现代提取分离技术
SFE除咖啡因:浸泡过的咖啡豆直接置于萃取容器中,连续 (循环)用超临界CO2萃取(70-90C;16-20MPa)10小时,
气体中的咖啡因用水吸收除去,蒸馏可回收咖啡因。经 SFE
处理后的咖啡豆中咖啡因含量从0.7~3%降低到0.02%。
实例2:从生物体中提取有机锡
有机锡的用途:船体涂料、渔网防污剂、杀虫剂、塑料
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凝胶柱色谱
是六十年代初发展起来的一种快速而 又简单的分离分析技术, 由于设备简单、 操作方便,不需要有机溶剂,对高分子 物质有很 高的分离 效果。凝 胶色谱法 又称分子 排阻色谱 法。
图21 凝胶柱色谱分离样品示意图
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大孔树脂柱色谱
以大孔吸附树脂为固定相,使分离物提取液
通过装有大孔树脂的柱子,其中的有效成分选择
现代提取分离技术
第一篇 提取技术
第二篇 分离方法
第一篇 提取技术
提取原理:“极性相似相溶”
第一章 经典提取技术
溶剂提取法
水蒸气蒸馏技术
分子蒸馏技术
溶剂提取法
①冷浸法:——最方便的方法
在天然产物研究中常称为提取。萃取之前,固体材料
一般均需要粉碎至20目左右。
用新鲜溶剂室温反复浸泡3次,每次溶剂用量为材料的
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分子蒸馏技术
分子蒸馏是一种在高真 空下操作的蒸馏方法,
这时蒸气分子的平均自
由程大于蒸发表面与冷 凝表面之间的距离,从 而可利用料液中各组分 蒸发速率的差异,对液
体混合物进行分离。
图4分子蒸馏装置
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第二章 现代提取技术
固相萃取 超临界流体萃取 固相微萃取 微波溶样和微波辅助萃取 酶法提取技术
又称液-液柱色谱法,其固定相和流动相均为
液体,液态固定相又称固定液,被涂渍在惰性材
料载体上构成固定相。分配柱色谱法的优点是: 稳定性高,重现性好,适用样品的类型广等。分 为正相色谱法和反相色谱法。其中正相色谱法流 动相的极性小于固定相的极性,反相色谱法中流
动相的极性大于固定相的极性。
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离子交换柱色谱
固相萃取(SPE):
利用被萃取物质在液-固两相间的分配作用的差异,实
现与样品基体及干扰组分分离或富集的方法。
1. SPE的发展:
20世纪70年代后期发展起来分离技术;
固相萃取吸附剂的种类增多;
各种固相萃取商品柱问世;
固相萃取装置和仪器出现和应用; 应用范围以10%的年增长率扩大。
2.工作原理:
性地吸附在树脂上,而杂质成分不被吸附,在经 过适当的溶剂洗脱,收集含有效成分的流出液, 合并浓缩,回收溶剂,便可以除掉分离物提取液 中的杂质成分,达到有效成分分离与纯化的目的。
图22大孔树脂
图23大孔树脂柱色谱仪 器图
大孔树脂柱色谱结构图
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亲和柱色谱
也称为亲和层析,是一种利用固定相的结合
特性来分离分子的色谱方法。亲和色谱在凝胶过
6-推杆;
7-手柄筒; 8-钢针; 9-螺帽; 10-针套管; 11-涂层
SPME装置(HPLC)示意图
图9固相微萃取装置(2)
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微波溶样和微波辅助萃取
微波萃取是指在微波
能的作用下,用有机溶 剂将样品基体中的待测
组分溶出的过程。
特点:设备简单、高
图10在线微波萃取系统
效、快速、试剂用量少, 同时处理多个样品。
滤色谱柱上连接与待分离的物质有一定结合能力 的分子,并且它们的结合是可逆的,在改变流动 相条件时二者还能相互分离。亲和色谱可以用来 从混合物中纯化或浓缩某一分子,也可以用来去
处或减少混合物中某一分子的含量。
图24亲和柱色谱分离简图
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改进型柱色谱
处于试验要求,试验者们不断对传统型色谱 柱进行改进,形式很多,但共同特点都是向快速、 高效的方向发展。
20世纪50年代,美国将SFE用于工业分离。 1963年,德国首次申请SFE分离技术的专利。 20世纪80-90年代成为热门学科。
1.超临界流体(SCF):
当物质处于临界温度和
临界压力以上时,即使继
续加压也不液化,只是密
度增加,具有类似液体性 质和气体性能的物质状态, 称为超临界流体。
图15右图为工厂沉淀分离
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结晶与重结晶
“结晶”是指第一次结晶,就是说从 溶液中制备化合物时,以加热蒸发溶剂 而后冷却,使目标物质从溶液中首先结 晶析出,经过过滤,从而制备出该化合 物。而“重结晶”是指第一次结晶制备 的化合物不纯净,继续溶解并从溶液中 再次结晶出来,此时由于杂质的量与第 一次制备 时相比, 远小于目 标物质, 所以杂质 不会析出, 所以起到了提纯目标化合物的作用。
图25薄层色谱分离示意图
图26薄层色谱分离原理图
