的方法。 2、分类及其性质（见表2） 3、特点：无相变化，能耗低；无需加入外界物质，节约资 源和保护环境；可使分离与浓缩、分离与反应同时实现， 提高了分离效率；分离条件温和；操作可规模化。 4、应用
二、分离过程在生物、制药生产中的作用
1、生物制品、原料药生产的两个阶段 2、分离纯化过程的重要性 3、分离纯化过程的特点
1、 生物制品、原料药生产的两个阶段
• 第一阶段：制粗级产品 合成、提取、发酵等方法
• 第二阶段：粗级产品加工精制过程得到符合质量 标准的产品 分离纯化、干燥等方法
2、分离的重要性
分离过程是实现原料药、初级生物制品产 业化的关键
3、分离纯化过程的特点
• 过程复杂，难度大，原因有三
A、制药合成产物或中草药粗品中的药物成分含量低，如酶含量为 0.1%~0.5%，维生素B12为0.002%~0.003%；
B、成分的稳定性较差，分离外界条件要求高，如温度、酸碱度； C、人吃的，质量要求与化工产品不一样，增加分离难度。