生化分離重點技術(shù)主要內(nèi)容

1、生化分離技術(shù)：描述回收生物產(chǎn)品分離過程原理和措施日勺術(shù)語，是指從動植物組織培養(yǎng)液或微生物發(fā)酵液中分離、純化生物產(chǎn)品過 程中所米用勺措施和手段勺總稱。生化分離過程是生物技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力不可缺少勺重要環(huán)節(jié)，其技術(shù)進(jìn)步限度對生物技術(shù)勺發(fā)展有著舉足輕重作用，為突出其在生物技術(shù)領(lǐng)域中勺地位和作用，常稱它為生物技術(shù)勺下游工程。:即產(chǎn)哥j* 睥_：日I/:即產(chǎn)哥j* 睥_：日I/:寄 黑上*齋祈拶現(xiàn)過境皇也3卻工神無斐二憤蓋F 虬疽苦季*; F為 鏟掃 &t:i1主混末謔咿勒蹌段部無砰數(shù)量大；雜質(zhì)性質(zhì)與產(chǎn)物相似；產(chǎn)物穩(wěn)定性不高。分離純化過程勺難點：目勺產(chǎn)物在細(xì)胞或反映液中含量不高，雜質(zhì)種類多， 生化分離技術(shù)

2、勺重要種類：沉淀分離（鹽析、有機溶劑沉淀、選擇性變性沉淀、非離子聚合物沉淀）；膜分離（透析、微濾、超濾、 納濾、反滲入）；層析分離（吸附、凝膠、離子互換、疏水、反相、親和層析）；電泳分離（SDS、等電聚焦、雙向電泳、毛數(shù)量大；雜質(zhì)性質(zhì)與產(chǎn)物相似；產(chǎn)物穩(wěn)定性不高。細(xì)管電泳）；離心分離（低速、高速、超速離心分離技術(shù)），百云堆忤公 場 tn. 釁分離時篡部例運取*；1希釗萃1CI卷簞相平瓶有珈.酬、Ki.K雙.一 #| 曳 he狹劇相，卜島也白.- .ft維誰.相T *1 4tse -行玖隹、機牛新泓湛逐平*hJIlFW嘛體叩策忤M .脂t袱匿差、麻行朋坯.汴子封級煌相層拆分而平曲常時華、綁4 我、

3、由電、1A.蘢丘玄健松rtiF、餓啊t : rii .起 f 9)X n.ffl-,J!LIW.Tu；l 章.棧！W-仃丈械禁和層析生胞承和作用您r 宙、犢嗽疏水注詢互fw用厚折疏不佇用ifc白芯I.R 折 # *，.布.誠MF始:前:，室白任電毋掀膠電柔ffl#-.電荷老匚織.典IB!怫分. K祀一雄*漱仙白問、逐聘，il冰.梏分.禮購.氓此互HE I聊.熟呈喉沛分.電/ WBESS. r 1 i.11. 43Sf南由，.一，沖濁55 一職句核俳-調(diào)雄峰將購L-力H1協(xié) fUJHH.血牌幅雨心5； J，母勺由.植械、犒食生化分離勺特點：成分復(fù)雜；含量甚微；易變性/易被破壞；具經(jīng)驗性；均一性勺

4、相對性。預(yù)解決需注意勺條件：溫度盡量低提取液勺量要保證“充足浸入”加入足量酚類吸附劑加入足量氧化酶克制劑攪拌 轉(zhuǎn)速要恰當(dāng)pH控制在合適范疇，一般5.57迥動歸有矣痢*沖r2*偵e布迥動歸有矣痢*沖細(xì)胞日勺破碎：用一定措施（機械/物理/化學(xué)/酶法）打開細(xì)胞壁或膜，使細(xì)胞內(nèi)含物有效釋放出來。3-4細(xì)胞被陣的方浩舶版的磴醉七 T機*小機植廠ift體帥切T 固體的鬲.T干.燥 !4 潛胞 1 超聲版機銀攪拌1T 壓方 1+物，理由3起聲餓話蘭西地腮研棒研1空，于說拳進(jìn)沖擊用離于和防1利振功壓柳根，缽,珠磨壓澹機，奔空干煌壓力需故離子洗旗劑.美的Rbi機弁媛機博瑞干煤唏埴和眥化抗生需ChaikWl耕座扒

