分离纯化方法的介绍

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,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。,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,机械分离,分离纯,化方法,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,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,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,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。,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：,300300000 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。,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。,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、杂蛋白、核酸等。,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。,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,（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,谢 谢！,