柱色谱分离技术

第一篇：柱色谱分离技术

实训操作规程

柱色谱分离技术操作规程

1．装柱

装柱的好坏直接影响分离效率。装柱之前，先将空柱洗净干燥，然后将柱垂直固定在铁架台上。如果色谱柱下端没有砂芯横隔，就取一小团脱脂棉，用玻璃棒将其推至柱底，再在上面铺上一层厚0.5~1cm的石英砂，然后进行装柱。

装柱的方法有湿法和干法两种。

①湿法装柱：将吸附剂用洗脱剂中极性最低的洗脱剂调成糊状，在柱内先加入约3/4柱高的洗脱剂，再将调好的吸附剂边敲打柱身边倒入柱中，同时打开柱子的下端活塞，在色谱柱下面放一个干净并干燥的锥形瓶，接收洗脱剂。当装入的吸附剂有一定的高度时，洗脱剂流下速度变慢，待所用吸附剂全部装完后，用流下来的洗脱剂转移残留的吸附剂，并将柱内壁残留的吸附剂淋洗下来。在此过程中，应不断敲打色谱柱，以使色谱柱填充均匀并没有气泡。柱子填充完后，在吸附剂上端覆盖一层约0.5cm厚的石英砂或覆盖一片比柱内径略小的圆形滤纸。

②干法装柱：在色谱柱上端放一个干燥的漏斗，将吸附剂倒入漏斗中，使其成为细流连续地装入柱中，并轻轻敲打色谱柱柱身，使其填充均匀，再加入洗脱剂湿润。

2．加样

液体样品可以直接加入到色谱柱中，如浓度低可浓缩后再进行分离。固体样品应先用少量的溶剂溶解后再加入到柱中。在加入样品时，应先将柱内洗脱剂排至稍低于石英砂表面后停止排液，用滴管沿柱内壁把样品一次加完。在加入样品时，应注意滴管尽量向下靠近石英砂表面。样品加完后，打开下旋塞，使液体样品进入石英砂层后，再加入少量的洗脱剂将壁上的样品洗脱下来，待这部分液体的液面和吸附剂表面相齐时，即可打开安置在柱上装有洗脱剂的滴液漏斗的活塞，加入洗脱剂，进行洗脱。

3．洗脱

在洗脱过程中，样品在柱内的下移速度不能太快，如果溶剂流速较慢，则样品在柱中保留的时间长，各组分在固定相和流动相之间能得到充分的吸附或分配作用，从而使混合物，尤其是结构、性质相似的组分得以分离。但样品在柱内的下移速度也不能太慢(甚至过夜)，因为吸附剂表面活性较大，时间太长有时可能造成某些成分被破坏，使色谱带扩散，影响分离效果。因此，层析时洗脱速度要适中。通常洗脱剂流出速度为每分钟5~10滴，若洗脱剂下移速度太慢可适当加压或用水泵减压，以加快洗脱速度，直至所有色带被分开。

4．收集

如果样品中各组分都有颜色时，可根据不同的色带用锥形瓶分别进行收集，然后分别将洗脱剂蒸除得到纯组分。如果没有颜色的，只能分段收集洗脱液，再用薄层色谱或其他方法鉴定各段洗脱液的成分，成分相同者可以合并。

1.吸附剂的选择及处理

吸附剂分为无机吸附剂如硅胶、氧化铝、活性炭、氧化镁、碳酸钙、磷酸钙，有机吸附剂如纤维素、淀粉、蔗糖、聚酰胺等。一般来说，所选择吸附剂应有较大的比表面积和足够的吸附能力：对欲分离的不同物质应有不同的吸附能力，即有足够的分辨力；与洗脱剂、溶剂及样品组分不会发生化学反应；吸附剂颗粒均匀。吸附剂一般先经过筛获得均匀的颗粒（100-200目），对含有杂质的吸附剂可用有机溶剂如甲醇、乙醇、乙酸乙酯等浸泡处理或提取除去，有些吸附剂可用沸水洗去酸碱使呈中性，有些需经加热处理活化。2.溶剂与洗脱剂

两者常为同一组分,但用途不同。习惯上把用于溶解样品的溶液称为溶剂，把用于洗脱洗脱柱的溶液称洗脱剂。原则上所选的溶剂和洗脱剂要求纯度高，与样品和吸附剂不起化学反应，对样品的溶解度大，粘度小，易流动，易与洗脱的组分分开。常用的溶剂和洗脱剂有饱和碳氢化合物、醇、酚、醚、卤化烷、有机酸等。

3．柱的装填和样品的加入

色谱柱一般为玻璃或有机玻璃管制成，柱下端装上一块2-4号烧结玻璃或垫一层玻璃丝以支持吸附剂，管内装吸附剂。有条件可附加压或减压装置，使流速保持恒定，色谱柱外也可配恒温管套。

装柱的方法通常是将一种在适当溶剂中的吸附剂调成糊状，慢慢地倒入关闭了出水口的柱中，同时不断搅拌上层糊状物，赶去气泡，并使装填物均匀的自然下降，装置所需要的高度后，打开出水口，让溶剂流出。注意柱的任何部分不能流干，即是说、再柱的表面始终保持着一层溶剂。

