生物工业下游技术复习要点.docx
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生物工业下游技术复习要点.docx
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生物工业下游技术复习要点
生物工业下游技术复习要点
第一章绪论
1.下游技术:
对于由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业生产过程获得的生物源料,经提取分离、加工并精制目的成分,最终使其成为产品的技术,通常称为下游技术,也称为下游工程或下游加工过程。
生化分离工程:
生物化工产品通过微生物发酵过程、酶反应过程或动植物细胞大量培养获得,从上述发酵液、反应液或培养液中分离、精制有关产品的过程.
2.生物工业下游技术一般工艺过程
3.生物工程下游技术大致可分为4个阶段:
(1)预处理和固液分离:
固液分离以除去发酵液中的不溶性固形物杂质和菌体细胞。
过滤和离心相比,无论是投资费用还是运转费用,前者都要小得多,因而首选方法应是过滤。
(2)提取(初步分离):
目的是除去与产物性质差异较大的杂质,是目的产物要求有较大浓缩比的过程。
(3)精制(高度纯化):
目的是去除与产物的物理化学性质比较接近的杂质。
通常采用色谱分离,结晶特别是重结晶。
(4)成品制作:
成品形式与产品的最终用途有关,有液态产品也有固态产品,美观的产品形态也是产品档次的一个标志。
4.清洁生产(CleanerProduction):
是指将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中,以期减少对人类和环境的风险。
它包括三方面内容,即清洁生产工艺(技术)、清洁产品、清洁能源。
清洁生产工艺是生产全过程控制工艺,包括节约原材料和能源,淘汰有毒害的原材料,并在全部排放物和废物离开生产过程以前,尽最大可能减少它们的排放量和毒性,对必须排放的污染物实行综合利用,使废物资源化。
第二章下游技术的理论基础
1.分类:
以物理学过程为基础的分离操作,大致可分为以下三类,
(1)平衡分离过程:
建立在相平衡关系上的。
利用相的组成差别进行混合物体系的分离。
(2)拟平衡(速度差)分离操作:
在混合物体系本身所占有的空间之外,加一个能引起物质分离的势能场,在它的作用下,形成分离场。
(3)非平衡分离操作:
1、2以外均划归其中,利用物质移动速度差和广义的、基于“屏蔽效应”的分离操作。
2.下游技术中的生物学过程
(一)特异性相互作用(锁钥关系)
生物分离过程的作用特征是生物高分子的特异性相互作用。
生物高分子能分辨特定物质,再与其可逆性结合,这种现象是非常排他性的、特异性的结合。
具有特异性相互作用的高分子主要有:
酶、抗体、植物凝血素、抗生物素蛋白等结合性蛋白、肝素、明胶、核苷酸等。
(1)离子间的相互作用:
氨基酸侧链的电荷引起的静电作用
(2)氢键结合:
配体含或原子,能和结合部位之间形成氢键
(3)硫水性相互作用:
配体上的非极性基团与结合部位侧面的非极性部分存在硫水性相互作用
(4)对金属原子配位:
结合部位的一部分和配体的一部分在同一金属上配位
(5)弱共价键结合:
醛基和羟基间形成半缩醛可逆性结合作用(除共价结合外)
(二)亲和色谱(AffinityChromatography)
