分离科学思考题答案

1. SPE与SPME的特点各是什么？相同性？相异性？

SPE特点：SPE技术基于液-固相色谱理论，采用选择性吸附、选择性洗脱的方式对样品进行富集、分离、净化，是一种包括液相和固相的物理萃取过程。其特点主要为：可同时完成样品富集与净化，大大提高检测灵敏度；比液液萃取更快；更节省溶剂,；可自动化批量处理；重现性好。

SPME特点：集萃取、浓缩、解吸、进样于一体的样品前处理新技术，它以固相萃取(SPE)为基础，保留了SPE的全部优点，排除了SPE需要柱填充物和使用有机溶剂进行解吸的缺点，并可用于GC和HPLC等仪器上直接进样。它具有样品用量少、选择性高、使用方便、快捷等特点。

共同点：节约有机溶剂 不会出现乳化现象 缩短样品预处理时间 容易操作 可自动化控制

不同点：SPME 提高了较SPE相比 降低了预处理陈成本，提高了回收率，改善了吸附剂孔道易堵塞的问题，排除了SPE需要柱填充物和使用有机溶剂进行解吸的缺点，并可用于GC和HPLC等仪器上直接进样。

2. SPE中各种萃取模式的特点及适用范围？

固相萃取实质上是一种液相色谱分离，其主要分离模式也与液相色谱相同，可分为正相SPE，反相SPE，离子交换SPE和吸附SPE。

正相SPE所用的吸附剂都是极性的，用来萃取（保留）极性物质。在正相萃取时目标化合物如何保留在吸附剂上，取决于目标化合物的极性官能团与吸附剂表面的极性官能团之间的相互作用。正相固相萃取可以从非极性溶剂样品中萃取极性化合物。

反相固相萃取所用的吸附剂通常是非极性的或极性较弱的，所萃取的目标化合物通常是中等极性到非极性化合物。目标化合物与吸附剂间的作用是疏水性相互作用，主要是非极性 非极性相互作用，范德华力或色散力。主要用于从强极性溶剂中萃取非极性或弱极性化合物。

离子交换固相萃取所用的吸附剂是带有电荷的离子交换树脂，目标化合物与吸附剂之间的相互作用是静电吸引力，用于萃取带有电荷的化合物。 吸附SPE：一般指用的吸附剂是综合性的、多功能的萃取方法。 3. 优化SPE的步骤是什么？

选择吸附剂 样品预处理 活化 上样 淋洗 洗脱

4、何谓双水相萃取

答：某些亲水性高分子聚合物的水溶液超过一定浓度后可以形成两相，并且在两相中水分均占很大比例，即形成双水相系统。利用亲水性高分子聚合物的水溶液可形成双水相的性质，开发了双水相萃取法。双水相萃取与水-有机相萃取的原理相似，都是依据物质在两相间的选择性分配。当萃取体系的性质不同时，物质进入双水相体系后，由于表面性质、电荷作用和各种力（如憎水键、氢键和离子键等） 的存在和环境因素的影响，使其在上、下相中的浓度不同。 5、双水相相图中各区域的含义是什么

答：双水相相图是一根双节线，当成相组分的配比在曲线下方时，系统为均匀的单相。混合后溶液澄清透明，称为均相区；当配比在曲线的上方时，能自动分成两相，称为两相区，当配比在曲线上，混合后，溶液由澄清变为浑浊。 6、常见的双水相构成体系有哪些

答：可形成双水相的双聚合物体系很多，如聚乙二醇（PEG）/葡聚糖（Dx）,聚丙二醇/聚乙二醇，甲基纤维素/葡聚糖。双水相萃取中采用的双聚合物系统是PEG/Dx，该双水相的上相富含PEG，下相富含Dx。另外，聚合物与无机盐的混合溶液也可以形成双水相，例如，PEG/磷酸钾（KPi）、PEG/磷酸铵、PEG/硫酸钠等常用于双水相萃取。PEG/无机盐系统的上相富含PEG,下相富含无机盐。 7.双水相适合萃取什么样品

答 ：主要是分离蛋白质 ，酶，病毒，脊髓病毒和线病毒的纯化，核酸，DNA的分离，干扰素，细胞组织，抗生素，多糖，色素，抗体等。 此外双水相还可用于稀有金属/贵金属分离 8、影响生物分子在两水相中分配的因素有哪些

答：由于溶质在双水相系统两相间的分配时至少有四类物质在两个不同相系统共存，要分配的物质和各相组分之间的相互作用是个复杂的现象，它涉及到氢键、电荷相互作用、范德华力、疏水性相互作用以及空间效应等，因此，可以预料到溶质在双水相系统中两相间的分配取决于许多因素，它既与构成双水相系统组成化合物的分子量和化学特性有关，也与要分配物质的大小、化学特性和生物特性相关。

