生物工程下游技术 1

生物工程下游技术,河南牧业经济学院生物工程系李冬,目录,第一章：（绪论）325第二章：下游技术的理论基础2642第三章：发酵液预处理4387第四章：微生物细胞的破碎88122第五章：溶剂萃取和浸取123167第六章：超临界流体萃取168213第七章：双水相萃取技术214250第八章：反胶团萃取251287第九章：膜分离过程288353,第一章（绪论）,本章要求,熟悉下游加工过程的重要性和特点了解下游加工技术的发展过程掌握下游加工过程的主要步骤和主要单元操作,一、下游加工过程在生物技术中的地位,下游技术（工程）（downstreamprocessing）：对于由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品的技术。下游加工过程的重要性。（组成、费用和关注程度）,组成：下游加工过程是生物技术的重要组成部分，发酵液或反应液需要经过下游加工过程才能成为成品；费用：传统发酵工业中下游部分的费用占整个工厂投资费用的，而对重组生产蛋白质等基因工程产品，下游加工的费用可占整个生产费用的；关注程度：英国政府工业部于年发起生物分离计划（），专门研究下游加工过程；年英国化学工业会召开了专门讨论下游加工过程的国际会议；我国也于年在济南召开了一次专门会议；近十年来国内外有关生物分离或蛋白质纯化的专著陆续出版。,二、生物技术下游加工过程的特点,含水多，产物含量低；含菌体蛋白；溶有原来培养基成分；相当多的副产物和色素；易被杂菌污染或使产物进一步分解；易起泡，粘性物质多。,1.发酵液的特点,2.整个下游加工过程应遵循下列四个原则,时间短；温度低；pH适中（选择在生物物质的温度范围内）；严格清洗消毒（包括厂房、设备及管路，注意死角），这和传统产品抗生素的生产是一致的。,对基因工程产品还应注意生物安全（biosafety）问题，要防止菌体扩散，一般要求在密封的环境下操作。,三、生物工业下游技术的发展历程,古代酿造业2.第一代生物技术,古代酿造业包括酿酒、制酱（油）、醋、酸奶和干酪等。技术原始、家庭式作坊、产物基本不经过后处理而直接使用，无下游技术。,主要指19世纪60年代-20世纪40年代青霉素等抗生素出现之前的生物技术产业。发现了发酵的本质是微生物的作用，掌握了纯种培养技术，生物技术进入近代酿造产业的发展阶段。到20世纪上半叶，逐渐开发形成了发酵法生产酒精、丙酮、丁醇等微生物发酵工业（厌氧发酵），其产品相对简单，基本上是无活性的小分子。此时开始引入过滤、蒸馏、精馏等近代分离技术。,以20世纪40年代出现的青霉素产品为代表。无菌空气制备技术、大型好氧发酵装置开发，一大批通风发酵技术产品相继投入了工业生产，如抗生素（链霉素）、氨基酸（谷氨酸）、有机酸（核酸、柠檬酸）、酶制剂（淀粉酶）、微生物多糖和单细胞蛋白等。产品多样性决定了分离方法的多样性。借鉴和引进吸收了大量的近代化学工业的分离技术，如沉淀、离子交换、萃取、结晶等。,3.第二代生物技术,以20世纪70年代末崛起的DNA重组技术及细胞融合技术为代表。生物技术在其主要领域：基因工程、酶工程、细胞工程和微生物发酵工程取得了长足进步，一批高附加值的产品开始面世，如乙肝疫苗、干扰素等。80年代，发现了一大批生理功能性物质，如活性糖质、活性肽、高度不饱和脂肪酸等，生物技术在深度和广度上都取得了很大的进展。