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纸色谱
纸色谱是一种以滤纸为支持物的色谱方法,主要用于多 官能团或高极性的亲水化合物如醇类、羟基酸、氨基酸、糖 类和黄酮类等化合物的分离检验。
图 27 纸 色 谱 分 离 原 理 图 图 28 纸 色 谱 分 离 示 意 图
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气象色谱
gas chromatography 简称GC 气体作为流动相的色谱法,利用物质的沸点、极性及吸附性 质的差异来实现混合物的分离。
化学工业
烃类分离
共沸物分离 高分子化合物分离 植物油脂萃取
食品工业
酒花萃取 植物色素提取 天然香料萃取 化妆品原料提取精制
化妆品香料
4. 应用实例
实例1:从咖啡豆中除去咖啡因
大量饮食咖啡因对人体有害。
以往工业上除咖啡豆中咖啡因采用二氯乙烷萃取。缺点有
二:其一,残留二氯乙烷影响咖啡品质;其二,二氯乙烷 同时将部分有用香味物质(芳香化合物)带走。
图1 渗漉装置
优点: 在各部分始终维持了一个被萃物料与萃取液之 间被萃物的浓度差。 效果比①好。
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水蒸气蒸馏技术
①加热回流萃取法:
适宜于实验室和工业生产, 一般需要加上搅拌。工业 上多用蒸气加热,实验室 多用水浴加热。但不适宜 于热敏性物质的提取。
图2加热回流萃取装置
②连续加热萃取法:
实验室多用索氏提取器(也称索氏提取法) 索氏提取器是利用溶剂回流后流过固体样品的滤纸套,
目前主要有:减压柱色谱、加压柱色谱、闪
式柱色谱、切断柱色谱。
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第五章 其他色谱
薄层色谱 纸色谱 气相色谱 高效液相色谱
薄层色谱
系将适宜的固定相涂布于玻璃板、塑料或铝 基片上,成一均匀薄层。待点样、展开后,根据
比移值(Rf)与适宜的对照物按同法所得的色谱
图的比移值(Rf)作对比,用以进行药品的鉴别、 杂质检查或含量测定的方法。薄层色谱法是快速 分离和定性分析少量物质的一种很重要的实验技 术,也用于跟踪反应进程。
萃取法
1.逆流连续萃取法 溶剂萃取分离法包括 液相-液相、固相-液相和 气相-液相等,应用最广泛 的为液-液萃取分离法(亦 称溶剂萃取分离法)
图12连续逆流萃取简图
通过两相连续逆流接触,
达到高效分离的目的
2.逆流分配法
样品
图13逆流分配法简图
用连续操作过程实现多次萃取的分离技术。两相之间 进行多次接触,当两相在设备中转移时,其中一相固定, 而另一相流动,可用倾范型逆流分溶仪等仪器实现分离 过程。
5倍左右,每次12—24h或数天。 缺点:溶剂用量大,萃取效率低,浓缩工作量大,如用水 萃取还需防止发霉变质。 适用范围:富含淀粉、树胶、粘液质和果胶等成分的材料
以及不宜采用热提取法的物料。
②渗漉法:
常用的仪器:渗滤筒;分液 漏斗;粗色谱柱等。 操作步骤: 粉碎→润湿→拌匀→静置 (30min) →装料→压实→添 加溶剂→静置(6h)→渗漉 注意事项: 流速:随物料的多少而定,如 100g料,可控制1mL〃min-1。 终点判定:颜色或体积(10倍)
吸附柱色谱
分配柱色谱
离子交换柱色谱
凝胶柱色谱
大孔树脂柱色谱
亲和柱色谱
改进型柱色谱
吸附柱色谱
利用固定相吸附中对物质分子吸附能力的差异实现对混合物
的分离,吸附色谱的色谱过程是流动相分子与物质分子竞争 固定相吸附中心的过程。
图18吸附柱色谱原理图 图19吸附柱色谱制备负载型纳米催化剂示意图
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分配柱色谱
离子交换色谱法是利用离子交换原理和液相 色谱技术的结合来测定溶液中阳离子和阴离子的 一种分离分析方法。凡在溶液中能够电离的物质
通常都可以用离子交换色谱法进行分离。现在它
不仅适用于无机离子混合物的分离,亦可用于有 机物的分离,例如氨基酸、核酸、蛋白质等生物 大分子,因此应用范围较广。
图20离子交换柱色谱工作示意图
添加剂、杀菌剂。
有机锡的污染:海洋生物(鱼)、环境等。 溶剂萃取的问题:繁琐费时。 SFE:从大量脂肪基体中分离有机锡用于分析。CO2,T=
500C,P=100kg/cm2,萃取30min,萃取率94%。
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固相微萃取
(Solid Phase Microextraction ,SPME)
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酶法提取技术
原理:根据植物细胞壁的构成,利用酶反应高度专一性
的特点。选择相应的酶,将细胞壁的组成成分水解或降
解。使壁内有效成分充分暴露出来。溶解、混悬或胶溶 于溶剂中.从而达到提取分离细胞内有效成分的目的
图 11 为 加 酶 提 取 茶 多 糖
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第二篇 分离方法
第三章 一般分离方法
萃取法 沉淀分离法 结晶与重结晶 膜分离
SPME是1989年由加拿大的Pawliszyn等首次研究提出;
1993年美国Supelco公司推出了商品化的SPME装置,此举在分 析化学领域引起了极大的反响;