小心地用移液管把样品液绕柱内壁小心地加入，不要冲击着吸附剂的表面。加样的另一个办法是用一个注射器和蠕动泵把样品直接送到柱表面上。4.洗脱

在整个洗脱过程中，要使洗脱液通过柱时保持恒定的流速，可以用调节“操作压”来调控（操作压相当于在柱上面的贮液瓶中溶剂的水平和柱出口位置的水平之差）。另一个方法是时用蠕动泵。

洗脱过程中柱内不断发生溶解（解吸），吸附，在溶解，在吸附。被吸附的物质被溶剂解吸，随着溶剂向下移动，又遇到新的吸附剂又把该物质自溶剂中吸附出来，后来流下的新溶剂又在使该物质溶解而向下移动。如此反复解析，吸附，经过一段时间后，该物质向下移动至一定距离，此距离的长短与吸附剂对该物质的吸附力及溶剂对该物质的溶解能力有关，分子结构不同的物质溶解度和吸附能力不同，移动距离也不同,吸附较弱的就易溶解，移动距离较大。经过适当时间后，各物质就形成了各种区带,，每一区带可能是一种纯物质，如果被分离物质是有色的，就可以清楚地看到色层。随着洗脱剂向下移动，最后各组份按吸附力的不同顺序流出色谱柱，以流出体积对浓度作图，可得由一系列峰组成的曲线，每一峰可能相当于一个组分。

第二篇：氨基酸的离子交换柱色谱分离实验教案

氨基酸的离子交换柱色谱分离

【实验目的】

1.2.3.掌握离子交换树脂分离氨基酸的基本原理； 掌握离子交换柱层析法的基本操作；

掌握氨基酸和茚三酮显色反应机理及洗脱曲线的绘制。

【实验原理】

1.离子交换层析原理

离子交换层析是一种用离子交换树脂做支持剂的层析法.离子交换树脂是具有酸性或碱性基团的人工合成聚苯乙烯和苯二乙烯等不溶性高分子化合物.树脂一般都制成球形的颗粒.阳离子交换树脂含有的酸性基团如磺酸基(一S03H),磷酸基(一P03H),亚磷酸基(一PO2H),羧基(一COOH),酚羟基(一OH)等,可解离出H离子,当溶液中含有其他阳离子时,例如在酸性环境中的氨基酸阳离子,它们可以和H离子发生交换而“结合”在树脂上

本实验采用磺酸型阳子交换树脂（732型）分离酸性氨基酸（天冬氨酸Asp pI=2.97）和碱性氨基酸(赖氨酸Lys pI=9.74)的混合液。在pH5.3条件下，由于pH低于Lys的pI值，Lys可解离成阳离子，吸附在树脂上；又由于pH高于Asp的pI值，则Asp可解离为阴离子，不能被树脂吸附而直接流出色谱柱。在pH12条件下，因pH高于Lys的pI值，Lys又解离为阴离子从树脂上被交换下来，这样通过改变洗脱液的pH值可使它们被分别洗脱而达到分离的目的。

2.茚三酮反应机理

在弱酸条件下（pH5-7），蛋白质或氨基酸与茚三酮共热，可生成蓝紫色缩合物。此反应为一切蛋白质和α—氨基酸所共有(亚氨基酸如脯氨酸和羟脯氨酸产生黄色化合物)。含有氨基的其他化合物亦可发生此反应。该反应颜色产物在570nm处有最大吸收峰。

【仪器与试剂】

1.仪器：

层析柱（20cmX1cm）；铁架台；恒流泵；部分收集器；分光光度计；移液枪；恒温水浴锅；试管玻璃棒烧杯等常用器材。

2.试剂： A．732型阳离子交换树脂

B．2mol/L氢氧化钠溶液

1mol/L氢氧化钠溶液

0.01mol/L氢氧化钠溶液 C．2mol/L盐酸溶液

D．混合氢基酸溶液：天冬氨酸、赖氨酸均配制成2 mg／mL的柠檬酸缓冲液溶液。将上述天冬氨酸、赖氨酸溶液按1：1.5的比例混合 E．柠檬酸缓冲液（pH5.3，钠离子浓度为0.45mol/L）F．茚三酮显色剂

【实验步骤】

1.树脂的处理（小老师完成）

将干的强酸型树脂用蒸馏水浸泡过夜，使之充分溶胀。用4倍体积的2mol/L的盐酸浸泡1小时，倾去清液，洗至中性。再用2mol/L的氢氧化钠处理，做法同上。（检验中性用试纸即可）