利用某些生物物质之间特异的亲和力进行选择性分离的色谱技术。
第三章发酵液预处理
1.预处理的目的:
分离菌体和其他悬浮颗粒,除去部分可溶性杂质和改变滤液的性质,以利于提取和精制后继各工序的顺利进行。
(一)微生物发酵液的特性
①发酵产物浓度较低,大多为1%一10%,悬浮液中大部分是水;
②悬浮物颗粒小,相对密度与液相相差不大;
③固体粒子可压缩性大;
④液相粘度大,大多为非牛顿型流体;
⑤性质不稳定,随时间变化,如易受空气氧化、微生物污染、蛋白酶水解等作用的影响。
这些特性使得发酵液的过滤与分离相当困难。
(二)改善发酵液过滤特性的物理化学方法
通过对发酵液进行适当的预处理,即可改善其流体性能,降低滤饼比阻,提高过滤与分离的速率。
有关改善发酵液过滤特性的物理化学方法有:
调酸(等电点)、热处理、电解质处理、添加凝聚剂、添加表面活性物质、添加反应剂、冷冻-解冻及添加助滤剂等。
(三)凝聚
凝聚:
指在电解质作用下,由于胶粒之间双电层电排斥作用降低,电位下降,而使胶体体系不稳
定的现象。
凝聚值:
使胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度。
反离子的价数越高,该值就越小,即凝聚能力越强。
阳离子对带负电荷的胶粒凝聚能力的次序:
Al3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+
常用的凝聚剂电解质有:
硫酸铝Al2(SO4)3•18H2O(明矾);氯化铝AlCl3•6H2O;三氯化铁FeCl3;
硫酸亚铁FeSO4·7H2O;石灰;ZnSO4;MgCO3
(四)絮凝
絮凝:
指在某些高分子絮凝剂存在下,基于桥架作用,使胶粒形成较大絮凝团的过程。
絮凝剂:
是一种能溶于水的高分子聚合物,其相对分子质量可高达数万至一千万以上,它们具有长链状结构,其链节上含有许多活性官能团,包括带电荷的阴离子或阳离子基团以及不带电荷的非离子型基团。
它们通过静电引力、范德华引力或氢键的作用,强烈地吸附在胶粒的表面。
当一个高分子聚合物的许多链节分别吸附在不同的胶粒表面上,产生桥架联结时,就形成了较大的絮团,这就是絮凝作用。
工业上使用的絮凝剂:
1)有机高分子聚合物,如聚丙烯酰胺类衍生物、聚苯乙烯类衍生物;
2)无机高分子聚合物,如聚合铝盐、聚合铁盐等;
3)天然有机高分子絮凝剂,如聚糖类胶粘物、海藻酸钠、明胶、骨胶、壳多糖、脱乙酰壳多糖等。
目前最常见的高分子聚合物絮凝剂:
有机合成的聚丙烯酰胺(polyacrylamide)类衍生物
根据活性基团在水中解离情况不同,可分为三类:
非离子型;阴离子型(含有羧基);阳离子型(含有胺基)
(五)杂蛋白的去除方法
1.酸碱调节,使蛋白质与盐或离子形成沉淀
在酸性溶液中,蛋白质与一些阴离子,如三氯乙酸盐、水杨酸盐、钨酸盐、苦味酸盐、鞣酸盐、过氯酸盐等形成沉淀;在碱性溶液中,蛋白质与一些阳离子,如Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+和Pb2+等形成沉淀。
由于羧基的电离度比氨基大,故蛋白质的酸性性质通常强于碱性,因而很多蛋白质的等电点都在酸性范围内(pH4.0-5.5)。
但单靠调节pH至等电点的办法不能将大部分蛋白质除去。
2.变性法
加热(最常用);大幅度调节pH值;加酒精、丙酮等有机溶剂或表面活性剂等。
3.吸附法
加入某些吸附剂或沉淀剂吸附杂蛋白质而除去。
第四章细胞破碎
