發(fā)酵產(chǎn)品的分離純化

關(guān)于發(fā)酵產(chǎn)品的分離純化第1頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)生物下游加工過程概述一、生物下游加工過程第2頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三1.基本定義：生物下游加工過程生物化工產(chǎn)品通過微生物發(fā)酵過程、酶反應(yīng)過程或動(dòng)植物細(xì)胞大量培養(yǎng)獲得培養(yǎng)液，從上述培養(yǎng)液中分離、精制有關(guān)產(chǎn)品的過程為生物下游加工過程第3頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三生化分離工程根據(jù)分離過程原理（物理化學(xué)、化工原理、傳遞過程等）來研究分離過程的開發(fā)和設(shè)計(jì)中遇到的一些帶有共性的技術(shù)問題的學(xué)科第4頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三2.生化產(chǎn)品的類型2.1按用途分類食品類農(nóng)業(yè)用產(chǎn)品醫(yī)用類產(chǎn)品生物試劑類第5頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三2.2按分子量大小分類分子量<1000Da：抗生素、有機(jī)酸、氨基酸、多肽類等分子量>1000Da：酶、抗原、抗體、多肽、蛋白質(zhì)類第6頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三2.3按發(fā)酵時(shí)目的產(chǎn)物所在的位置分類

cell內(nèi)：胰島素、白細(xì)胞介素、干擾素、重組蛋白質(zhì)

cell外：抗生素（青霉素、紅霉素）、胞外酶（α-淀粉酶）等第7頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三3.生物下游加工過程的重要性1)、生化產(chǎn)品的必經(jīng)的過程2)、中藥現(xiàn)代化的重要技術(shù)平臺(tái)3)、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵技術(shù)之一第8頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三4.生物下游加工過程工程的研究?jī)?nèi)容可分為：（1）確立最佳的分離方法（2）確定最佳的分離工藝流程和操作條件（3）分離設(shè)備的選型和設(shè)計(jì)第9頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三二、生物下游加工過程的特點(diǎn)1.培養(yǎng)液成分復(fù)雜2.目標(biāo)物質(zhì)含量低，而雜質(zhì)濃度高第10頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三

幾種典型產(chǎn)品發(fā)酵液的濃度產(chǎn)品典型濃度/（g/L）單克隆抗體0.5酶20抗生素25有機(jī)酸100氨基酸100第11頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三3.目標(biāo)物質(zhì)穩(wěn)定性差4.下游加工過程有彈性5.注意生物安全性第12頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三三、生物下游加工過程的一般流程

酶第13頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三例子：紫杉醇的純化過程簡(jiǎn)介紅豆衫樹皮萃取預(yù)處理層析紫杉醇第14頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三