2.树脂的转型与保存（小老师完成）

以1mol/L氢氧化钠溶液浸泡处理后的树脂1h，使树脂转化为Na型，用蒸馏水洗至中性，多余树脂放入1mol/L氢氧化钠溶液保存，需使用的用欲使用缓冲溶液浸泡。

3.装柱

取（20cm X 1cm）层析柱，检验气密性。验得气密性良好后，将柱垂直夹于铁架上。用夹子夹紧柱底出口处橡皮管，在柱顶放一漏斗并向柱内加入2-3cm高的缓冲溶液。用小烧杯取少量树脂及浸泡液，将其搅拌成悬浮状，通过漏斗缓慢倒入柱内。待树脂在底部沉降时，慢慢打开出口夹子，放出少许液体，持续加入树脂，直至树脂高度达到10cm。

注意：装好的柱要求连续、均匀，无纹格、无气泡，表面平整，否则倒回烧杯，重新装柱。整个过程液面不可低于树脂床面。

4.平衡

层析柱装好后，缓慢加入适量缓冲液至液面高于树脂面2-3cm。取一烧杯盛有25ml缓冲液，装好柱子，柱上端胶皮管通过恒流泵浸入烧杯液面以下，柱下端置另一烧杯收集洗出液。后开启泵，调节流速，以0.5ml/min（10滴/min）流速进行平衡，待25ml缓冲液基本用尽时即可加样。平衡过程大约40-50分钟。

5.加样

关闭恒流泵，打开层析柱上端，缓慢打开柱底出口夹子，放出层析柱内液体至层析柱内液体凹液面与树脂上表面约距1mm，立即关闭出口。由上端缓慢加入氨基酸混合液0.5ml（用吸量管沿柱壁四周均匀加入）。加样后打开止水夹，使液缓慢流出至凹液面与树脂上表面约距1mm，立即关闭止水夹。再加入0.5ml缓冲液（用吸量管沿柱壁四周均匀加入），打开止水夹，使液体缓慢流出至凹液面与树脂上表面再次约距1mm，重复此加入缓冲液操作2-3次，最后加缓冲液至液面高于柱顶2cm左右。

6.洗脱

将层析柱装好并使下端对准部分收集器上的一号小试管口，用PH5.3柠檬酸钠缓冲溶液以0.5ml/min（10滴每分钟）流速开始洗脱，小试管收集洗脱液，每管收集1ml，收集10管后，关闭恒流泵，同时夹住下端，改用0.01mol/L氢氧化钠溶液洗脱，同法继续收集11-35管。收集完毕后，关闭止水夹和恒流泵。(实验时柱内液体不可流干，柱子气密性不好时易出现流干情况)7.氨基酸色谱的测定

向各管收集液中加入2.5ml柠檬酸钠缓冲溶液，混匀后加入1ml茚三酮显色剂，在沸水中加热15min，取出冷却10min。以收集液第1管为空白，测定570nm波长处各管的光吸收值。以光吸收值为纵坐标，以洗脱管号（洗脱体积）为横坐标绘制氨基酸色谱图。（比色时请戴手套，避免将液体粘在手上或衣服上，实验完毕后请将树脂倒入指定回收处，并清洗所有实验用具）

8.树脂的回收与再生（小老师完成）

树脂回收后，用1mol/L氢氧化钠洗涤浸泡，再用蒸馏水洗至中性后，可再次使用。

【数据处理】

以光吸收值为纵坐标，洗脱管号（洗脱体积）为横坐标绘制氨基酸色谱图。

【思考题】 1.2.3.若实验结果的图谱中出现拖尾现象，试分析其原因。树脂的预处理中为何要将树脂转变为钠型？ 试简述平衡的作用及流速快慢对实验结果的影响。

第三篇：氨基酸的离子交换色谱分离-上课讲稿

同学们好！下面开始上课。

今天我们的实验内容是“氨基酸的离子交换色谱分离”。大家翻到书本第69页。我们的实验目的有三个：

1）了解层析法的概念、特点和分类； 2）复习氨基酸的理化性质；

3）掌握离子交换层析分离生物大分子的原理和方法。

今天实验题目是氨基酸的离子交换色谱分离。所以首先向同学们介绍离子交换色谱。顾名思义，离子交换色谱，就是分离过程是基于离子交换的原理而进行的。具体来说，就是基于带相反电荷的分子的相互吸引。也就是异种电荷相互吸引、同种电荷相互排斥。所以，按照带电荷的正负，离子交换层析一般分为两种类型，一种是阳离子交换色谱，填料上结合有带负电荷的基团，可以与溶液中带正电荷的样品结合；另一种是阴离子交换色谱，填料上结合带正电荷的基团，可以与溶液中带负电荷的样品结合。那么，我们今天使用的是阳离子交换柱，就是你们桌子上的黄色填料。

离子交换色谱是利用样品的带电性质进行的分离。那么，氨基酸的带电性是怎么样的呢？这是基于氨基酸的组成。氨基酸是一种兼性离子。什么是兼性离子呢？就是在溶液中既可以带正电荷，又可以带负电荷。氨基酸包含一个氨基，可以作为氢离子的受体，这是氨基酸成为阳离子；氨基酸又带有一个羧基，可以作为氢离子的供体，这时氨基酸成为阴离子。有这个性质，引申出一个等电点的概念，也就是氨基酸所带净电荷为0的状态。在PH小于等电点时，氨基酸带负电荷，当PH大于等电点时，氨基酸带正电荷。