1988年，日本由40多家公司组建高度分离系统技术研究联合体，瑞典的Pharmacia，Alfa-Laval等组建了Biolink公司，加强在生物工业下游技术领域的研究开发力量，不断推出新技术、新产品、新装备，以抢占更多的市场。新技术有超临界CO2萃取技术、膜过滤、渗透蒸发技术、各种色谱（层析）技术等。,4.第三代生物技术,20世纪80年代以来，生物工业下游技术进步很快，出现了很多新概念、新技术、新产品和新装备。大致可分为以下几大类：,（1）固液分离技术（2）细胞破碎技术（3）初步分离纯化技术（4）高度分离纯化技术（5）其他新型分离技术,近20年来，将在污水处理、化学工程和选矿工程上广泛使用的絮凝技术引入到发酵液的预处理上，研究开发了菌体及悬浮物絮凝技术，改善了发酵液的分离性能，加之纤维素助滤剂的开发，大大提高了发酵液的固液分离效率。在固液分离机械方面，也出现了一些性能优良的新型机械，如带式过滤机、连续半连续板框过滤机、螺旋沉降式离心机等。微滤膜可高效分离细微的悬浮粒子。,（1）固液分离技术（2）细胞破碎技术（3）初步分离纯化技术（4）高度分离纯化技术（5）其他新型分离技术,已开发出球磨破碎、压力释放破碎、冷冻加压释放破碎和化学破碎等技术。该技术的成熟使得胞内生物物质的大规模工业化生产成为可能。,（1）固液分离技术（2）细胞破碎技术（3）初步分离纯化技术（4）高度分离纯化技术（5）其他新型分离技术,主要开发了沉淀、离子交换、萃取、超滤等技术。较早出现的是酶及蛋白质的盐析法；有机溶剂沉淀法；双水相萃取技术比较适合于胞内活性物质和细胞碎片的分离，为进一步纯化精制创造了前提；超滤技术解决了生物大分子对pH、热、有机溶剂、金属离子敏感等难题，在生物大分子的分级、浓缩、脱盐等操作中得到了广泛的使用。,（1）固液分离技术（2）细胞破碎技术（3）初步分离纯化技术（4）高度分离纯化技术（5）其他新型分离技术,小分子物质一般可通过离子交换、脱色和结晶、重结晶等方法获得纯度很高的产品。生物大分子的纯化一直是个难题。20世纪70年代以来，逐渐开发出各种色谱（层析）技术，如亲和色谱、疏水色谱、离子交换色谱和凝胶色谱等，后两种技术已开始用于批量生产。,（1）固液分离技术（2）细胞破碎技术（3）初步分离纯化技术（4）高度分离纯化技术（5）其他新型分离技术,超临界CO2萃取技术在获得天然生物物质方面有着独特的优势。20世纪80年代以来，已经在许多领域中迅速实现了工业化。如啤酒花中有效成分和咖啡豆中咖啡因的萃取分离。介于反渗透和超滤之间的纳米滤（Nanofiltration）技术，由于其能使水和大部分无机盐通过而截留分子量300-1000u的小分子有机物，且操作压力低，在生物工业和水处理中具有广阔的应用前景。渗透蒸发技术、液膜技术及反胶团技术的研究和应用开发等也相继取得了很大的进展。,四、生物技术下游加工过程的一般流程和单元操作,培养液（发酵液）的预处理和固液分离；初步纯化（提取）；高度纯化（精制）；成品加工。,1.一般下游加工过程可分为4个阶段,2.下游加工过程的一般流程,产品的收得率和质量控制。,下游工艺过程决定于产品的性质和要求达到的纯度如产品为菌体本身，则工艺比较简单，只需经过滤、得到菌体，再经干燥就可，如单细胞蛋白的生产。如可以从发酵液直接提取，则可省去固液分离步骤。如为胞外产物则可省去细胞破碎步骤。,3.