文档介绍：生物工程综合实验
南京师范大学生命科学学院
张茵
实验八、柠檬酸结晶提取
实验目的
学习钙盐沉淀硫酸转溶提取柠檬酸的方法;
学习结晶精制柠檬酸的方法。
实验材料
发酵液:黑曲霉玉米粉发酵培养基;
仪器:旋转薄膜蒸发仪、水浴锅;
其它材料: NaOH、 H2SO4溶液、固体碳酸钙粉末。
实验原理
钙盐沉淀法的原理;
结晶法的原理和操作。
钙盐沉淀法的原理
碳酸钙(或氢氧化钙)可与发酵液中的柠檬酸发生中和反应,生成难溶性的柠檬酸钙沉淀,柠檬酸钙在80~90度之间溶解度极低,通过过滤(或离心)的方法将其与糖、蛋白质、其他有机酸、无机离子等可溶性杂质分离开。
在柠檬酸钙沉淀物中加入稀硫酸在80~85度之间进行酸解反应,生成柠檬酸和硫酸钙沉淀,硫酸钙在80度左右溶解度极低,趁热过滤(或离心)可将其与柠檬酸分离,获得较纯净的柠檬酸酸解液。
后续工艺:柠檬酸酸解液再进行脱色、阳离子交换层析除去杂质,最后可以通过结晶法获得纯净的柠檬酸晶体。
实验流程
柠檬酸
柠檬酸钙↓
硫酸
硫酸钙↓
碳酸钙
柠檬酸
结晶法的原理
原理:通过冷却、挥发溶剂等方法使溶液达到过饱和状态时,具有一定形状和大小的固态粒子可从均匀的溶液中析出,称为结晶。
结晶过程:
1、产生晶核;2、晶核成长
过饱和度是这两个过程的推动力。
影响晶体质量的因素:
1、溶液中杂质少,产品纯度较高;
2、冷却结晶时,温度要缓慢降低,防止晶核大量形成,形成粒度不一的晶体;
3、控制搅拌速度,结晶初期可搅拌促使晶核产生,晶核成长时降低搅拌速度,防止将长成的晶体打碎。
实验步骤
1、黑曲霉玉米粉发酵液八层纱布过滤除去菌体和残渣
量筒测量清液体积 V0;
2、量取5mL清液、5mL蒸馏水于锥形瓶中,再滴入2~3滴酚酞指示剂,
NaOH 溶液滴定,滴定终点为淡红色,30s内不褪色,记下
消耗的NaOH 溶液体积V1;
M酸(g)=V1(mL)×(mol/L)××1/3×210×V0/5
M碳酸钙(g)=M酸×( V0-5)/V0×1/210×3/2×100
3、钙盐沉淀:
称取一定质量的碳酸钙粉末,边搅拌边缓慢地加入到剩余的清液中(防止产生大量的泡沫使溶液溢出),85度反应10min(使柠檬酸钙沉淀下来),趁热抽滤,并用与沉淀体积相当的沸水洗涤沉淀物2次(除去残糖、蛋白质等可溶性杂质);
4、酸解:VH2SO4(mL)=M碳酸钙/100/(mol/L)×1000
在沉淀物中加入约等体积的蒸馏水,调匀成浆状,
H2SO4溶液,边搅拌边加入到浆液中,85度反应10min,趁热抽滤,获得
清亮的酸解液;
5、低压浓缩:将酸解液转入圆底烧瓶中,水浴60~70度,~,浓缩至原体积约1/10;
6、冷却结晶:将浓缩液转入烧杯中,于室温下搅拌,待出现晶核,停止搅拌,再移入4度冰箱冷却结晶约15min,抽滤获得柠檬酸晶体,烘干后称重m柠檬酸。