如何利用离子交换色谱分离两种不同的氨基酸？

因为离子交换色谱根据“同种电荷相斥，异种电荷相吸”原理分离样品，而不同的氨基酸具有不同的等电点，它们在溶液中可能携带相反电荷。所以，我们将溶液调到一特定pH值，让一种氨基酸携带正电荷，使之与离子柱结合；同时，让另一种氨基酸携带负电荷，使之保留在溶液中。

在我们的实验中，我们需要分离天冬氨酸与赖氨酸，天冬氨酸的等电点时2.97，赖氨酸的等电点时9.74。我们可以看到，存在三种情况：

1）pH < 2.97，Asp与Lys均带正电荷

2）2.97 < pH < 9.74，Asp带负电荷，Lys带正电荷 3）pH > 9.74，Asp与Lys均带负电荷 是不是只有第二种情况符合我们之前说的方案？

因此，我们的实验基本步骤是：上样，样品液：0.005 mol/L 的Asp与Lys溶于0.02 mol/L HCl中形成的混合液（pH < 2）。1）先用pH5.3的柠檬酸缓冲液洗脱；2）pH 12 的氢氧化钠溶液洗脱。

1）平衡，向层析柱加入pH 5.3的柠檬酸缓冲液，直到流出液的pH与洗脱液的pH相同为止，用pH试纸检查。

2）上样。降低液面至填料表面上方1 厘米左右，加入0.5毫升氨基酸混合液样品。

3）向层析柱加入pH 5.3的柠檬酸缓冲液进行洗脱。

4）用短试管收集天冬氨酸。每管5毫升，收集1-5管。

5）向层析柱加入pH 12的NaOH缓冲液进行洗脱。每管5毫升，用短试管收集6-12管。

6）测定。取0.5毫升收集液于长试管中，加入1毫升pH5.3柠檬酸缓冲液，0.5毫升茚三酮，混合后在100℃加热25分钟，然后水冷却5-10分钟，加入3毫升60%乙醇稀释，用分光光度计在570 nm处检测。

7）绘制洗脱曲线。

8）再生色谱柱：用蒸馏水洗至流出液为中性。

注意事项：

1）柱子不能干。始终保持柱面上方有液体。

2）液体流速与柱面上方液面高度有关，液面越高，流速越快。可以适当增高液面，加大流速，对结果没有影响，可以节省时间。

3）建议大家分工合作。一组进行分离实验，一组进行后面的检测实验。思考题：

1.何为色谱法？其特点是什么？

2.离子交换树脂有几类，各类有何特点？

3.我们这次用的是阳离子交换色谱，假如使用阴离子交换色谱，该如何设计实验？

4.是不是所有的氨基酸都能用离子交换色谱进行分离？

第四篇：食品分离技术

食品分离技术的现状及研究进展 分离操作在食品工业中的作用

随着食品工业的发展，化工单元操作不断向食品工业渗透并在食品加工领域内实践和提高，形成了适应食品加工特殊要求的新的单元操作。由于食品加工所用的动植物性原料几乎都为固态和液态，为了使固体和液体原料成为多种美味可口、营养丰富的食品，首先必须提取其精华，扬弃其糟粕，分离出不同成分并组合成不同种类的制品。同时为了做到有益无毒，风味别致，又必须反复提纯和精制。因此分离操作已在食品工业中占有相当重要的地位，研究分离技术在食品加工中的应用，对食品加工的科学化具有重要意义[1]。

食品分离技术在食品工业中具有相当重要的地位。其重要性表为以下几个方面:(1)食品分离技术是食品工业的基础[2]。绝大多数食品工业都分离不开食品分离技术，其中不少行业都是以分离工程为主要生产工序的。例如植物油的提取，淀粉的分离，糖制品的分离以及精练提纯等等。(2)食品分离技术能提高食品原料的综合利用程度。在食品加工工程中运用分离技术可以有效的利用食品原料中的各种成分，提高原料的综合利用程度，就提高了食品原料的利用价值。例如采用有效的分离方法可以从茶叶下脚料中分离出茶多酚、茶碱等，从柑橙中分离甘橙油、果胶等，使原料利用率大为增值。制糖行业中色谱分离技术的应用使得产糖率大大提高。(3)食品分离技术能保持和改进食品的营养和风味。采用现代分离技术可以将一些需在高温下完成的工艺改为在常温下进行，这样就可以大大地改善食品的色、香、味及营养。如用膜分离技术代替常规的蒸发浓缩和真空浓缩咖啡、果汁、茶汁等[3-4]。

(4)食品分离技术使产品符合食品卫生要求。食品分离技术包括提取原料中的有益组分和去除其中的有害成分。如花生、玉米等油制品易受黄曲霉污染而产生黄曲霉素，所以在加工过程中必须用适当的方法将其去除。（5）现代食品分离技术能改变食品行业的生产面貌。现代分离技术在食品工业中的应用，往往可以使行业的生产面貌大为改观。例如过去利用太阳能将海水浓缩后结晶制食盐，如今利用食品分离技术制食盐，使得整个行业生产面貌大大改观。2 食品工业中的分离操作方法