单元操作,过滤、离心固液分离；蒸发、蒸馏、结晶进一步纯化；萃取浓缩或提取液相中的成分；离子交换、层析、膜技术、超滤；干燥,适合于大规模工业化生产的传统技术经过改造提高后，适应面更宽，效率会更高，仍然显示出强劲的生命力。各种新型高效的过滤机械和离心机械的问世，结晶理论和离子交换技术的新进展，提高了产品的收率、质量和生产效率。,五、生物工业下游技术的发展动态,成本、质量、环保将是该技术发展方向和动力,1.传统分离技术的提高和完善,1）新型分离介质的研究开发2）子代分离技术3）其他新兴下游技术,2.新技术的研究开发,膜（膜材料和膜制造工艺）、树脂（离子交换树脂和大网格树脂）和凝胶（琼脂糖凝胶为基质，与各种配基结合后制成各种色谱分离介质）是目前主要的新型分离介质。,各种分离纯化技术相互结合、交叉、渗透，形成子代分离技术。如膜技术和萃取、蒸馏、蒸发技术相结合形成了膜萃取技术、膜蒸馏及渗透蒸发技术；色谱技术与离子交换技术等结合形成了离子交换色谱、等电聚焦色谱等。,由溶剂萃取技术衍生出一大批生物工业分离技术，如双水相萃取、超临界CO2萃取、反胶团萃取（细胞碎片去除、细胞胞内物质、酶及蛋白质、天然生物物质的提取分离）；菌体絮凝技术和菌体细胞破碎技术的进展为工业化经济地分离菌体细胞和大规模生产胞内物质创造了技术前提。,3.清洁生产清洁生产是指将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中，以期减少对人类和环境的风险。包括三方面内容：（1）清洁生产工艺（节约原材料和能源，淘汰有毒害的原材料，无废和少废技术）（2）清洁产品（使用中和使用后对人体和环境无害）（3）清洁能源（常规能源清洁利用、可再生能源和新能源的开发利用）,作业：,1.什么是生物工业下游技术？2.试述生物工业下游技术的一般工艺过程。3.什么是清洁生产？主要包括哪些内容？,第二章下游技术的理论基础,生物工业下游技术：尚无一个严格意义上的定义，本课程中所涉及的内容有许多在本质上属于物质分离的范畴。因此，本章及后续内容将会经常使用“分离”一词。,分离机理与分离操作,利用目标产物与杂质之间在物理、化学、生物学性质上的差异进行分离。往往需利用多种分离机理，实施多步分离步骤。,第一节下游技术中的物理学过程,一、基础物性“分离”可利用各种物质固有性质的差异。物性差异越大，利用价值越大。二、分类以物理学过程为基础的分离操作，大致可分为以下三类：1平衡分离过程建立在相平衡关系上的。利用相的组成差别进行混合物体系的分离。表21为平衡分离的代表性单元操作。2拟平衡分离操作在混合物体系本身所占有的空间之外加一个能引起物质分离的势能场，在它的作用下，形成分离场。如表22所示。3非平衡分离操作1、2以外均划归其中，利用物质移动速度差和广义的、基于“屏蔽效应”的分离操作。如表23所示。,第二节下游技术中的化学过程,一、化学性分子识别液液萃取：利用物质在溶剂中溶解度不同的分离。如果在萃取溶剂中加入对原料中目标物质有特异性作用的成分(萃取剂、抽提剂)，能达到高选择性。1分子间相互作用分子间的相互作用力除了众所周知的范德华力、氢键力等，近年来备受注目的分子间作用力是疏水性相互作用力。2分子识别酶和底物的专一性结合。钥匙和锁的关系。只有底物分子才能进入这个口袋。酶分子正是通过对底物的多点识别才显示出它高效、专一的底物识别功能。,环状糊精也有一定的分子识别功能。