1.细胞破碎(Cellrupture):
是指利用外力破坏细胞膜和细胞壁,使细胞内物质包括目的产物成分释放出来的技术。
2.细菌破碎的主要阻力来自于肽聚糖的网状结构,网状结构越致密,破碎的难度越大,革兰氏阴性细菌网状结构不及革兰氏阳性细菌的坚固;酵母细胞壁破碎的阻力也主要决定于壁结构交联的紧密程度和它的厚度;由于真菌细胞壁中含有几丁质或纤维素的纤维状结构,其强度比细菌和酵母菌的细胞壁有所提高。
主要阻力来自于壁强度和聚合物网状结构。
3.常用破碎方法举例
(1)珠磨法(Beadmill)
原理:
进入珠磨机的细胞悬浮液与极细的玻璃小珠、石英砂、氧化铝等研磨剂(直径小于1mm)一起快速搅拌或研磨,研磨剂、珠子与细胞之间的互相剪切、碰撞,使细胞破碎,释放出内含物。
在珠液分离器的协助下,珠子被滞留在破碎室内,浆液流出从而实现连续操作。
破碎中产生的热量一般采用夹套冷却的方式带走。
实验室规模的细胞破碎设备有Mickle高速组织捣碎机、Braun匀浆器;中试规模的细胞破碎可采用胶质磨处理;在工业规模中,可采用高速珠磨机(瑞士WAB公司和德国西门子机械公司制造)。
珠磨法的破碎率一般控制在80%以下:
降低能耗、减少大分子目的产物的失活、减少由于高破碎率产生的细胞小碎片不易分离而给后续操作带来的困难。
(2)高压匀浆法(High-pressurehomogenization)——大规模细胞破碎的常用方法
原理:
利用高压使细胞悬浮液通过针形阀,由于突然减压和高速冲击撞击环使细胞破碎。
细胞悬浮液自高压室针形阀喷出时,每秒速度高达几百米,高速喷出的浆液又射到静止的撞击环上,被迫改变方向从出口管流出。
细胞在这一系列高速运动过程中经历了剪切、碰撞及由高压到常压的变化,从而造成细胞破碎。
不宜采用高压匀浆法:
易造成堵塞的团状或丝状真菌,较小的革兰氏阳性菌,含有包含体的基因工程菌(因包含体坚硬,易损伤匀浆阀)。
在工业规模的细胞破碎中,对于酵母等难破碎的及高浓度的细胞,常采用多次循环的操作方法。
优点:
操作参数少,易确定;适合大规模操作(与珠磨法比)
缺点:
需换热器冷却;常需循环多次;应用菌类范围受限制
4.破碎率的测定
1)直接测定法
对于破碎前的细胞,可利用显微镜或电子计数直接计数。
器采用染色的方法把破碎的细胞与未破碎的细胞区别开来。
如破碎的革兰氏阳性菌可染成革兰氏阴性菌的颜色;采用革兰氏染色法染色酵母破碎液,完整的细胞呈紫色,而受损害的细胞呈亮红色。
2)目的产物测定法
将破碎后的细胞悬浮液离心分离细胞碎片,测定上清液中目的产物(如蛋白质或酶)的含量或活性,并与100%破碎率所获得的标准数值比较,计算其破碎率。
3)导电率测定法
细胞破碎后,大量带电荷的内含物被释放到水相,使导电率上升。
第五章萃取技术
1.萃取是利用溶质在互不混溶的两相之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的技术。
2.萃取方式和理论得率的计算
第六章超临界流体萃取
SC-CO2萃取:
利用超临界流体在其临界温度和压力以上时的状态具有强溶解能力的特性,从自然产品中提取各种有效成分,再通过减压或降温使其释放出来的过程。
当然,对应压力范围局部所得到的萃取物不可能是单一的,但可以控制条件得到得到最纯比例的混合成分,然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体,被萃取物质则完全或基本析出,从而达到分离提取的目的,所以其实是由萃取和分离组合而成的。