大量研究表明，生物分子在双水相系统中的实际分配是生物分子与双水相系统间静电作用、疏水作用、生物亲和作用等共同作用的结果，形式上可以将分配系数的对数值分解为几项：

InK = InKm+InKe+In Kh+InKb+InKs+InKc

式中，Ke-----静电作用对溶质分配系数的贡献； Kh----- 疏水作用对溶质分配系数的贡献； Kb-----生物亲和作用对溶质分配系数的贡献； Ks----- 分子大小对溶质分配系数的贡献； Kc----- 分子构型影响对溶质分配系数的贡献；

Km -----除上述因素外的其它因素影响对溶质分配系数的贡献。

值得指出的是，这些因素中虽然没有一个因素完全独立于其它因素，但一般来说，这些不同的因素或多或少是独立存在的。

影响待分离物质在双水相体系中分配行为的主要参数有成相聚合物的种类、成相聚合物的分子质量和总浓度、无机盐的种类和浓度、pH 值、温度等。

9电泳分离蛋白质的原理是什么

蛋白质是两性电解质，当PH > pI时带负电荷,在电场作用下向正极移动:PH > PI时带正电荷,在电场作用下向负极移动：PH=PI时净电荷为零，在电场作用下既不向正极移动也不向负极移动，此时的PH值即是该蛋白的PI值。各种蛋白质中由不同种类的氨基酸一不同的比例组成，因而有不同的等电点，这是其固有的理化常数。蛋白质在电场中汰动一段时间后，便会集中到确定的位置上呈一条致密区带。若样品为混合的蛋白质溶液时，由于不同蛋白质的等电点和分子量是不同的，因此经电泳后，就形成了泳动度不同的区带。利用此性质，便可把混合液中不同的蛋白质(或其它物质)分离开，也可用其对样品的纯度进行鉴定。 10、简述影响带电质点的泳动速度的因素

（1） 颗粒性质带电颗粒在电场中泳动的速度与带电颗粒的净电荷量成正比，与颗粒的半径成反比。

（2）电场强度 E 愈高，带电颗粒的泳动速度愈快。

（3） 溶液性质pH 偏离分子的等电点愈远，解离度愈大，净电荷愈多，泳动速度越快；离子强度加大，电流加大，泳动速度加快;泳动速度与溶液黏度成反比。 （4）电渗是支持物本身所带的电荷吸附溶液中性质相反的离子，在电场中移动的结果。其带电愈高，电渗力愈大。当颗粒的泳动方向与电渗方向一致时，加快颗粒的泳动速度；当颗粒的泳动方向与电渗方向相反时，则降低颗粒的泳动速度。 （5）焦耳热电泳过程中释放的热量与电流强度的平方成正比。当电场强度或电

极缓冲液离子强度增高，电流强度也增加，不仅降低分辨率(即电泳谱带的展宽和组分的热混和)，严重时甚至烧断或熔化支持介质。 （6）筛孔在筛孔大的凝胶中溶质颗粒的泳动速度快。 11、什么是电渗？带电质点泳动速度与电渗的关系如何？

电渗是支持物本身所带的电荷吸附溶液中性质相反的离子，在电场中移动的结 果。其带电愈高，电渗力愈大。当颗粒的泳动方向与电渗方向一致时，加快颗粒的泳动速度；当颗粒的泳动方向与电渗方向相反时，则降低颗粒的泳动速度。 12、PAGE、SDS-PAGE、IEFE中文名称是什么？简述各自的分离原理

聚丙烯酰胺凝胶是由单体丙烯酰胺(Acr)和交联剂N,N-甲 叉 双 丙 烯 酰 胺(Bis)在 加 速 剂N,N,N,N-四甲基乙二胺(TEMED)和催化剂过硫酸铵(AP)或核黄素(C17H2O6N4)的作用下聚合交联成三维网状结构的凝胶，以此凝胶为支持物的电 泳称为聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)。不连续PAGE，（1）凝胶层的不连续；浓缩胶浓度为2.5%-4%，分离胶则根据被分离样品的情况而定。（2）缓冲液离子成分的不连续；在两层凝胶中加入前导离子，在电极缓冲液中加入尾随离子。为保持溶液的电中性及一定的pH，在缓冲液中加入一种与前导和尾随离子符号相反的离子，为缓存配对离子。在分离蛋白质样品时，常用的前导离子为Cl，甘氨酸根负离子为尾随离子，采用三羟甲基氨基甲烷（Tris）作为缓冲配对离子。（3）电位梯度的不连续：前导离子后面形成了高的电位梯度。当前导离子、尾随离子和蛋白质迁移率和电位梯度的乘积相等是，则三种离子移动速度相同。在前导离子和尾随离子之间形成一个稳定的不断向阳极移动的界面。也就是在高电位梯度和低电位梯度之间形成一个迅速移动的界面。（4）pH值的不连续：在浓缩胶和分离胶之间有pH的不连续，这是为了控制尾随离子的解离度，从而控制其有效迁移率。要求在浓缩胶中，慢离子较所有被分离样品的有效迁移率低，以使样品夹在前导和尾随离子界面之间，使样品浓缩。而在分离胶中尾随离子的有效迁移率比所有样品的有效迁移率高，使样品不再受离子界面的影响。