分离技术在工农业生产中具有重要作用，并且与我们的日常生活息息相关，同时分离机技术也在不断促进其它学科的发展[5]。由于采用了有效的分离技术，能够分离和提纯较纯的物质，大大的推进了化学学科的发展。又由于各种层析技术、超离心技术和电泳技术的发展和应用，使生物化学等生命科学得到了迅猛的发展。

分离操作包括机械分离和传质分离两大类，机械分离是指被分离的混合物由多于一相的物料所组成，分离设备只是简单地将混合物进行相分离，它属于非均相物系的分离，如沉降，过滤等。另一种分离操作是指依靠组分的扩散和传质来完成的分离过程，故又称扩散分离或传质分离[6]。如蒸馏，吸收，萃取或膜分离等，适用于多组分均相混合物的分离以及非均相混合物的分离[7]。3 传统的机械分离技术

在食品工业中，经常会遇到需要将悬浮液或乳浊液中的两相加以分离。即全部或部分地将这种非均相系的分散介质和分散质相分开。如奶油的制取，葡萄糖品体食品的获得，以及澄清果蔬汁的制取都是两相分离结果。3.1过滤

过滤过程是指分散介质相对于分散质的迁移过程。过滤操作的基本原理是利用一种能将悬浮固体微粒截留而使液体自由通过的多孔介质，达到悬浮液中固体与液体分离的目的。此多孔介质称为过滤介质。因此过滤只适用于悬浮液。

过滤设备在食品工业上的应用非常广泛:(1)作为一般固一液系的分离手段:如蔗掂榨汁中会有许多固形杂质，除用澄清法外还须过滤精制。在食用油的浸取与精炼上，用板框压滤机，箱式压滤机和加压叶滤机等设备可除去种子碎片和组织细胞，还可用于油类脱色后滤去漂白土等[8];(2)作为澄清设备:如对啤酒，葡萄酒，果汁，搪浆等用陶质管滤机进行过滤澄清。如制品含有极细固体微粒或呈胶泥状，则过滤时一般以预授形式应用助滤剂或将助滤剂加人浆液中混合后再送人过滤机进行过滤;(3)用过滤法除去微生物:管滤机常用于葡萄酒、啤酒和果汁的过滤以降低微生物的数目。3.2沉降

沉降过程是分散质相对于分散介质的相对迁移过程。在重力场中:使混合物中密度不同的两相获得分离的操作，称重力沉降。根据分散质集态的不同，可分为悬浮液沉降和乳浊液沉降。

实现重力沉降分离的设备称为沉降器，按操作方式可分为间歇式，半连续式和连续式，无论是何种方式的沉降器，其生产能力Q都取决于沉降面积和沉降速度的乘积，而与沉降器的高度无关。故现代化的沉降器的结构特点都是截面大，高度低[9]。

沉降在食品工业中的应用主要有三个方面：(1)以澄清为目的。如果汁、酒类等制品的澄清处理以除去悬浮液中的混浊杂质。(2)以增稠为目的。如淀粉制造，首先利用沉降达到悬浮液的沉淀增浓。(3)以分级或分离为目的利用同一物质的粒径或不同物质粒子的密度不同而使它们得到分离故沉降也是食品加工的常见手段。4 新型的分离技术

科学技术的不断发展导致了对分离技术的要求越来越高，分离的难度也越来越大[10]。特别是随着各种天然资源的不断开采使用，含有用物质的资源逐步减少，迫使人们从含量较少的资源中去分离、提取有用物质。所有这些，促进了分离技术的不断发展，旧的分离方法不断改进完善，新的分离方法不断发现，如近几十年来发展起来的一些新型传质分离技术，如膜分离技术，超临界萃取技术及泡沫吸附分离技术等已引起了食品工业界的重视并已崭露头角[11]。4.1 膜分离技术

反渗透、超滤、微滤、电渗析这四大过程在技术上已经相当成熟，已有大规模的工业应用，形成了相当规模的产业，有许多商品化的产品可供不同用途使用[12]。（1）反渗透是利用反渗透膜(一般为均质膜或表面致密的复合膜)选择地透过溶剂的性质，对溶液施加压力，克服溶剂的渗透压，使溶剂通过膜而从溶质中分离出来的过程，这种技术可用于海水淡化、果蔬汁的浓缩、茶叶抽提液的浓缩等[13]。

（2）超滤应用孔径为10一ZOOA的超滤膜来过滤含有大分子或微细粒子的溶液，使之从溶液中分离的过程。与反渗透不同的是小分子溶质与溶剂一起通过超滤膜[14]。这种分离过程可用于果蔬汁的浓缩和澄清、天然色素和食品添加剂的分离和浓缩、奶的分离和浓缩、酒和醋的澄清与提纯等。