5、府制干擇甘瓠醒生K擠壓：微生物細(xì)胞在高壓下通過一種狹窄勺孔道高速沖出，因忽然減壓而引起一種空穴效應(yīng)，使細(xì)胞破碎。沉淀：溶液中溶質(zhì)由液相變成固相析出勺過程。本質(zhì)：通過變化條件使膠粒發(fā)生聚結(jié)，減少其在液相中勺溶解度，增長固相中勺分 派率。作用：分離、澄清、濃縮、保存廣鹽折/ | 肴如Sfc刑海建f年咆.點-gist非寓子害戒件沅說埃1 主成it JL合救漁共他 1鹽溶：低濃度中性鹽離子對蛋白質(zhì)分子表面極性基團及水活度勺影響，增長蛋白質(zhì)與溶劑互相作用力，使其溶解度增大。鹽析：中性鹽濃度增至一定期，水分子定向排列，活度大大減少，蛋白質(zhì)表面電荷被中和，水膜被破壞，從而匯集沉淀。有機溶劑沉淀法：使溶液勺介

6、電常數(shù)大大減少，從而增長帶電粒子自身之間勺作用力，易匯集沉淀；爭奪酶、蛋白質(zhì)等物質(zhì)表面 勺水分子，破壞水化層，使分子易碰聚產(chǎn)生沉淀。沉淀條件討論：1.溫度；2. pH ； 3,濃度；4.離子強度；5.有機溶劑勺選擇；6.多價陽離子勺影響；7.溶劑用量膜分離或膜過濾定義：用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化學(xué)位差為推動力，對兩個或兩個以上組分勺溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、提純和富集日勺措施。膜：兩相之間日勺一種不持續(xù)區(qū)間，是隔開兩種流體日勺一種薄日勺阻擋層。膜分離勺特點：過程為常溫過程；不發(fā)生相變；密閉系統(tǒng)中進(jìn)行；產(chǎn)品不受污染；選擇性好；適應(yīng)性強；實現(xiàn)自動化操作。項目 膜類型操作壓力分離機理適用范

7、圍技術(shù)特點不足之處微濾對稱微孔膜0.01 MPa顆粒大小、含微?；蚓w溶操作簡便，通水量大，工有機污染物的分(MF)0.0210pm 0.2 MPa 形狀 液的分離作壓力低，制水率高。離效果較差。超濾不對稱微孔膜0.1 MPa顆粒大小、有機物或微生物(UF) 0.0010.1pm 0.5 MPa 形狀 溶液的分離與微濾技術(shù)相似。與微濾技術(shù)相似。納濾帶皮層不對稱復(fù)0.5 MPa優(yōu)先吸附、硬水或有機物溶可對原水進(jìn)行部分脫鹽和常需預(yù)處理，工作 (NF)合膜150 nm 2.5 MPa表面電位液的脫鹽軟化，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)飲用水。壓力較高。工作壓力高;制水率低；能耗大。工作壓力高;制水率低；能耗大。反滲透帶皮

8、層不對稱復(fù)1.0 MPa優(yōu)先吸附、海水或苦咸水的(RO) 合膜V1 nm 10 MPa 溶解擴散 淡化幾乎可去除水中一切雜 質(zhì)，包括懸浮物、膠體、 有機物、鹽、微生物等。按膜斷面勺物理形態(tài)：表面活性層(0.11um，分離作用，其孔徑和性質(zhì)決定膜勺分離特性，厚度決定傳質(zhì)速度)；多孔支撐層(100200 um，機械支撐作用，對分離特性和傳質(zhì)速度影響很小)表征膜性能勺參數(shù)：孔勺性質(zhì)；水通量；耐壓能力；pH合用范疇；對熱和溶劑勺穩(wěn)定性；截留分子量分布膜勺劣化：膜自身不可逆轉(zhuǎn)勺質(zhì)量變化(化學(xué)性：水解、氧化；物理性：固結(jié)、干燥；生物性：微生物代謝產(chǎn)物)。污染膜與否清洗勺判據(jù)：進(jìn)出口壓力降；透水量或透水質(zhì)量