SDS－PAGE 是在电泳样品中加入含有SDS 和β-巯基乙醇的样品处理液的一种电泳方法。SDS即十二烷基硫酸钠(CH3-(CH2)10-CH2OSO3- Na+)，是一种阴离子表面活性剂即去污剂，它可以断开分子内和分子间的氢键，破坏蛋白质分子的二级和三级结构，强还原剂β-巯基乙醇可以断开半胱氨酸残基之间的二硫键，破

坏蛋白质的四级结构。 SDS会与变性的多肽，并使蛋白带负电荷，由于多肽结合SDS的量几乎总是与多肽的分子量成正比而与其序列无关，因此SDS多肽复合物在丙稀酰胺凝胶电泳中的迁移率只与多肽的大小有关

IEFE是一种利用具有PH梯度的支持介质分离等电点不同的蛋白质电泳技术。 其原理就是在电泳介质中放入载体两性电解质，当通以直流电时，两性电解质即形成一个由阳极到阴极逐步增加的PH梯度，在此体系中，不同蛋白质即一定到货聚焦于其相当的等电点位置上，也就是说被聚焦于一个狭的区带中，电泳技术中的等电点聚焦也被称为聚焦电泳。 13、PAGE与SDS-PAGE原理上有何不同？

聚丙烯酰胺凝胶电泳能有效地把不同类型的蛋白质分开的主要依据．是样品中各种物质的电荷和分子量的差异性。SDS-PAGE分离原理的主要依据，则是各种物质分子量的差异性。因为当SDS与蛋白质结合后，蛋内质分子即带有大量的负电荷．并远远超越其原来的电荷，从而使天然蛋白质分子间的电荷差别就降低乃至消除。与此同时蛋白质在SDS的作用下结构变得松散，形状趋向—致。多肽与SDS结合的量几乎总成正比而与其序列无关。所以各种SDS蛋白质复合物在电泳时产生的泳动率差异，就反映出分子量的差异。在此条件下，样品分子量的对数与其在凝胶中的迁移率呈直线关系。

14、用SDS-PAGE测定蛋白质分子量时为什么要用巯基乙醇

强还原剂β-巯基乙醇可以断开半胱氨酸残基之间的二硫键，破坏蛋白质的四级结构。使蛋白质分子被解聚成肽链形成单链分子。巯基乙醇使蛋白二硫键还原,有利于蛋白质与SDS的结合,蛋白质—SDS复合物带上相同密度的负电荷，并可引起蛋白质构象改变，使蛋白质在凝胶中的迁移率，不再受蛋白质原的电荷和形状的影响，而取决于分子量的大小，因此聚丙烯酰胺凝胶电泳可以用于测定蛋白质的分子量。

15、用SDS-PAGE测定蛋白质的分子量，为什么有时和凝胶层析法所得结果有所不同？是否所有的蛋白质都能用SDS-PAGE测定其分子量？为什么？ 两种方法原理不同，有差异是正常的。如果差距较大，要仔细分析。 一般凝胶层析是非变性的，SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳是变性的，二硫键也被还原，所以是亚基（肽链）分子量。

凝胶层析与分子形状有关，一般marker都是球状蛋白，所以测球状蛋白分子量较准。SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳与分子形状无关。

不是所有的蛋白质都能用SDS-凝胶电泳法测定其分子量，已发现有些蛋白质用这种方法测出的分子量是不可靠的。包括：电荷异常或构象异常的蛋白质，带有较大辅基的蛋白质（如某些糖蛋白）以及一些结构蛋白如胶原蛋白等。

16什么是萃取？选择萃取剂的原则是什么

萃取，又称溶剂萃取或液液萃取，亦称抽提，是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作。即，是利用化合物在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中的方法。 1.和原溶液中的溶剂互不相溶