（3）微滤以孔径小于10四的多孔膜过滤含有微粒的溶液将微粒从溶液中除去。可用于食糖的精制、澄清、过滤及啤酒的冷过滤除菌等。

（4）实质上，电渗析可以说是一种除盐技术，因为各种不同的水（包括天然水、自来水、工业废水）中都有一定量的盐分，而组成这些盐的阴、阳离子在直流电场的作用下会分别向相反方向的电极移动[15]。如果在一个电渗析器中插入阴、阳离子交换膜各一个，由于离子交换膜具有选择透过性，即阳离子交换膜只允许阳离子自由通过，阴离子交换膜只允许阴离子以通过，这样在两个膜的中间隔室中，盐的浓度就会因为离子的定向迁移而降低，而靠近电极的两个隔室则分别为阴、阳离子的浓缩室，最后在中间的淡化室内达到脱盐的目的。

膜分离共同的优点是：①节约能源；②在常温下进行，特别适用于热敏性物质的处理，能够防止食品品质的恶化和营养成分及香味物质的损失；③ 食品的色泽变化小，能保持食品的自然状态；④设备体积小且构造简单，费用较低，效率较高；⑤适用范围广，有机物和无机物都可浓缩，可用于分离、浓缩、纯化、澄清等工艺。

膜分离的缺点是：①产品被浓缩的程度有限；②有时其适用范围受到限制，因加工温度、食品成分、pH、膜的耐药性、膜的耐溶剂性等的不同，有时不能使用分离膜；③ 规模经济的优势较低，一般需与其他工艺相结合[16]。

由于膜分离过程不需要加热，可防止热敏物质失活、杂茵污染，无相变，集分离、浓缩、提纯、杀菌为一体，分离效果高，操作简单、费用低，特别适合食品工业的应用[17]。4.2 超临界萃取技术

超临界萃取是利用超临界流体这种在临界点附近具有特殊性能的物质作为溶剂进行萃取的一种分离方法。超临界流体是指超过临界温度与临界压力的气体[18]。如果某种气体处于临界温度以上，无论压力多高，也不能液化，仍然是气体，这时称此气体是超临界流体。超临界流体具有这样的物理性质:其密度与液体较接近，粘度和自扩散能力却接近于气体。因此超临界流体对液体、固体物质的溶解度与液体溶剂相接近，且在临界点附近，压力和温度的微小变化会引起其溶解能力的极大变化[19]。利用超临界流体的这些特性，通过改变温度或压力可在近临界点附近实现萃取剂与待分离物质的分离。

(1)由于在临界点附近，流体温度或压力的微小变化会引起溶解能力的极大变化，这种极强的选择性对分离溶解度相接近的两种成分非常有利，且萃取后溶剂与溶质的分离很容易。

(2)由于超临界流体具有与液体相接近的溶解能力，同时它又保持了气体所具有的传递性，这种具有液体与气体双重性能的流体能使传质很快地达到平衡，有利于高效分离的实现。

(3)超临界流体如CO2(Tc=31.1℃，Pc=7.38Mp)适合于食品工业中一些热敏性物质的萃取。

当然，超临界萃取的缺点是设备和操作都要求在高压下进行，设备投资费用高。在食品工业方面，利用超临界萃取技术可从咖啡豆和茶叶中脱除咖啡因，还可用于提取啤酒花中的有用成分及从烟草中脱除尼古丁等。超临界流体萃取技术作为一种新的分离技术，正越来越受到人们的重视，将在各个领域中得到广泛的应用[20]。4.3 泡沫吸附分离技术

泡沫分离是根据表面吸附的原理，借助鼓泡使溶液中的表面活性物质聚集在气-液界面，随气泡上浮至溶液主体上方，形成泡沫层，将泡沫和液相主体分开，从而达到浓缩表面活性物质（在泡沫层），净化液相主体的目的。从液相主体中浓缩分离的既可以是表面活性物质，也可以是能与表面活性物质相互亲和的任何溶质，比如金属阳离子、蛋白质、酶、染料等等。另外，一些固体粒子（沉淀微粒或矿石小颗粒），也可以被表面活性物质吸附，从溶液中分离出来。

泡沫吸附分离技术是近几十年发展比较快的的新兴分离技术，通常把凡是利用气体在溶液中鼓泡，以达到分离或浓缩的这类方法，总称为泡沫分离技术[21]。泡沫分离必须具备两个基本条件，首先，所需分离的溶质应该是表面活性物质，或者是可以和某些活性物质相络合的物质，它们都可以吸附在气-液界面上；其次，富集质在分离过程中借助气泡与液相主体分离，并在塔顶富集。因此，它的传质过程在鼓泡区中是在液相主体和气泡表面之间进行，在泡沫区中是在气泡表面和间隙液之间进行。所以，表面化学和泡沫本身的结构和特征是泡沫分离的基础[22]。

随着人们对环境污染的日益重视，要求治理污染的呼声越来越高，政府对企业污染的控制也越来越严格，泡沫分离技术作为一种新兴的分离技术，越来越受到人们广泛的关注，它的优点就在于适合低浓度的分离回收，能在很低浓度下十分有效地除去表面活性物质；设备简单，投资少、能耗小，并且操作方便。5 分离技术的展望