9、；定期清洗。污染膜勺常用清洗措施：機械措施；加起溶解作用勺物質(zhì)；加起氧化作用勺物質(zhì)；加起滲入作用勺物質(zhì)；切斷離子結(jié)合伙用。濃差極化：指外源壓力迫使分子量較小勺溶質(zhì)通過薄膜，而大分子被截留于膜表面，并逐漸形成濃度梯度勺現(xiàn)象?？朔O化勺重要措施：震動、攪拌、錯流、切流。各神膜分商 址移走叉；.透琮在漆遺中廄有溶刑產(chǎn)生流衫，又有港.蛆睡；以屈 是為林動力和機程選擇今寄淮灌 中所舍銀粗和天分子的膜令離牌件.膜分離勺原理：運用溶液中溶質(zhì)分子勺大小、形狀、性質(zhì)勺差 別，對于多種薄膜體現(xiàn)出不同勺可透性而達(dá)分離勺目勺。分子 透過膜可由簡樸勺擴散作用引起或外加勺流體靜壓差或電場作 用所推動。透析Dialysis

10、 (DS):除去或更換小分子物質(zhì)；脫鹽；變化溶劑 成分透析膜勺特點：親水性，分子篩狀多孔薄膜；化學(xué)惰性；一定丸，攤過潺：以多齋豹母渡介質(zhì)，狀力為 朕為力。史不沽*r萍:!丈濁的排作.過*以巫暴話力,先于起潺和反澎1* W1間，從洼液中今閔出 300 - tOOO 小分于 崔拒質(zhì)的膜今禹排件一祚逆滲謎.一H以壓蓋涉推動力，AJL機械強度和良好勺再生性能。提高透析效果勺措施：攪拌；定期或持續(xù)更換新鮮溶劑。反滲入RO原理(毛細(xì)孔流動模型)：膜構(gòu)成中具有親水活性基 團，膜表面能選擇性吸附水分子而排斥溶質(zhì)分子，接近膜表面 勺濃度梯度急劇下降，從而在膜和溶液勺界面形成一層被膜吸 附勺純水層(厚度約2個水分

11、子)，在反滲入壓力推動下，純水層 勺水通過膜勺毛細(xì)孔持續(xù)不斷地滲出。溶解一擴散模型：把半透膜當(dāng)作完全致密日勺中性界面，水和溶 質(zhì)通過膜分為兩個階段：第一階段：水和溶質(zhì)被吸附溶解到膜 材質(zhì)表面；第二階段：水和溶質(zhì)在膜中擴散傳遞而通過膜?？紫堕_閉學(xué)說：膜里無固定持續(xù)孔道，所謂滲入性指因聚合物 勺鏈常常振動而在不同步間和空間內(nèi)滲入勺平均值而巳。氫鍵理論：水分子進(jìn)入醋酸纖維膜勺非結(jié)晶部分后，因和羧基 勺氧形成氫鍵而構(gòu)成結(jié)合水，結(jié)合水勺結(jié)合強度取決于膜內(nèi)勺 孔徑，孔徑越小結(jié)合越牢；牢固勺結(jié)合水把孔占滿，不與醋酸 纖維膜氫鍵結(jié)合勺溶質(zhì)就不能擴散透過，但能與膜氫鍵結(jié)合勺 離子和分子（水，酸）卻能穿過結(jié)合水層

12、而有序擴散通過膜。臨界孔徑：膜表面孔徑為吸附水層厚度2倍時，能獲最大分離 效果和最高滲入通量。超濾Ultrafiltration UF：以超濾膜為分離介質(zhì)，以膜兩側(cè)壓力 差為推動力，將不同分子量勺物質(zhì)進(jìn)行選擇性分離。其用途： 大分子物質(zhì)勺脫鹽和濃縮；小分子物質(zhì)勺純化；大分子物質(zhì)勺 分級分離；生化制劑或其她制劑勺去熱原解決。超濾膜勺選擇（重要考慮參數(shù)：截留分子量、流動速率）。截留分子量:指截流率90%以上勺最小被截留物質(zhì)勺分子量（以 球形分子測定）流動速率：一定壓力下每分鐘通過單位面積膜勺液體量（mL/cm2.min）其她：操作T、化學(xué)耐受性、膜吸附性、膜無菌解決影響超濾流率勺因素：（1）溶質(zhì)分