2.对溶质的溶解度要远大于原溶剂,萃取剂与溶质相似，相似相溶 3.萃取剂溶解极少量或完全不溶杂质 4.容易与待萃取物质分离

5.萃取剂不能与原溶液发生任何反应 6.萃取剂最好是无毒的

17有机溶剂萃取的乳化现象如何解决

物理法: 加热、稀释、吸附 机械法: 过滤、离心

化学法: 增加萃取剂用量、加电解质、改变 溶液pH值 使用去乳化剂：阳离子或阴离子表面活性剂

18查阅文献简述当前溶剂萃取方法的新技术

超临界流体萃取(supercritical fluid extraction，SFE)是近年来分离科学中发展很快的一个领域。近年来研究较多的体系包括二氧化碳、水、氨、甲醇、乙醇、氙、戊烷、乙烷、乙烯等，与常用的有机溶剂相比，超临界流体特别是二氧化碳、水还是一种环境友好的溶剂。 与一些传统的分离方法相比，超临界流体萃取具有许多独特的优点，如 ①超临界流体的萃取能力取决于流体密度，因而很容易通过调节温度和压力加以控制； ②溶剂回收简单方便，节省能源。通过等温降压或等压升温被萃取物就可与萃取剂分离； ③由于超临界萃取工艺可在较低温度下操作，故特别适合于热敏组分； ④可较快地达到平衡； ⑤超临界流体萃取的另一特点是很容易与其它分析方法联用，如SFE-IR[11]、SFE-GC[12]、

SFE-SFC[13]、SFE-GPC[14]、SFE-LC[15]、SFE—HPLC[16]、SFE-GCMS[17] 、SFE-LC-GC等，避免了样品转移的损失，减少了人为误差，提高了样品分析整体的精密度与灵敏度。然而超临界流体萃取因需要较为庞大的仪器设备，限制了它在野外与现场的采样处理。

固相微萃取

固相微萃取(solid phase microextraction，SPME)是与固相萃取原理相似，但操作完全不同的一种样品制备与前处理技术

与许多经典的样品制备与前处理方法相比，固相微萃取技术不但简便、省时、省力、无需溶剂，而且可以萃取挥发性样品，如顶空固相微萃取法；与吹气捕集法相比，它又可处理低挥发性的样品，而且设备小巧，不需额外面积与空间；特别重要的是固相微萃取容易自动

化及与其它分析技术联用，而SPE虽也可自动化及与其它技术联用，但所需设备及投资远比SPME要高，因此SPME在环境监测、农药分析、生物分析、食品检验等领域都有着广泛的应用前景。

膜萃取(membrane extraction)是膜技术与萃取过程相结合的新型膜分离技术，膜具有选择性的特征使其作为一种分离技术多年来得到了广泛的应用。与通常的萃取中液相以细小液滴的形式分散在另一液相中进行两相接触的情况不同，膜萃取中两相是在微孔膜表面相互接触而进行物质传递的。根据被测物质和样品基质的性质不同及处理要求的差异，膜处理技术可采用不同的操作方式，如静态法、搅拌法、顶空法及动态法[29]以及支载液膜萃取、色谱膜技术等。其中色谱膜技术是近年来出现的一种用于处理液体样品的膜技术，这种技术用一种疏水的多孔聚四氟乙烯为分离介质，它具有两种大小不同的孔穴，大的平均孔径为200μm，能通过极性的分子，小的孔径为0.3μm，宜于非极性或气体分子通过。由于小孔的毛细压力，极性分子被排斥在外。聚四氟乙烯分离介质外包了一层厚度为0.8mm的微孔聚四氟乙烯膜，样品溶液从水平方向流过，极性不同的萃取剂从垂直方向流过，正确控制两种液体的压力、流量及萃取器的容积等参数，可以使样品中极性与非极性或分配系数不同的组分得到连续萃取分离，并加以浓缩；这种技术不仅可以进行液一液萃取，也能进行液一气萃取。它已成功地用于测定水中环境类激素[30]和空气中的二氧化硫，及空气中的氨[31]。

随着膜萃取技术研究工作的进一步深入，膜萃取作为一种分离、富集手段，与其它辅助设备、仪器、检测方法相结合，在环境监测[32,33]、金属离子的分离与富集[34]、生物反应及生物模拟[35]等方面的应用日益受到重视。

19结合本专业谈谈溶剂萃取法的新进展与新应用

中草药所含成分十分复杂，既有有效成分，又有无效成分和有毒成分。为了提高中草药

的治疗效果，就要尽最大限度从复杂的均相或非均相体系中提取有效成分，然后通过分离和去除杂质以达到提纯和精制的目的。植物有效成分分离方法很多，其中历史较长,应用较多的是溶剂提取法、水蒸汽蒸馏、萃取、结晶、吸附等。随着科学技术的发展，在中药提取方面出现了许多新技术、新方法，主要是超临界流体萃取技术，超声提取技术，微波萃取技术，酶法等。