目前，各种新型分离技术比传统分离法已有了突破性进展，这对于进一步提纯功能性食品成分，开发功能性产品，更大限度地发挥银杏资源优势具有推动作用。随着高精度、高灵敏度分析技术的应用，天然产物活性成分的提取纯化和结构鉴定尤其是在产品的应用领域显示了更为广阔的前景，同时这也促进了植物有效物质的结构、药理、药效等方面的深入研究。银杏叶加工集成优化工艺的探究，微量天然产物成分的高效快速高纯分离和鉴定的集成系统技术的建立，都将提高银杏叶及其特色药用资源的利用率，有利于实现资源优势向技术优势的转化，从而产生更大的经济效益、社会效益和环境效益[23]。分离操作在食品加工中占有非常重要的地位。分离技术的发展方兴未艾，研究掌握各种分离技术的原理和技术，尤其是一些新叮的传质分离技术可以提高现有的分离技术冰平，是一项非常重要的工作，对食品加工的科学化具有重要的意义。

参考文献

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第五篇：生化分离技术

简答题

1、凝胶色谱原理：

小分子物质除了可在凝胶颗粒间隙中扩散外，还可以进入凝胶颗粒的微孔中，即进入凝胶相内，在向下移动的过程中，从一个凝胶内扩散到颗粒间隙后再进入另一凝胶颗粒，如此不断地进入和扩散，小分子物质的下移速度落后于大分子物质，从而使样品中分子大的先流出色谱柱，中等分子的后流出，分子最小的最后流出，这种现象叫分子筛效应。

2、在离子交换操作色谱中，怎样选择离子交换树脂？

对阴阳离子交换树脂的选择:正电荷选择阳离子交换树脂，负电荷选择阴离子交换树脂;离子交换树脂强弱的选择:较强的酸性或碱性，选用弱酸性或弱碱性树脂；对离子交换树脂离子型的选择：根据分离的目的，弱酸或弱碱性树脂不使用H+或OH-型。色谱操作中为何要进行平衡？

3流速平衡：流速是柱层析法操作中的主要因素，流速的快慢直接影响分离效果，流速过快，混合物得不到完全分离，流速过慢，整体分离时间要延长，所以在分离时要保证稳定的液体环境，为保证分离物质运动的均一性以及好的吸附分离效果，要进行液体环境平衡。

4、生化分离技术的基本涵义及内容：

于由自然界天然生成的或由人工经微生物菌体发酵、动植物细胞培养及酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物原料，经分离、纯化并精制其中目的成分，并最终使其成为产品的技术，也称为生物下游技术

5.生化分离的基本原理: 主要是依据离心力、分子大学（筛分）、浓度差、压力差、电荷效应、吸附作用、静电作用、亲和作用、疏水作用、溶解度、平衡分离等原理对物料或产物进行分离、纯化。不同的分离对象需要采用不同的分离方法才能有效地分离。

6.何为等电点沉析法：

蛋白质在等电点的溶解度最低，根据这一性质在溶剂中加入一定比例的有机溶剂，破坏液面的水化层和双电层，降低分子间斥力，加强了蛋白质分子间的疏水作用，使得蛋白质沉淀下来。

7．过饱和溶液形成的方法：

(1)热饱和溶液冷却，适用于溶解度随温度升高而增加的溶解系，化不大的体系，或随问题升高溶解度降低的体系同时，溶解度随温度的变化幅度要适中。（2）部分溶剂蒸发发，适用于溶解度随温度降低变（3）真空蒸发冷却法，使溶剂在真空下迅速蒸发，并结合绝热冷却，是结合冷却和部分溶剂蒸发的一种方法（4）化学反应结晶，加入反应物产生新物质，当该新物质的溶解度超过饱和溶解度时，即有晶体析出。

8．盐析的原理以及影响因素：

原理：

1、亲水性大于蛋白质破坏水化层

2、带电离子中和蛋白质表面电荷 影响因素：

1、盐离子浓度

2、生物分子种类

3、pH值

4、温度 9.有机溶剂沉析的原理:降低了溶质介电常数，使溶质之间的静电吸引力增加，从而出现聚集现象导致沉析；由于有机溶剂的水合作用，降低了自由水的浓度，降低了亲水溶质表面水化层的厚度，导致退税凝聚。10.影响电泳分离的主要因素：

a、大分子的性质

b、电场强度

c、溶液的pH d、溶液的离子强度

e、电渗

f、温度

G支持物的影响

名词解释：

絮凝：指在某些高分子絮凝剂存在的条件下，在悬浮粒子间发生桥架作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程。