它是由68个葡萄糖环状结合而成的低聚糖筒状，内部具空洞结构。,“皇冠醚”,皇冠醚有多种，均为大环状化合物。中心开孔，一些金属离子和氨基酸分子等正好能进入其中。,泡沸石（无机吸附剂）,具有细孔结构的氧化铝、硅石类陶瓷，孔径接近分子水平时，则可用做分子筛,对气体分子选择性吸附分离。,泡沸石,二、下游技术中的化学反应选择性分离纯化：如柠檬酸工业中常用钙盐沉淀，以便于与发酵液中残糖及其他可溶性杂质的分离。利用草酸与Ca2+反应，生成不溶性钙盐可除去杂质Ca2+。产品制造：氨基酸或短肽能络合或螯合某些金属离子生产保健产品。补充人体缺乏又不易被人体吸收的钙、铁、锌等微量元素。山梨醇和木糖醇可以通过葡萄糖和木糖经金属镍催化加氢工艺(高压)获得。,第三节下游技术中的生物学过程,一、特异性相互作用(锁钥关系）,（一）可逆性结合作用（除共价结合外）,1离子间的相互作用（静电作用）2氢键结合3疏水性相互作用4对金属原子配位5弱共价键结合,影响蛋白质立体构象的环境因素,(1)热：热是影响蛋白质构象的最普通的因素。(2)温度：温度的上升，使原子、分子的热运动更活泼，离子间的相互作用、氢键、金属原子配位作用等变弱。但疏水性的相互作用因温度上升而加强。(3)pH：pH对离子间的作用影响很大，pH也对蛋白质侧链上的氨基酸残基的离解度影响很大。(4)静电性的环境变化：如在溶液中加入在水中能离解为阳离子和阴离子的强电解质(如食盐等无机盐)。溶液离子强度增加，离子间相互作用变弱，氢键也受到同样影响。(5)试剂：在试剂中，尿素、盐酸胍、十二烷基磺酸钠等会对蛋白质构象造成影响。尿素或盐酸胍有增加水的介电常数和离子强度的作用，从而影响氢键作用。,二、亲和色谱利用某些生物物质之间特异的亲和力进行选择性分离的色谱技术。,第三章发酵液预处理,目的,不仅在于分离细胞、菌体和其它悬浮颗粒（细胞碎片、核酸和蛋白质的沉淀物），还希望除去部分可溶性杂质和改变滤液的性质，以利于后继各步操作。,采用絮凝或凝聚的方法，设法增大悬浮液中固体粒子的大小，提高其沉降速度；或采用稀释、加热等方法降低黏度，以利于过滤。,第一节发酵液的预处理,一、发酵液过滤特性的改变,微生物发酵液的特性为：发酵产物浓度较低，大多为1-10%，悬浮液中大部分是水；悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大；液相粘度大，大多为非牛顿型流体；性质不稳定，随时间变化，如易受空气氧化、微生物污染、蛋白酶水解等作用的影响。,微生物发酵液的成分极为复杂，其中除了所培养的微生物菌体及残存的固体培养基外，还有未被微生物完全利用的糖类、无机盐、蛋白质，以及微生物的各种代谢产物。,改善发酵液过滤特性的物理化学方法：调酸（等电点）、热处理、电解质处理、添加凝聚剂、添加表面活性物质、添加反应剂、冷冻-解冻及添加助滤剂等。,1.降低液体粘度2.调整pH3.凝聚与絮凝,根据流体力学原理，滤液通过滤饼的速率与液体的粘度成反比，降低液体粘度（加水稀释法和加热法等）可有效提高过滤速率。注意加热温度与时间，不影响产物活性和细胞的完整性。,pH值直接影响发酵液中某些物质的电离度和电荷性质，适当调节pH值可改善其过滤特性。氨基酸、蛋白质等电点的调节；在膜过滤中，发酵液中的大分子物质易与膜发生吸附，通过调整pH值改变易吸附分子的电荷性质，即可减少堵塞和污染；细胞、细胞碎片及某些胶体物质等在某个pH值下也可能趋于絮凝而成为较大颗粒，有利于过滤的进行。