1.3.4超临界流体萃取（简称SCFE）

超临界流体萃取是一种是一种以超临界流体(简称SCF)代替常规有机溶剂对中草药有效成分进行萃取和分离的新型技术，其原理是利用流体(溶剂)在临界点附 近某区域(超临界区)内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能，且对溶质的溶解能力随压力和温度的改变而在相当宽的范围内变动，利用这种 SCF作溶剂，可以从多种液态或固态混合物中萃取出待分离组分（高福成，1997）。常用的SCF为CO2，因为CO2无毒，不易燃易爆，价廉，有较低的 临界压力和温度，易于安全地从混合物中分离出来。超临界CO2萃取法与传统提取方法相比，最大的优点是可以在近常温的条件下提取分离，几乎保留产品中全部 有效成分，无有机溶剂残留，产品纯度高，操作简单，节能。

廖周坤等（1998）用不同浓度的乙醇作夹带剂,对藏药雪灵芝进行了总皂苷粗品及多糖的萃取试验,与传统溶剂萃取工艺相比较,收率分别提高至18.9倍和 1.62倍。何春茂、梁忠云（1999）利用超临界CO2萃取技术从黄花蒿中萃取所得的萃取物中杂质(蜡状物)含量低,青蒿素提纯精制简单,收率高,产品 质量好。雷正杰等（2000）利用超临界CO2流体萃取技术,对厚朴的有效成分进行萃取和分离,萃取物为淡黄色膏状物,经分析该萃取物由厚朴酚等11个化 学成分组成,其中厚朴酚和厚朴酚的相对含量高达46.81%和45.00%。葛发欢等（2000）探讨了从黄山药中萃取薯蓣皂素的最佳条件,同时进行了中 试放大,证明应用超临界CO2萃取薯蓣皂素进行工业化生产是可行的,与传统的汽油法相比较,收率提高1.5倍,生产周期大大缩短,避免使用汽油有易燃易爆 的危险。葛发欢等（2000）研究了超临界CO2萃取柴胡挥

发油和皂苷的工艺,SFE-CO2法提取柴胡挥发油,与传统水蒸气蒸馏法相比较,能大大提高收 率,缩短提取时间,而挥发油组成一致,只是各成分含量有差异。原永芳等（2000）通过五因素——四水平正交试验法,用超临界流体萃取技术对川芎的挥发油 萃取条件进行了优化选择,结果最佳萃取条件为压力34.5mPa,温度60℃,改性剂乙醇0.3ml,静态萃取时间10min,动态萃取量10ml,以水 作为吸收。与水蒸气蒸馏法相比较,该法具有耗时少、提取完全等优点。技术对于提取分离挥发性成分、脂溶性物质、高热敏性物质以及贵重药材的有效成分显示出 独特的优点, 但SCFE设备属高压设备,一次性投资较大,运行成本高,因此这一技术目前在工业生产中还难以普及。 1.3.5超声提取技术

超声提取技术的基本原理主要是利用超声波的空化作用加速植物有效成分的浸出提取,另外超声波的次级效应,如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等也能加 速欲提取成分的扩散释放并充分与溶剂混合,利于提取。与常规提取法相比,具有提取时间短、产率高、无需加热等优点（郭孝武，1993）。郭孝武 （1999）考察了超声提取时间和超声频率分别对从黄芩中提取黄芩苷提出率的影响,结果表明用20kHz以上的超声频率提取10min以上,其黄芩苷提出 率都比煎煮法提取3h时的提出率高,且两种方法所提取的黄芩苷结构是一致的。林翠英等（1999）用超声波提取白头翁总皂苷,大大简化了操作程序,缩短了 提取时间,提高了产品产量和纯度,改进了既繁琐费时又易乳化的常用提取方法。郭孝武、杨锐（1999）以95%乙醇为溶媒,分别用不同频率的超声波及不同 的提取时间从益母草中提取益母草总碱,并与回流提取法作比较,超声提取法工艺简单,无需加热,只用110kHz超声波提取40min,其提取率比回流法提 取2h所得提出率约高1倍。郭孝武（1999）用不同频率的超声从大黄中提取大黄蒽醌类成分,与常规煎法提取相比,结果表明超声无需加热,且随超声频率不 同而得率不同,尤以20kHz频率超声提取后的大黄蒽醌类成分得率最高。李美琴、张敏红（2000）比较了超声波法与浸渍法对排毒养颜胶囊内容物提出率的 影响,结果用超声波提取10min比浸渍法提2h的提出率还高,并且超声波对浸出物的成分无影响。李益福、张美玲（2000）采用高效液相色谱法,以煎 煮、超声、半仿生提取方法,对四物汤中阿魏酸和芍药苷的溶出量进行比较,结果超声技术提取方法简单, 提取率高,低耗高效,作为提取的一种手段有着广阔的应用前景。