凝聚：在电解质的作用下，破坏细胞菌体和蛋白质分子等胶体粒子的分散状态，从而使胶体粒子凝聚的过程。

反相色谱:固定相的极性低于流动相的极性，在这种层析过程中极性大分子比极性小的分子速度快而先从柱中流出

萃取：利用两个互不相溶的液相中各组分溶解度的不同从而达到分离目的。

膜的浓差极化：是指当溶剂透过膜。而溶质留在膜上，从而使膜面浓度增大，并高于主体中浓度，这种盐浓度在膜面增加的现象叫做浓差极化。膜分离：利用莫得选择性（孔径大小），以莫得两侧存在能量差作为推动力，由于溶液中各组分的迁移率不同而实现的一种分离技术。

离子交换：利用粒子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的组分分离，依据电荷差异，依靠库仑力吸附到树脂上，然后用合适的洗脱剂把吸附质从树脂上洗脱下来，达到分离的目的。分配系数：在一定温度压力下，溶质分子分布在互不相容的溶剂；里，达到平衡后，它在两相的浓度为一个常数称为分配系数。

盐析：是利用不同物质在高浓度的盐溶液中溶解度的差异，向溶液中加入一定量的中性盐，使原溶质沉淀析出的分离技术

等电点沉淀：等电聚焦是利用蛋白质和氨基酸等两性电解质具有等电点，在等电点的pH值下蛋白质呈电中性，不发生泳动的特点进行电泳分离的方法。

化学渗透破壁法:有些有机溶剂(如苯、甲苯)、抗生素、表面活性剂、金属螯合剂、变性剂等化学药品都可以改变细胞壁或膜的通透性从而使内合物有选择地渗透出来。其作用机理；化学渗透取决于化学试剂的类型以及细胞壁和膜的结构与组成。

填空题：

1、发酵液常用固液分离的方法有（离心）和（过滤）

2、常用的蛋白质沉析的方法有（等电点沉淀）（盐析）（有机溶剂沉淀）

3、阳离子交换树脂按照活性基团分类可以分为（强酸型）（弱酸型）（中等强度），阴离子交换树脂按照活性基团分类可以分为（强碱型）（弱碱型）（中等强度）

4、常用的化学细胞破碎方法有(渗透冲击）（酶消化法）（增溶法）(脂溶法)（碱处理法）

5、在结晶操作中工业常用的起晶方法（自然起晶法）（刺激起晶法）（品种起晶法）

6、超临界流体的特点是与气体有相似的（扩散系数），与液体有相似的（密度）

7、电聚焦电泳法分离不同蛋白质的原理是依据其（等电点）的不同

8、晶体质量主要是指（晶体大小）（晶体纯度）（晶体形状）

9、根据分离机理的不同，吸附法可分为（吸附色谱）（离子交换色谱）（凝胶色谱）（分配色谱）（亲和色谱）

10、蛋白质等生物大分子在溶液中呈稳定的分散状态，其原因是（分子表面电荷）（水化层）

11、结晶包括三个过程（过饱和溶液的形成）（晶核的形成）（晶体的 生长）

12、物料中所含水分可分为（结合水）（自由水）

13、根据膜结构的不同，常用的膜壳分为（对称性膜）（非对称性膜）（复合膜）

14、萃取从机理上可分为（物理萃取）（化学萃取）

15、过饱和溶液的形成方法有（饱和溶液冷却）（部分溶剂蒸发）（解析）（化学反应结晶）

16、影响结晶的因素（溶质种类）（溶质浓度）（温度）（PH值）

选择题

1、在液膜分离的操作中（表面活性剂）主要起到稳定液膜的作用

2、离子交换法是利离子交换剂作为吸附剂，通过（静电作用）将溶液中带相反电荷的离子吸附在一起

3、用来提取产物的溶剂叫（萃取剂）

4、凝胶色谱分离的依据是（各物质分子大小的不同）

5、洗脱体积是（与该溶质保留时间相对应的流动相体积）

6、吸附色谱分离的依据（固定相对各物质的吸附力不同）

7、依据离子价或水合半径的不同，离子交换树脂对不同离子的亲和力不同，树脂对下列离子的亲和力顺序排列正确的是（Fe3+＞Ca2+＞Na+）

8、（亲和层析）是根据酶分子专一性结合的纯化方法

9、分子筛层析纯化酶是根据（酶分子大小，形状不同进行纯化）的方法

10、颗粒与流体的密度差越小，颗粒的沉降速度(越小)

11、HPLC是（高效液相色谱）的简称

12、盐析沉淀蛋白质的原理（中和电荷，破坏水层）

13、适合小量细胞破碎的方法是（超声破碎法）

14、蛋白质分子量的测定可采用（凝胶层析法）

15、氨基酸的结晶纯化是根据氨基酸的（溶解度和等电点）性质

16、人血清蛋白的等电点为4.64，在ph为7的溶液当中将血清蛋白溶液通电，血清蛋白分子向（正极移动）

17、蛋白质具有两性性质的原因是（蛋白质分子有多个羧基和氨基）

18、凝胶色谱分离的依据是（各物质分子大小不同）

19、（硫酸基团）是强酸性阳离子交换树脂的活性交换基团

20、结晶过程中，溶质过饱和度的大小（不仅会影响晶核的形成速度，而且会影响晶体的长大速度）