,采用凝聚和絮凝技术能有效改变细胞、细胞碎片及溶解大分子物质的分散状态，使其聚结成较大的颗粒，便于提高过滤速率。另外，还能有效地除去杂蛋白和固体杂质，提高滤液质量。,凝聚指在电解质作用下，由于胶粒之间双电层电排斥作用降低，电位下降，而使胶体体系不稳定的现象；絮凝指在某些高分子絮凝剂存在下，基于桥架作用，使胶粒形成较大絮凝团的过程。,阳离子对带负电荷的胶粒凝聚能力的次序为：,Al3+Fe3+H+Ca2+Mg2+K+Na+Li+,常用的凝聚剂电解质有：,硫酸铝Al2(SO4)318H2O（明矾）；氯化铝AlCl36H2O;三氯化铁FeCl3;硫酸亚铁FeSO47H2O；石灰；ZnSO4；MgCO3,（1）凝聚发酵液中的细胞、菌体或蛋白质等胶体粒子双电层的结构使胶粒之间不易聚集而保持稳定的分散状态。,采用絮凝法可形成粗大的絮凝体，使发酵液较易分离。絮凝剂是一种能溶于水的高分子聚合物，其相对分子质量可高达数万至一千万以上，长链状结构，其链节上含有许多活性官能团，包括带电荷的阴离子（如-COOH）或阳离子（如-NH2）基团以及不带电荷的非离子型基团。它们通过静电引力、范德华引力或氢键的作用，强烈地吸附在胶粒的表面。当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上，产生桥架联结时，就形成了较大的絮团，这就是絮凝作用。,（2）絮凝,高分子絮凝剂的吸附和絮凝作用示意图,1）有机高分子聚合物，如聚丙烯酰胺类衍生物、聚苯乙烯类衍生物；2）无机高分子聚合物，如聚合铝盐、聚合铁盐等；3）天然有机高分子絮凝剂，如聚糖类胶粘物、海藻酸钠、明胶、骨胶、壳多糖、脱乙酰壳多糖等。,目前最常见的高分子聚合物絮凝剂,有机合成的聚丙烯酰胺（polyacrylamide）类衍生物,根据活性基团在水中解离情况不同，可分为三类：非离子型、阴离子型（含有羧基）阳离子型（含有胺基）,工业上使用的絮凝剂可分为三类：,聚丙烯酰胺絮凝剂,聚丙烯酰胺类絮凝剂的优点,用量少，一般以mg/L计量；絮凝体粗大，分离效果好；絮凝速度快；种类多，适用范围广。,聚丙烯酰胺类絮凝剂的缺点,存在一定的毒性，特别是阳离子型聚丙烯酰胺，用于食品和医药工业时应谨慎。,聚丙烯酰胺类絮凝剂的应用,医药和食品工业：聚丙烯酸类阴离子絮凝剂（无毒），聚苯乙烯类衍生物，无机高分子聚合物絮凝剂（聚合铝盐、聚合铁盐等），天然有机高分子絮凝剂（多聚糖类胶粘物、海藻酸钠、明胶、骨胶、壳多糖、脱乙酰壳多糖等）。,影响絮凝的因素,絮凝剂的加量(图3-1）絮凝剂的分子量溶液的pH搅拌速度搅拌时间,对于带负电荷的菌体或蛋白质来说，采用阳离子型高分子絮凝剂同时具有降低胶粒双电层电位和产生吸附桥架的双重机理；对于非离子型和阴离子型高分子絮凝剂，要采用凝聚和絮凝双重机理才能提高过滤效果，这种包括凝聚和絮凝机理的过程，称为混凝。,（3）混凝,4.加入助滤剂5.加入反应剂,一种不可压缩的多孔微粒，它能使滤饼疏松，滤速增大。悬浮液中大量的细微胶体粒子被吸附到助滤剂的表面上，改变了滤饼结构，降低了过滤阻力。常用的助滤剂有：硅藻土、纤维素、石棉粉、白土、炭粒、淀粉等，最常用的是硅藻土。使用硅藻土时，通常细粒用量为500g/m3；中等粒度用量为700g/m3；粗粒用量为700-1000g/m3。