超声提取技术能避免高温高压对有效成分的破坏,但它对容器壁的厚薄及容器放置位置要求较高,否则会影响药材浸出效果。而且目前实验研究都是处于很小规模,要用于大规模生产,还有待于进一步解决有关工程设备的放大问题。 1.3.6微波萃取技术

微波萃取是利用微波能来提高萃取率的一种最新发展起来的新技术。它的原理是在微波场中,吸收微波能力的差异使得基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分 被选择性加热,从而使得564被萃取物质从基体或体系中分离,进入到介电常数较小、微波吸收能力相对差的萃取剂中;微波萃取具有设备简单、适用范围广、萃 取效率高、重现性好、节省时间、节省试剂、污染小等特点。目前,除主要用于环境样品预处理外,还用于生化、食品、工业分析和天然产物提取等领域（陈 猛，1999）。在国内,微波萃取技术用于中草药提取这方面的研究报道还比较少。王威等（1999）采用微波破壁法从高山红景天根茎中提取红景天苷,该方 法具有快速、高效、安全、节能等优点,与传统的乙醇回流提取相比,该方法在保持较高的提取率的同时,大大缩短了提取过程所用的时间,并且显著降低了提取液 中杂蛋白的含量。范志刚等（2000）研究微波技术对槐花中芸香苷浸出量的影响,对药材粒径、浸出时间及微波输出功率进行正交试验,优选槐花中芸香苷最佳 浸出方案,结果表明微波技术对槐花中芸香苷的浸出量明显优于常规煎煮方法,这一技术应用于药材浸出是一种省时便捷,值得推广普及的中药浸出新方法。微波萃 取技术与传统煎煮法相比较,克服了药材细粉易凝聚、易焦化的

弊病,提取时间极短,设备简单,投资较少。但这一技术用于中草药提取尚属起步,其萃取机理还需 进一步研究。 1.3.7酶法

酶法中药制剂的杂质大多为淀粉、果胶、蛋白质等,针对杂质可选用合适的酶予以分解除去。酶反应较温和地将植物组织分解,可以较大幅度提高收率,故酶解不失 为一种最大限度从植物体内提取有效成分的方法之一。这是一项很有前途的新技术。在国内,上海中药一厂首先应用酶法成功地制备了生脉饮口服液（杨庆 隆，1995）。目前,用于中药提取方面研究较多的是纤维素酶,大部分的中药材的细胞壁是由纤维素构成,植物的有效成分往往包裹在细胞壁内;纤维素则是由 β-D-葡萄糖以1,4-β葡萄糖苷键连接,用纤维素酶酶解可以破坏β-D-葡萄糖键,使植物细胞吕卫明等（1991）介绍了一种从黄芩中提取分离黄芩素 的新方法——酶水解法,并且和直接提取法相比较,结果新方法所得粗品中黄芩素达75.67%,收率为2.46%。侯嵘峤等（1994）首先将工业纤维素酶 应用于中药及药渣中,使中药及药渣的纤维素酶解为β-葡萄糖,变渣为药,变废为宝,这对中药制药工业是一个开源节流的创举。马田田（1994）用黄柏提取 小檗碱之前经纤维素酶进行预处理,可提高小檗碱收率,并与未加酶的提取进行比较,有显著性差异。因而考虑是否将纤维素酶用于其它天然产物的提取。张彩霞等 （2000）将纤维素酶应用于穿山龙提取薯蓣皂苷元,其工艺只比原工艺多了一步对原药材饮片的酶解处理,但在纤维素酶的作用下,提高了薯蓣皂苷元的收率, 两种方法对比有显著性差异。马桔云等(2000)在穿心莲提取穿心莲内酯之前,经纤维素酶进行酶解,与原提取工艺相比较,提高了穿心莲内酯的含量和提取 量,经薄层层析检测,两种提取工艺所得成分没有差异,说明酶的加入对所提有效成分没有影响。马桔云、赵晶岩等(2000)选用黄连提取小檗碱,研究了其加 酶组和未加酶组对有效成分小檗碱提取的影响,新工艺比原工艺只是多了一步向其中加入纤维素酶的酶解过程,但两种工艺提取的小檗碱含量有显著差异,而提取的 成分一致,因此,考虑是否将新工艺用于黄连提取的工业化中。壁破坏,有利于对有效成分的提取。（吕卫明1991）