蛋白質(zhì)的分離純化技術(shù)第二節(jié)產(chǎn)品的分離純化第15頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三概述影響蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的因素蛋白質(zhì)的分離提純技術(shù)小結(jié)第16頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三蛋白質(zhì)是一類重要的生物大分子，英文名稱protein，字源出自希臘文Προτο,它有“最原初的”、“第一重要”的意思第17頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三分離蛋白質(zhì)的目的研究蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、組成和某些物理化學(xué)性質(zhì)，需要純的均一的蛋白質(zhì)樣品。研究蛋白質(zhì)的生物功能，需要純品保持它的天然構(gòu)象。制藥工業(yè)中，需要把某種特殊功能的蛋白質(zhì)提純到規(guī)定的要求，特別是要把干擾或拮抗性質(zhì)的成分除去。第18頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三影響蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的因素溫度蛋白酶緩沖溶液搖動(dòng)剪切高壓第19頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三蛋白質(zhì)的提取與純化技術(shù)蛋白質(zhì)的提取蛋白質(zhì)的分離純化第20頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三提?。喊训鞍踪|(zhì)從原來的組織或細(xì)胞中以溶解的狀態(tài)釋放出來，保持天然狀態(tài)。分離純化：將所要的蛋白質(zhì)與其他雜蛋白分離開來。第21頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三蛋白質(zhì)的提取a.水溶液提取b.有機(jī)溶劑提取第22頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三水溶液提取應(yīng)注意的因素:鹽濃度pH值溫度對(duì)提取物的保護(hù)表面活性劑第23頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三鹽濃度稀濃度可以促進(jìn)蛋白質(zhì)的溶解,同時(shí)稀鹽溶液因鹽離子與蛋白質(zhì)部分結(jié)合,具有保護(hù)蛋白質(zhì)不易變性的優(yōu)點(diǎn),因此在提取時(shí)加入少量NaCl等中性鹽,一般濃度為0.15mol/l為宜.第24頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三pH值蛋白質(zhì)是具有等電點(diǎn)的兩性電解質(zhì),提取液的pH值應(yīng)選擇在偏離等電點(diǎn)兩側(cè)的pH范圍內(nèi).第25頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三蛋白質(zhì)的分離純化根據(jù)蛋白質(zhì)溶解度不同的分離方法根據(jù)蛋白質(zhì)分子大小差別的分離方法根據(jù)蛋白質(zhì)帶電性質(zhì)進(jìn)行分離根據(jù)配體特異性的分離方法其它第26頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三蛋白質(zhì)溶解度不同的分離方法蛋白質(zhì)的鹽析(根據(jù)不同蛋白質(zhì)在一定濃度鹽溶液中溶解度降低程度不同達(dá)到彼此分離的方法)等電點(diǎn)沉淀法(各種蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)有差別,利用調(diào)節(jié)溶液pH達(dá)到某一蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)使之沉淀)低溫有機(jī)溶劑沉淀法(利用與水可混合的有機(jī)溶劑降低溶液的介電常數(shù),導(dǎo)致蛋白質(zhì)溶解度降低而析出)第27頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三根據(jù)蛋白質(zhì)分子大小的差別的分離方法透析與超濾(透析法:利用半透膜將分子大小不同的蛋白質(zhì)分開)(超濾法:利用高壓力或離心力強(qiáng)使水及小分子物質(zhì)通過半透膜,而蛋白質(zhì)大分子被截留在膜上,達(dá)到分離)凝膠過濾(利用凝膠顆粒為固定相,小分子物質(zhì)能進(jìn)入顆粒內(nèi)部,而大分子卻排阻在外,當(dāng)混合液通過凝膠柱,溶液中的物質(zhì)就按不同分子量大小篩分開了)第28頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三凝膠過濾原理第29頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三

兩組分的凝膠層析分離及洗脫曲線第30頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三根據(jù)蛋白質(zhì)帶電性質(zhì)進(jìn)行分離電泳法(各種蛋白質(zhì)在同一pH條件下,因分子量和電荷數(shù)的不同而在電場(chǎng)中的遷移率不同而得以分開)離子交換層析(當(dāng)被分離的蛋白質(zhì)溶液流經(jīng)離子交換層析柱時(shí),帶有與離子交換劑相反的蛋白質(zhì)被吸附在離子交換劑上,隨后,通過改變pH或離子強(qiáng)度使吸附的蛋白質(zhì)洗脫下來)第31頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三根據(jù)配體特異性的分離方法

親和色譜法(利用生物分子間所具有的專一而又可逆的親和力而使生物分子分離純化)第32頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三第33頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三親和層析是最有效的生物活性物質(zhì)純化方法，它對(duì)生物分子選擇性的吸附和分離，可以取得很高的純化倍數(shù)。此外蛋白在純化過程中得到濃縮，結(jié)合到親和配基后，性質(zhì)更加穩(wěn)定，其結(jié)果提高了活性回收率。此外它可以減少純化步驟，縮短純化時(shí)間，對(duì)不穩(wěn)定蛋白的純化十分有利。第34頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三其它擴(kuò)張床吸附吸附介質(zhì)顆粒在向上流動(dòng)的上清的作用下擴(kuò)張起來，上清中的目標(biāo)蛋白被吸附于介質(zhì)上，而細(xì)胞和其碎片將通過柱子而流出去，而洗脫目標(biāo)蛋白時(shí)從相反方向?qū)⑽浇橘|(zhì)壓緊，再用洗脫緩沖液將目標(biāo)蛋白洗下來。通過擴(kuò)張床吸附技術(shù)可大大減少上清的處理時(shí)間。第35頁，共38頁，2023年，2月20日，星期三小結(jié)蛋白質(zhì)的純化無固定的模式，不同的蛋白質(zhì)有不同的