,加入反应剂和某些可溶性盐类发生反应生成不溶性沉淀，如CaSO4，AlPO4等。生成的沉淀能防止菌丝体粘结，使菌丝具有块状结构，沉淀本身可作为助滤剂，且能使胶状物和悬浮物凝固，改善过滤性能；如发酵液中含有不溶性多糖物质，用酶将其转化为单糖，以提高过滤速率。如万古霉素用淀粉作培养基，发酵液过滤前加入0.025%的淀粉酶，搅拌30min后，再加2.5%硅藻土助滤剂，可提高过滤效率5倍。,发酵液中的杂质,高价无机离子（Ca2+、Mg2+、Fe2+）杂蛋白,在采用离子交换提炼时，会影响树脂对生化物质的交换容量。,在采用离子交换和吸附法提取时会降低其交换容量和吸附能力，在有机溶剂法或双水相萃取时，易产生乳化现象，使两相分离不清。在常规过滤或膜过滤时，易使过滤介质堵塞或受污染，影响过滤效率。,因此，在预处理时，应尽量除去这些物质。,二、发酵液的相对纯化,（一）、高价无机离子的去除方法,Ca2+草酸、草酸钠，形成草酸钙沉淀（注意回收草酸）；Mg2+三聚磷酸钠，形成三聚磷酸钠镁可溶性络合物；Fe2+黄血盐，普鲁士蓝沉淀,（二）杂蛋白的去除方法,蛋白质一般以胶体状态存在于发酵液中。在酸性溶液中带正电荷；在碱性溶液中带负电荷。在某一pH下，净电荷为零，溶解度最小，称为等电点。,1.沉淀法,在酸性溶液中，蛋白质与一些阴离子，如三氯乙酸盐、水杨酸盐、钨酸盐、苦味酸盐、鞣酸盐、过氯酸盐等形成沉淀；在碱性溶液中，蛋白质与一些阳离子，如Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+和Pb2+等形成沉淀。,酸碱调节，使蛋白质与盐或离子形成沉淀。,2.变性法,加热大幅度调节pH值加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。,不足之处,加热法只适合于对热较稳定的目的产物；极端pH值也会导致某些目的产物失活，且要消耗大量酸碱；有机溶剂法通常只适用于所处理的液体数量较少的场合。,加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白质而除去。在四环素类抗生素中，采用黄血盐和硫酸锌的协同作用生成亚铁氰化锌钾的胶状沉淀来吸附蛋白质；在枯草杆菌发酵液中，加入氯化钙和磷酸氢二钠，两者生成庞大的凝胶，把蛋白质、菌体及其他不溶性粒子吸附并包裹在其中除去。,3.吸附法,第二节固液分离工程及设备,重力沉降浮选旋液分离过滤离心,通气，产生气泡，使固体附着在气泡表面除去。用于固液比重差小、直径530m颗粒的分离，污水处理,悬浮液以较高速度沿切线方向进入旋液分离器，轻相由分离器中央排出，重相由分离器下部排出，但不适合直径1-3单级萃取的萃取率=0.832,1-n,E=KL/VF,多级逆流萃取流程的特点：料液走向和萃取剂走向相反，只在最后一级中加入萃取剂，萃取剂消耗少，萃取液产物平均浓度高，产物收率较高。工业上多采用多级逆流萃取流程。,萃取率为:,例3：设例2中操作条件不变(L=39l/h),计算采用多级逆流接触萃取时使收率达到99%所需的级数。解：E=KL/VF=4.94;因为收率为99%,即1-n=0.99,则上式得n=2.74,故需要三级萃取操作。由计算可知，采用三级逆流接解萃取的收率为99.3%,高于例2的错流萃取,说明多级逆流接触萃取效率优于多级错流萃取.,三、乳化和去乳化,1乳化乳化是一种液体(分散相)分散在另一种不相混溶的液体(连续相)中的现象。