20什么是分离，请结合你所从事的专业举例说明其分离过程 21请举例说明，生命科学与分离科学之间的关系 22在进行分离方法的选择时应注意什么

23评价分离效率的指标主要有哪些；各自的意义如何

20分离是利用混合物中各组分在物理性质或化学性质上的差异，通过适当的装置或方法，使各组分分配至不同的空间区域或在不同的时间依次分配至同一空间区域的过程。实际上，分离是一个相对的概念，人们不可能将一种物质从混合物中100%地分离出来。例子结合各自专业自编。

21 生命科学是研究生命现象、生命活动的本质、特征和发生、发展规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。生命科学研究不但依赖物理、化学知识，也依靠后者提供的仪器，如光学和电子显微镜、蛋白质电泳仪、超速

离心机、X-射线仪、核磁共振分光计、正电子发射断层扫描仪等等，举不胜举。分离科学促进了生命科学的发展。

22● 分离的必要性和要求；被分离物的物理化学性质；表征或检测方法的特点。 ● 各种可能的分离方法的比较：实验室设备、及熟悉程度等（技术条件）。 ● 分离费用：制备分离要高回收率和低消耗（经济分析）。

总的来说就是 追求：最佳分离因子 最纯的产物 消耗最少的能量、试剂和时间 最简单的设备 最简单的操作流程

23 回收因子（Recovery Factor）被分离物质A分离的完全程度 浓集因数（Concentration Factor) CF?

分离因子（Separation Factor）

QB QARBS??0 B/ARAQB 0QACA(??)CA(?)QARA?0QA分离因子表示两种组分分离的难易程度，当SB/A<<1或SA/B>>1时，两者越易分离。 对分离因子SB/A大小的要求，不仅与样品中A、B的含量有关，而且与B对A测定的干扰程度有关。通常应SB/A < 10-4

富集倍数：通过分离将目标组分在样品中的摩尔分数提高的一个过程，基

目标成分的回收率富集倍数?体组分摩尔分数降低。

基体成分的回收率富集对象通常都是含量百万分之几以下的微量和痕量组分，富集倍数视样品中组分的最初含量和后续分析中的检测技术的灵敏度高低而定。

24简述各种膜分离物质的过程及原理 25膜分离技术的主要应用在哪些方面

26膜污染是哪些途径造成？如何有效防止和清除膜污染 27 MF、UF、RO、NF各自截流分子量的大小顺序如何

答：24、膜按孔径大小可分为微滤膜，超滤膜，反渗透膜，纳滤膜4种。 微滤过程：

微滤操作过程分死端过滤和错流过滤两种模式。

死端过滤: 在压力推动下，料液流动方向与膜表面垂直的过滤方式成为死端过滤。在死端过滤时，溶剂和小于膜孔的溶质粒子在压力的推动下透过膜，大于膜孔的溶质粒子被截留，通常堆积在膜面上。随着时间的增加，膜面上堆积的颗粒越来越多，膜的渗透性将下降，这时必须停下来清洗膜表面或更换膜。 错流过滤: 在压力推动下，料液流动方向与膜表面平行的过滤方式成为错流过滤。料液沿膜表面流动，对膜表面截留物产生剪切力，使其部分返回主体流中，从而减轻了膜的污染。膜透过速度也能在相对长的一段时间里保持在一个较高的水平。 微滤原理：

根据微粒在微滤过程中的截留位置，可分为3中截留机制：筛分、吸附及架桥，它们的微滤原理如下：

（1）筛分：微孔滤膜拦截比膜孔径大或与膜孔径相当的微粒，又称机械截留。 （2）吸附：微粒通过物理化学吸附而被滤膜吸附。微粒尺寸小于膜孔也可被截留。

（3）架桥：微粒相互堆积推挤，导致许多微粒无法进入膜孔或卡在孔中，以此完成截留。 超滤过程：

超滤的运行方式分为全流过滤和错流过滤。在压力推动下，料液流动方向与膜表面垂直的过滤方式成为全流过滤。而料液流动方向与膜表面平行的过滤方式成为错流过滤，此方式可减轻膜的污染。 超滤原理：

超滤是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。超滤原理也是一种膜分离过程原理，超滤利用一种压力活性膜，在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质，而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。 反渗透过程：