第七章双水相萃取技术
1.萃取原理:
许多蛋白质都有极强的亲水性,不溶于有机溶剂;蛋白质在有机溶剂相中易变性失活。
值得注意的是溶液的分相不一定完全依赖于有机溶剂,在一定条件下,水相也可以形成两相甚至多相。
于是有可能将水溶性的酶、蛋白质等生物活性物质从一个水相转移到另一水相中,从而完成分离任务。
2.在生化过工程中得到广泛使用的双水相体系有:
聚乙二醇(PEG)/葡聚糖(Dex)体系,PEG/盐等体系。
第八章反胶团萃取
1.反胶团是表面活性剂分子溶于非极性溶剂中自发形成的聚集体,其中表面活性剂的极性头朝内而非极性头朝外与有机溶剂接触。
胶团内可溶解少量水而形成微型水池。
反胶团溶液是宏观上透明均一的热力学稳定体系。
2.反胶团的制备方法:
1)液液接触(相转移)法:
即将含蛋白质的水相与含表面活性剂的有机相接触,缓慢搅拌。
2)注入法:
将含有蛋白质的水溶液直接注入到含有表面活性剂的非极性有机溶剂中去。
这种方法的过程较快并可控制反胶团的平均直径和含水量。
3)溶解法:
对非水溶性蛋白质可用该法。
将含有反胶团(W=3~30)的有机溶液与蛋白质固体粉末一起搅拌,使蛋白质进入反胶团中,该法所需时间较长。
含蛋白质的反胶团也是稳定的。
3.反胶团的萃取原理
1)反胶团萃取是有机相-水相间的分配萃取;2)是从主体水相向溶解于有机溶剂相中反胶团微水相中的分配萃取;3)同时也是一个浓缩操作;4)改变水相条件可实现反萃取。
第九章电泳技术
1.电泳:
是指带电粒子在电场中向与其自身带相反电荷
的电极移动的现象。
电泳决定于环绕每个离子的离子雾中的扩散双电层,离子尺寸越大、溶液中的离子强度越高时,电泳现象变得越明显。
因此,电泳现象中的表面电势和双电层因素起着决定性的作用。
2.基本原理:
蛋白质、核酸、多糖等常以颗粒分散在溶液中,它们的净电荷取决于介质的H+浓度或与其它大分子的相互作用。
带电粒子在电场中的迁移方式主要依据分子尺寸大小和形状、分子所带电荷或分子的生物学与化学特性。
第十章膜分离过程
1.按膜的结构分类
1)对称膜:
结构与方向无关;2)非对称膜:
由分离层(薄而致密)和多孔支撑层组成。
分离层为活性膜,孔径大小和表皮的性质决定了分离特性,厚度决定传递速度,分离操作时,该层必须朝向待浓缩的原溶液。
3)复合膜:
选择性膜层沉积于具有微孔的底膜表面上。
其性能不仅决定于有选择性的表面薄层,而且受微孔支撑结构、孔径、孔分布和多孔率的影响。
2.膜的制备:
相转化制膜工艺相转化是指将均质的制膜液通过溶剂的挥发或向溶液加入非溶剂或加热制膜液,使液相转变为固相的过程。
相转化制膜工艺中最重要的方法是L—S型制膜法。
它是由加拿大人劳勃(S.Leob)和索里拉金(S.Sourirajan)发明的,并首先用于制造醋酸纤维素膜。
3.相转化制膜过程:
制备浇铸液;在适宜的支持物上把浇铸液铺开;控制温度和湿度蒸发一部分溶剂;凝胶形成;热处理(退火)。
4.复合制膜工艺:
由L—S法制的膜,起分离作用的仅是接触空气的极薄一层,称为表面致密层。
它的厚度约0.25~1μm,相当于总厚度的1/100左右。
理论研究表明可知,膜的透过速率与膜的厚度成反比。
而用L—S法制备表面层小于0.1μm的膜极为困难。
为此,发展了复合制膜工艺,其方框图如图3所示。
5.膜分离过程的基本传质形式
(a)被动传递:
为热力学“下坡”过程,其中膜的作用就像是一物理的平板屏障。
所有通过膜的组分均以化学势梯度为推动力,可以是膜两侧的压力差、浓度差或电势差。
(b)促进传递:
各组分通过膜的推动力仍是膜两侧的化学势梯度。
组分由特定的载体带人膜中,具有高选择性的被动传递。
(c)主动传递:
推动力是由膜内某化学反应提供,主要存在于生命膜。
u’A、u’’A分别表示A物质在膜两侧的化学势
6.浓差极化:
在膜分离操作中,所有溶质均被透过液传送到膜表面上,不能完全透过膜的溶质受到膜的截留作用,在膜表面附近浓度升高。
这种在膜表面附近浓度高于主体浓度的现象称为浓度极化或浓差极化(concentrationpolarization)。
7、浓差极化特性:
1)它是一个可逆过程。
只有在膜过程运行中产生存在,停止运行,浓差极化逐渐消失;2)它与操作条件相关,可通过降低膜两侧压差,减小料液中溶质浓度,改善膜面流体力学条件,来减轻浓差极化程度,提高膜的透过流量。
8.膜污染(membranefouling)
污染:
膜在使用中,尽管操作条件保持不变,但通量仍逐渐降低的现象。
(1)造成膜污染的原因:
凝胶极化引起的凝胶层;溶质在膜表面的吸附层;膜孔堵塞;膜孔内的溶质吸附。
(2)膜污染的处理
①物理清洗方法:
加海绵球,增大流速,逆洗,脉冲流动,超声波
②化学清洗方法:
起溶解作用的物质:
酸、碱、酶、螯合剂,表面活性剂;起切断离子结合作用的方法:
改变离子强度、pH、电位;起氧化作用的物质:
过氧化氢、次氯酸盐;起渗透作用的物质:
磷酸盐、聚磷酸盐
9.膜组件
膜组件的结构及型式取决于膜的形状,工业上应用的膜组件主要有中空纤维式、管式、螺旋卷式、板框式等四种型式。
管式和中空纤维式组件也可以分为内压式和外压式两种。
10.超滤(Ultrafiltration):
是指能截留相对分子在500以上的高分子的膜分离过程。
原理:
溶液在压力差的作用下,溶剂和小于膜孔径的溶质由膜透过,而大于膜孔径的溶质则被截留,从而达到溶液的净化、分离和浓缩。
11.反渗透(RO或HF):
是一种高压、高性能的技术。
适用于海水脱盐、低分子量化合物浓缩、废污清洁等过程。
12.微孔过滤技术(Microfiltration):
主要用于分离流体中尺寸为0.1~10um的微生物和微粒子,以达到净化、分离和浓缩的目的。
13.纳米过滤(NF):
是介于超滤和反渗透之间,以压力差为推动力,从溶液中分离出300~1000相对分子质量物质的膜分离过程。
第十一章液膜分离
1.液膜的分类
可大致将液膜分为三类,及整体也膜,支持液膜和乳化液膜。
整体液膜主要用于载体的开发和基础性研究上,如分离机制、传递速度和载体选择性等。
进行工业性应用研究的主要是乳化液膜,其次是支持夜膜。
2.液膜的组成
膜溶剂:
有机溶剂或水,构成膜的基体;表面活性剂:
控制液膜的稳定性;流动载体:
提高膜的选择性,实现分离的关键因素;膜增强剂:
增加膜的稳定性
—般而言,膜相中表面活性剂占1%一5%,流动载体(萃取剂)占1%—5%,90%左右是膜溶剂。
(1)膜溶剂
使用较多的膜溶剂是高分子烷烃、异烷烃类物质,它是膜相的基体物质。
较理想的膜溶剂通常有以下几个特点:
a.能保持操作过程中的稳定性。
有一定的粘度于内外水相。
b.有良好的溶解性。
优先溶解欲提取的物质,而对杂质的溶解越少越好,同时对膜相中的其他组分也有较好的互溶性。
c.膜溶剂与水应有一定密度差。
利于膜相与料液的分离