害处：乳化产生后会使有机溶剂相和水相分层困难，产生乳化后使有机相和水相分层困难，出现两种夹带：发酵液中夹带有机溶剂微滴，使目标产物受到损失；有机溶剂中夹带发酵液给后处理操作带来困难。原因：是发酵液中存在的蛋白质和固体颗粒等物质，这些物质具有表面活剂性的作用，使有机溶剂和水的表面张力降低，水易于以微小液滴的形式分散于油相称为油包水型W/O乳浊液；相反，为O/W型乳浊液。,2破乳化,由蛋白质引起的乳化多为O/W型，其粒径在2.530微米之间。表面活性剂的亲水基团强度大于亲油基团。破乳方法：1.过滤或离心分离破乳法；2.化学法：加电解质中和离子型乳油液的电荷；3.物理法：加热、稀释、吸附等；4.顶替法：加入表面活性更大，但因其碳链较短难以形成坚固的保护膜的物质，取代界面上的乳化剂；5.转型法：如在O/W中加入亲油性乳化刑，使乳化液有生成W/O的倾向，但又不稳定，从而达到破乳目的。最好的方法是防止乳化，如蛋白质是乳化起因，就应设法去除蛋白质。,四、萃取设备简介,1单级萃取设备在单级萃取基本完全的情况下，用一套混合器和分离机即可。2多级萃取设备(1)脉动筛板塔(2)转盘塔,第二节浸取,浸取：也称之为浸出，用某种溶剂把有用物质从固体原料中提取到溶液中的过程。一、浸取过程的应用前加工：干燥：有助于细细胞膜的破裂，溶剂也容易进入细胞内部直接溶解溶质。滚压：将原料滚压成片，使其减小到0.1一0.5mm，则大豆及许多植物种子的细胞壁极大地破裂，植物油容易进入溶剂。切片：减小水溶剂从水相主体扩散到每个细胞的距离，细胞基本上保持完好，水溶性物质可以通过半透性细胞膜扩散进入水溶剂中，蛋白质和胶体组分因透不过细胞膜而不能溶入水相。,二、浸取速率,浸取过程：(1)溶剂从溶剂主体传递到固体颗粒的表面；(2)溶剂扩散渗入固体内部和内部微孔隙内；(3)溶质溶解进入溶剂；(4)通过固体微孔隙通道中的溶液扩散至固体表面并进一步进入溶剂主体。一般而言第一、二两步都很迅速，不是浸取过程总速率的控制性步骤。溶质通过多孔固体的扩散可用有效扩散系数来描述，而有效扩散系数与Fick定律有关。,三、浸出的其他问题,1相平衡浸取过程中的相平衡用分配系数KD表示KDy/xy达到平衡时溶质在液相中的浓度x平衡时溶质在固相中的浓度2溶剂的选择KD大且对目的物质的选择性高，溶剂的价格应低廉，无腐蚀性，无毒，闪点高，无爆炸性，产品中易去除,容易回收。3增溶作用原先不溶或难溶性的生物大分子物质向可溶性的、分子量较小的生物物质转变，但不能过度。也有向不溶性转变的。4固体原料的预处理：如粉碎、干燥等。,萃取操作示意图,萃取、洗涤和反萃取操作过程示意图,第六章超临界流体萃取,一.序言超临界流体萃取：是将超临界流体作为萃取溶剂的一种萃取技术，它兼有传统的蒸馏和液液萃取的特征，是适用面很广的一门新型分离技术。超临界流体：是状态超过气液共存时的最高压力和最高温度下物质特有的点临界点后的流体。通常有二氧化碳（CO2）、氮气（N2）、氧化二氮（N2O）、乙烯（C2H4）、三氟甲烷（CHF3）等。,超临界流体（SCF）的特性,由以上特性可以看出，超临界流体兼有液体和气体的双重特性，扩散系数大，粘度小，渗透性好，与液体溶剂相比，可以更快地完成传质，达到平衡，促进高效分离过程的实现。,超临界流体的密度接近液体，因此具有与液