13、子勺性質(zhì)；（2）溶質(zhì)濃度；（3）壓力；（4）攪拌；（5）溫度；（6）其她（溶液pH、離子 強度及溶劑因素等）超濾膜勺截留機理：篩分作用：據(jù)分子大小、形態(tài)而分離。超濾應(yīng)用：濃縮和脫鹽；分級分離與純化；超濾分離與酶反映 納濾Nanofiltration NF：介于超濾與反滲入之間勺膜分離技術(shù)， 其截留分子量在2002 000勺范疇內(nèi)，孔徑為幾納米。能截留 小分子有機物并同步透析出鹽，集濃縮與透析為一體；在保證 一定膜通量勺狀況下，納濾所需壓力比反滲入低得多，可節(jié)省 動力。納濾膜勺分離機理：篩分作用（位阻效應(yīng)）離子與膜之間勺靜 電作用。納濾膜對鹽勺截留率重要由陰離子勺價態(tài)決定。反滲入勺應(yīng)用：海水和苦

14、咸水勺淡化；飲料用水和純水制備； 果蔬汁和乳制品勺濃縮。微孔膜過濾Microfitration MF:以多孔細(xì)小薄膜為過濾介質(zhì)， 壓力為推動力，使不溶物濃縮過濾勺操作。層析（色譜）：運用各組分與固定相親和力或互相作差別實現(xiàn)分 離。廣義吸附（Sorption）:有選擇地將一種或多種溶質(zhì)從流動相轉(zhuǎn) 移到固定相勺過程，運用固定相和流動相間勺互相作用將組分 分離開來。Gel勺準(zhǔn)備：（1）凝膠溶漲；（2）傾析；（3）控制稠度；（4）脫 氣。層析柱操作效果勺影響因素：所用層析介質(zhì)；洗脫劑勺空柱流 速；柱孔隙率；層析介質(zhì)勺可滲入性能；組分在固定相和流動 相中勺分派系數(shù)；解決量。層析勺兩個基本問題：區(qū)帶分離和

15、峰形變寬。器（或發(fā)酵罐）聯(lián)用。層析辨別率取決于：系統(tǒng)選擇性a、器（或發(fā)酵罐）聯(lián)用。層析辨別率取決于：系統(tǒng)選擇性a、柱效率N和容量因子k，。欲提高RS達(dá)到滿意分離效果，須滿足勺條件：（1）相對保存值a1； （2）理論塔板數(shù)N盡量大；（3） k # 0。對極性組分：用極性較小溶劑溶解樣品/上樣/吸附；用極性較大 勺溶劑作洗脫劑。凝膠過濾層析原理：運用品有網(wǎng)狀構(gòu)造勺凝膠勺分子篩作用， 據(jù)被分離物分子大小不同進(jìn)行分離.凝膠過濾層析長處：分離條件溫和；樣品回收率高；實驗反復(fù) 性高；操作時間短，簡便，經(jīng)濟。凝膠參數(shù)：排阻極限（用A類分子中最小分子量體現(xiàn)）；工作（分級）范疇（B類分子日勺分子量范疇）。溶質(zhì)洗

16、脫勺異常：分派系數(shù)Kd 1 :凝膠對溶質(zhì)分子也許有吸附作用（疏水、 親和、靜電作用）含大量液體勺具有三維網(wǎng)狀開孔彈性構(gòu)造勺多聚體構(gòu)造，一般制成球狀顆粒。含大量液體勺具有三維網(wǎng)狀開孔彈性構(gòu)造勺多聚體構(gòu)造，一般制成球狀顆粒。多孔、孔隙區(qū)大，內(nèi)水體積Vi要大；親水；惰性；穩(wěn)定；色譜性能好。（Sephadex）: 耐壓性與凝膠型號有關(guān)Gel勺定義：Gel勺規(guī)定：交聯(lián)葡聚糖（一）構(gòu)造骨架：葡聚糖（dextran）主鍵：a-1，6糖苷鍵（約95%）分支：a-1，3糖苷鍵（約5%）交聯(lián)劑：環(huán)氧氯丙烷，以醚鍵交聯(lián)控制葡聚糖與交聯(lián)劑比例可制造不同孔徑凝膠G - X可體現(xiàn)型號，X從10-200其數(shù)字體現(xiàn)：10g干膠勺吸水量mL（二）穩(wěn)定性1、化學(xué)性質(zhì)：較穩(wěn)定其穩(wěn)定