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，往往需要将目标 产物转移到水相。这种调节水相条件， 将目标产物从有机相转入水相的萃取操 作称为反萃取(Back extraction)。除溶剂 萃取外，其他萃取过程一般也要涉及反 萃取操作。

　　对于一个完整的萃取过程，常常在萃取和反 萃操作之间增加洗涤操作，如下图所示， 洗涤操作的目的是除去与目标产物同时萃 取到有机相的杂质，提高反萃液中目标产 物的纯度。下图中虚线表示洗涤段出口溶 液中含有少量目标产物，为提高收率，需 将此溶液返回到萃取段。经过萃取、洗涤 和反萃取操作，大部分目标产物进入到反 萃相(第二水相)，而大部分杂质则残留在 萃取后的料液相(称作萃余相)。

　　 萃取是生物分离中常用的单元操作 原料 前处理 生物反应 工程 生物分离 工程 产品

　　蛋白质相固体颗粒等物质，这些物质具 有表面活性剂的作用，使有机溶剂(油) 和水的表面张力降低，油或水易于以微 小液滴的形式分散于水相或油相中。  产生乳化后，需采取某种手段破坏乳浊 液，提高萃取操作收率。

　　或絮凝沉淀处理，可除去大部分蛋白质 及固体微搅，防止乳化现象的发生。  破乳方法:过滤,离心,加入电解质,物理法( 加热,稀释释,吸附)、顶替法(戊醇)、转型 法  防止乳化:除去Pr.

　　1）PH 影响选择性.如青霉素在PH2萃取,萃取 液中(醋酸_酯)青霉烯酸可达青霉素_量度 2.5%,在PH3中则下降到4%,PH选择在使产物 稳定的范围内. 2）温度:影响稳定性,一般在低温下进行,影响 分配子数

　　化学萃取中通常用煤油、己烷、四氯化碳和苯等有机 溶剂溶解萃取剂，改善萃取相的物理件质，此时的有 机溶剂称为稀释剂(diluent)。

　　性很强，在有机相中的分配系数很小甚至为 零，利用一般的物理萃取效率很低，需采用 化学萃取。  可用于抗生素的化学萃取剂有长链脂肪酸 (如月桂酸)、烃基磺酸、三氯乙酸、四丁胺 和正十二烷胺等。它们与抗生素形成复合物 分子的疏水性比抗生素分子本身高得多，从 而在有机相中有很高的溶解度。

　　物理萃取即溶质根据相似相溶的原理在两 相间达到分配平衡，萃取剂与溶质之间不 发生化学反应。例如，利用乙酸丁酯萃取 发酵液中的青霉素即属于物理萃取。 化学萃取则利用脂溶性萃取剂与溶质之间 的化学反应生成脂溶性复合分子实现溶质 向有机相的分配。萃取剂与溶质之间的化 学反应包括离子交换和络合反应等。

　　采用在有机相中添加表面活性剂产生反胶束 的办法可克服这些问题，但同样存在相的 分离问题。

　　 三级错流萃取装置b—泵混合分离器  三级错流萃取装置c—加挡－齐格勒接触

　　– 分子量：降低聚合物的分子量，则蛋 白质容易分配于富含该聚合物的相中 。 – 总浓度：越大则两相性质的差别越大 ，系线越长，蛋白质越容易分配于其 中的某一相。

　　对相间电位和蛋白质疏水性的影响。在双聚合 物系统中，无机离子具有各自的分配系数，不 同电解质的正负离子的分配系数个同，当双水 相系统中含有这些电解质时，由于两相均应各 自保持电中性，从而产生不同的相间电位，因 此，盐的种类(离子组成)影响蛋白质、核酸等 生物大分子的分配系数，盐浓度不仅影响蛋白 质的表面疏水性，而且扰乱双水相系统，改变 各相中成相物质的组成和相体积比。

　　能萃取大量的产物  有良好选择性:理想情况只萃取产物而不 萃取杂质  与被萃取的液相(通常是水相)互溶度小, 且粘度低,;界面张力不或适中,有利于相 的分散和两相分离.

　　– 料液:供提取的溶液,通常水溶液 – 溶质:从料液中提取出来的物质 – 萃取剂:用来萃取产物的溶剂 – 萃取液:溶质转移到萃取剂中形成的溶液 – 萃余液:被萃取出溶质后的料液称为~.

　　如提Vb12时加硫铵，促进Vb12从水 转入有机相中；提青霉素进加NaCl. 促进青霉素从水转入有机相中

　　产物易溶于有机溶剂中.复合物在一定条 件下又要易分解.如青霉素可用脂肪碱作 带溶剂.（化学萃取）

　　很大比表面积的乳浊液.产物自料液转入 萃取剂中.  (2)分离:分离或萃取相和萃余相  (3)溶剂回收:从萃取相中分离出有机溶剂 .