反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。

对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。 反渗透原理：

目前存在两种主要理论：毛细孔流模型和溶解扩散模型。前者认为水分子在膜表面形成纯水层，而膜表面存在细小的孔，纯水可通过这些孔透过膜，而后者认为水分子可以通过膜中的分子节点扩散到另一侧。两个理论都认为水分子在固液界面上被优先吸附并通过，相反盐类和其他物质被截留。水与膜表面有弱的化学结合力，使水能够在膜结构中扩散。由于在膜中水分子和盐类的传质系数不同，所以在传递过程中水比盐具有更快的扩散速率。 纳滤过程：

纳滤是以压力差为推动力，介于反渗透和超滤之间的截留水中粒径为纳米级颗粒物的一种膜分离技术。对于液体中分子量为数百的有机小分子具有分离性能，对于不同价态的阴离子存在道南效应。物料的荷电性，离子价数和浓度对膜的分离效应有很大影响。 纳滤原理：

目前提出的机理有电荷模型，道南-立体孔模型，静电位阻模型。电荷模型假设膜是一个凝胶相，其电荷分布均匀，贡献相同，离子浓度和电位在传递方向具有一定梯度，主要描述浓度电位，溶剂和电解质在膜系统内渗透速率及其截留性。道南-立体孔模型和静电位阻模型均假定膜由电荷均布的细孔构成，分离离子时，离子与膜面电荷有静电作用，故当离子在极细的膜孔隙中的扩散和对流传递过程中会受到立体阻碍作用的影响，并通过各种参数来预测膜的分离特性。 25. 微滤技术应用领域

水处理行业：水中悬浮物，微小粒子和细菌的去除；

电子工业：半导体工业超纯水、集成电路清洗用水终端处理； 制药行业：医用纯水除菌、除热原，药物除菌；

食品工业：酒、饮料中酵母和霉菌的去除，果汁的澄清过滤； 化学工业：各种化学品的过滤澄清。 超滤应用场合

食品工业：奶酪制备，乳清分离，庶糖提纯及植物蛋白处理等;

医药工业：活性药液的浓缩与提纯; 生物制品工业：酶制剂和微生物的分离和提取;

化学工业：化学制品的澄清和脱水，金属(离子)回收 水和废水处理：纯水消毒，含油工业废水处理等。

反渗透应用范畴

太空水、纯净水、蒸馏水等制备； 酒类制造及降度用水； 医药、电子等行业用水的前期制备； 化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备； 锅炉补给水除盐软水； 海水、苦咸水淡化； 造纸、电镀、印染、食品等行业用水及废水处理；城市污水深度处理。

纳滤膜以其特殊的分离性能已成功地应用于制糖，制浆造纸，电镀，机械加工以及化工反应催化剂的回收等行业的废水处理。

26. 膜污染是指在膜过滤过程中，水中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。

当原水中盐的浓度超过了其溶解度，就会在膜上形成沉淀或结垢。普遍受人们关注的污染物是钙、镁、铁和其它金属的沉淀物，如氢氧化物、碳酸盐和硫酸盐等。 有机物在膜表面的吸附通常是影响膜性能的主要因素。随时间的延长，污染物在膜孔内的吸附或累积会导致孔径减少和膜阻增大，这是难以恢复的。腐殖酸和其他天然有机物(NOM) 即使在较低浓度下，对渗透率的影响也大大超过了粘土或其它无机胶粒。

生物污染是指微生物在膜-水界面上积累，从而影响系统性能的现象。膜组件内部潮湿阴暗，是一个微生物生长的理想环境，所以一旦原水的生物活性水平较高，则极易发生膜的生物污染。

避免沉淀污染的方法主要是减少离子积中阳离子或阴离子的浓度。

对于吸附沉淀，通常使用的方法有反冲洗，快速脉冲和横向流反向冲洗。用作膜化学清洗的试剂必须能有效溶解凝胶层中的有机化合物。因此，用作膜的化

学清洗的溶液通常由苛性物质和酶剂组成。

生物污染可通过对进水进行连续或间歇的消毒来控制。但必须考虑该消毒剂对膜的降解性。研究表明，一氯化胺是一种优于氯消毒的生物膜消毒剂，可大大减少微量有机氧化物，抑制细菌生长。在膜的脱盐系统中，低浓度(0.5～1.0mg/L)硫酸铜的添加可抑制藻类生长。一些表面活性剂和其它化学试剂可干扰细菌在膜聚合物上的粘附。另外，可通过物理手段：如加强横向流速，增加气体反冲，来阻止微生物的粘附。

27.微滤膜 截留0.02～ 10μm粒子 超滤膜 截留1～ 20nm大分子溶质 纳滤膜 平均孔径 2 nm

反渗透膜 截留0.1～1 nm小分子溶质

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