(2)表面活性剂
它是液膜技术中稳定油水分界面的最重要的组分,液膜的稳定性、渗透速度、分离效率和膜相与内水相分离后的循环有直接关系,表面活性剂的选择是个重要问题。
(3)流动载体
它能对欲提取的物质进行选择性迁移,因此对选择性和膜的通量起决定性作用。
事实上它常常是某种萃取剂。
(4)膜增强剂
起增加膜的稳定性作用。
分离操作时要求膜不过早破裂;在破乳时液膜层容易破碎,以利于膜相与内水相的分离。
3.与生物膜的相似性
液膜与生物膜在结构上有许多相似之处。
含有表面活性剂的膜溶剂相当于生物膜的类脂体;而液膜中的流动载体即相当于生物膜中的蛋白质载体。
第十二章离子交换分离技术
1.离子交换树脂:
是一种不溶于酸、碱和有机溶剂的固态高分子材料。
它的化学稳定性良好,且有一定孔隙度。
其巨大的分子可以分成两部分:
一部分是不能移动的,多价的高分子基团,构成树脂的骨架,使树脂具有上述的空隙度和化学稳定的性质;另一部分是可移动的离子,称为活性离子,它在树脂的骨架中进进出出,就发生离子交换现象。
或者说,其结构由三部分组成①不溶性的三维空间网状骨架;②连接在骨架上的官能团;③官能团所带的相反电荷的可交换离子。
2.离子交换树脂分类
(1)强酸性阳离子树脂:
这类树脂含有强酸性基团,如磺酸基—SO3H。
能在溶液中离解H+而呈强酸性。
强酸性树脂的离解能力很强,在酸性或碱性溶液中都能离解和产生离子交换作用,因此使用时的pH没有限制。
以磷酸基一PO(OH)2和次磷酸基一PHO(OH)作为活性基团的树脂具有中等强度的酸性。
树脂在使用一段时间后,要进行再生处理,即用化学药品使树脂的官能团回复原来状态再次使用。
强酸性阳离子树脂是用强酸进行再生处理。
(2)弱酸性阳离子树脂:
这类树脂含有弱酸性基团,如羧基—COOH、酚羟基—OH,能在水中离解出H+而呈弱酸性。
只能在碱性、中性或微酸性溶液中发挥作用(羧基pH>6,酚羟基PH>9)。
这类树脂也是用酸进行再生。
(3)强碱性阴离子树脂:
这类树脂含有强碱性基团,如季铵基—NR3OH,能在水中离解出—OH-而呈碱性,离解性很强,使用的pH范围没有限制,再生一般用强碱。
特性:
淡黄色的球状颗粒;对强酸根和弱酸根都能交换;对酸碱氧化剂及某些有机溶剂都比较稳定;在酸性、碱性溶液中都能使用,交换容量不受溶液中pH值影响。
(4)弱碱性阴离子树脂:
这类树脂含有弱碱性基团,如伯胺基(—NH2)、仲胺基(—NHR)或叔胺基(—NR2),此类树脂的交换能力受酸度的影响较大。
离解能力较弱,只能在低pH值下工作,可用弱碱再生。
3.树脂的命名
根据离子交换树脂官能团的性质,将其分为强酸、弱酸、强碱、弱碱、整合、两性及氧化还原等7类。
规定如下:
离子交换树脂的全名由分类名称、骨架(或基团)名称、基本名称(离子交换树脂)排列组成。
由于氧化还原树脂与离子交换树脂的特性不同.故在命名的排列上也有不同,其命名由基本名称、骨架名称、分类名称和树脂两字排列组成。
凡属酸性的应在基本名称前加一“阳”字;凡属碱性的,在基本名称前加一“阴”字。
离子交换树脂的型号由3位阿拉伯数字组成。
第1位数字代表产品的分类,第2位数字代表骨架结构的差异,第3位数字为顺序号,用以区别基团、交联剂等的不同。
为了区别凝胶型和大孔型离子交换树脂,在全名前加“D”表示大孔型树脂。
凝胶型树脂,在型号后面用“x”号联接阿拉伯数字,表示交联度。
国内生产的树脂仍沿用习惯命名。
4.交换容量:
它用单位质量干树脂或单位体积湿树脂所能吸附的1价离子的毫摩尔数来表示。
单位:
mmol/mLmmol/g
例:
称取1g干树脂,置于250mL锥形瓶中,准确加入0.1mol.L-1NaOH标准溶液100mL,塞紧后振荡,放置过夜,移取上层清液25mL,以酚酞为指示剂,用0.1mol.L-1HCl标液12.5mL滴定至红色消失,计算树脂交换容量。
5.影响交换速度的因素
(1)树脂颗粒:
离子的外扩散速度与树脂颗粒大小成反比,而粒子的内部扩散速度与粒径倒数的高次方成正比,粒度减少,交换速度加快。
(2)树脂的交联度:
交联度降低,树脂易膨胀,树脂内扩散较容易,交换速度提高。
(3)溶液流速:
外扩散随溶液过柱流速的增加而增加,内扩散基本不受其影响。
(4)溶液浓度:
溶液中离子浓度低,对外扩散速度影响较大,对内扩散影响较小;离子浓度较高,对内扩散影响较大,对外扩散影响较小。
(5)温度:
溶液的温度提高,扩散速度加快。
(6)离子大小:
大分子受空间阻碍,在树脂内的扩散速度特别慢。
小离子快。
(7)离子的化合价;离子与树脂骨架间存在库仑引力,化合价越高,扩散越慢。
6.离子交换树脂的工作过程:
(1)树脂预处理:
去除未参与聚合反应的低、高分子成分的分解产物,铁、铜、铝等金属物质及灰尘;装柱,去离子水浸泡12h,2-3倍10%食盐水浸泡4h;水洗,酸、碱处理,调pH。
(2)上柱交换:
装柱:
树脂洗至中性后借助水的重力使树脂自然沉积,避免夹杂气泡现象。
装柱是关键,可采用正上柱或倒上柱,柱上树脂分三层:
已交、交换、未交。
交换带逐渐下移,达底部称漏出点。
交换带一般0.2—1m。
离子浓度高、操作温度低、料液流速高、树脂老化等都会使交换带加宽,不利;应控制,但有限。
装样交换:
装样前,柱要预饱和
(3)洗脱:
洗脱一般采取分步淋洗或梯度淋洗,其中分步洗脱,是指先采用洗脱能力较弱的溶液,使易洗脱组分流出,然后依次使用洗脱能力更强的溶液,洗脱较难洗脱的组分。
实质:
用亲和力更大的离子取代产物。
生物大分子分离纯化有两种方式:
①“正吸附”,产物离子化,被交换。
优点是目的产物纯度高,可浓缩,宜处理浓度低、量大的溶液;②“负吸附”。
吸附杂质。
宜处理浓度高溶液;产物纯度不高,不浓缩。
(4)树脂的再生:
交换吸附的逆反应。
水洗,再生剂再生,清水洗至需PH值。
钠型强酸性树脂用NaCI再生;氢型强酸性树脂用强酸再生;氯型强碱性阴树脂主要用NaCI溶液再生;羟型强碱性阴树脂用Na0H溶液再生。
恢复程度为70%一80%。
第十三章色谱分离
1.色谱分离(chromatography):
以试样组分在固定相和流动相间的溶解、吸附、分配、离子交换或其他亲和作用的差异为依据而建立起来的各种分离分析方法称色谱法。
也称为色层分离或层析分离,在分析检测中则常称为色谱分析。
它是一种物理的分离方法。
2.亲和色谱:
是专门用于纯化生物大分子的色谱分离技术,它是基于固定相的配基与生物分子间的特殊生物亲和能力的不同来进行相互分离的。
(1)基本原理:
亲和色谱是应用生物高分子物质能与相应专一配基分子可逆结合的原理,将配基通过共价键牢固地结合于固相载体上制得亲和吸附系统。
生物分子上具有特定构
象的结构域与配体的相应区域结合,具有高度的特异性和亲和力。
(2)亲和色谱的基本过程:
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