　　空间阻碍作用，无法形成均一相，具有相分离倾 向，一定条件下分成两相。  常用于分离的双水相系统： –双聚合物：聚乙二醇(PEG)/葡聚糖(Dex)。该 系统上相富含PEG，下相富含Dex； –聚合物与无机盐：聚乙二醇(PEG)/磷酸钾（ KPi)。该系统上相富含PEG，下相富含KPi。

　　如疏水性的青霉素G和V酸性很强，其 pKa值为2.5～3.1，相对分子质量分别为 334和350，适宜用有机溶剂从发酵液中 萃取，在pH 2.5～3.0范围内，用乙酸戊 酯和乙酸丁酯作为萃取剂的萃取效率高 （如下表）。

　　双水相萃取法的特点是能够保留产物的活性，整个操 作可以连续化，在除去细胞或细胞碎片时，还可以纯化蛋 白质2～5倍，与传统的过滤法和离心法去除细胞碎片相比， 无论在收率上还是成本上都要优越得多。 除此以外，处理量相同时，双水相萃取法比传统的分离方 法,设备需用量要少3～10倍，因此已被广泛地应用在生物 化学、细胞生物学和生物化工领域，进行生物转化、蛋白 质、核酸和病毒等产品的分离纯化和分析等。用此法来提 纯的酶已达数十种，其分离过程也达到相当规模，如乙醇 脱氢酶的分离已达到几十千克湿细胞规模，β -半乳糖苷酶 的提取也到了中试规模等。

　　现两种夹带：①发酵废液(萃余液)中夹带 有机溶剂(萃取液)微滴，使目标产物受到 损失；②有机溶剂(萃取相)中夹带发酵液 (萃余液)，给后处理操作带来闲难。

　　油水是互不相容的，要形成稳定的乳浊液 ，一般要有第三种物质－表面活性剂的存 在。  表面活性剂指一端具亲水基团,一端具有亲 油基团,发酵液中PR（O/W）是主要的表 面活性剂.  如果当表面活性剂的亲水基团强度大于亲 油基团易生成水包油型,反之形成油包水型 .

　　在系线上各点处系统的总浓度不同，但 均分成组成相同而体积不同的两相。两相的 体积近似服从杠杆规则，即

　　与溶剂萃取相同，溶质在双水相中的分 配系数也用m=c2/c1表示。为简便起见，用c1 和c2分别表示平衡状态下下相和上相中溶质的 总浓度。

　　有关双水相系统中溶质分配平衡的理 论已有很多研究报导。但是，由于影 响双水相系统中溶质分配平衡的因素 非常复杂，很难建立完整的热力学理 论体系。从双水相萃取过程设计的角 度出发，确定影响分配系数的主要因 素是非常重要的。已有的大量研究表 明，生物分子的分配系数取决于溶质 与双水相系统间的各种相互作用，其 中主要有静电作用、疏水作用和生物 lnm=lnmelnmhlnml 亲和作用等。因此，分配系数是各种 相互作用的和. me，mh，ml 分别为静电作用、疏水作用和

　　»同一系线上各点：两相组成相同，体积不同 。 »系线(TMB)长度：衡量两相间相对差别的尺 度。越长则两相间性质差别越大，反之则越 小；趋向于零时，（双节线上的点，临界点 ），两相差别消失，成为均一相。

　　在一定温度和压力下，溶质分配在两个不相 溶的溶剂中达到平衡后，溶质在这两相的 浓度比为一常数K，此常数称为分配系数 是衡量萃取体系是否合理的重要参数：

　　y-----平衡时溶质在萃取相中的浓度 X-----平衡时溶质在萃余相中的浓度

　　取效率也越大，萃取就越容易进行 完全。当K值较小时，可以采取分 次加入溶剂、连续对此提取来提高 萃取率。

　　）、分离器（如碟片式离心机）、 溶剂回收装置（如蒸馏塔） 混合萃取和分离也可在同一台设备 中，如Alfa-Laval萃取机。

　　单级萃取： 料液与萃取剂加入混合物中搅拌平衡后的 溶液送到分离器内分离得萃取相L萃余相 R,L送到回收器. 多级萃取：是工业生产最常用的萃取流程 分离效率高 产品回收率高 溶剂用量少

　　多级错流萃取：将多个混合－澄清器单元串联 起来，各个混合器中分别通入新鲜萃取剂， 而料液从第一级通入，逐次进入下一级混合 器的萃取操作称为多级错流接触萃取， 每次加新溶剂, 目标物浓度低, 萃取完全

　　多级逆流萃取将多个混合－澄清器单元串联起 来，分别在左右两端的混合器中连续通入料液 和萃取液，使料液和萃取液逆流接触，即构成 多级逆流接触萃取。

　　基因工程产品如蛋白质和酶往往是胞内 产品，需经细胞破碎后才能提取、纯化， 细胞颗粒尺寸的变化给固-液分离带来了困 难，同时这类产品的活性和功能对pH值、 温度和离子强度等环境因素特别敏感。

　　由于它们在有机溶剂中的溶解度低并且会变 性，因此传统的溶剂萃取法并不适合。

　　双水相萃取法和传统的分离方法(如盐析或有机 溶剂沉淀等)相比也有很大的优势，如以β-半乳 糖苷酶为例，用沉淀或双水相萃取纯化的比较 见下表。

　　的水溶液超过一定浓度后可形成两相系 统。  利用物质在不相溶的，两水相间分配系 数的差异进行萃取的方法  应用：蛋白质特别是胞内蛋白质的分离 纯化。