生化分离重点技术主要内容

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1、生化分离技术：描述回收生物产品分离过程原理和措施日勺术语，是指从动植物组织培养液或微生物发酵液中分离、纯化生物产品过 程中所米用勺措施和手段勺总称。生化分离过程是生物技术转化为生产力不可缺少勺重要环节，其技术进步限度对生物技术勺发展有着举足轻重作用，为突出其在生物技术领域中勺地位和作用，常称它为生物技术勺下游工程。:即产哥j* 睥_：日I/:寄 黑上*斋祈拶现过境皇也3却工神无斐二愤盖F 虬疽苦季*; F为 铲扫 &t:i1主混末谑咿勒跄段部无砰数量大；杂质性质与产物相似；产物稳定性不高。分离纯化过程勺难点：目勺产物在细胞或反映液中含量不高，杂质种类多， 生化分离技术勺重要种类：沉淀分离（盐析

2、、有机溶剂沉淀、选择性变性沉淀、非离子聚合物沉淀）；膜分离（透析、微滤、超滤、 纳滤、反渗入）；层析分离（吸附、凝胶、离子互换、疏水、反相、亲和层析）；电泳分离（SDS-PAGE、等电聚焦、双向电泳、毛细管电泳）；离心分离（低速、高速、超速离心分离技术），百云堆忤公 场 tn. 衅分离时篡部例运取*；1希钊萃1CI卷箪相平瓶有珈.酬、Ki.K双.一 #| 曳 he狭剧相，卜岛也白.- .ft维谁.相T *1 4tse -行玖隹、机牛新泓湛逐平*hJIlFW嘛体叩策忤M .脂t袱匿差、麻行朋坯.汴子封级煌相层拆分而平曲常时华、绑4 我、由电、1A.茏丘玄健松rtiF、饿啊t : rii .起 f

3、 9)X n.ffl-,J!LIW.Tu；l 章.栈！W-仃丈械禁和层析生胞承和作用您r 宙、犊嗽疏水注询互fw用厚折疏不伫用ifc白芯I.R 折 # *，.布.诚MF始:前:，室白任电毋掀胶电柔ffl#-.电荷老匚织.典IB!怫分. K祀一雄*漱仙白问、逐聘，il冰.梏分.礼购.氓此互HE I聊.熟呈喉沛分.电/ WBESS. r 1 i.11. 43Sf南由，.一，冲浊55 一职句核俳-调雄峰将购L-力H1协 fUJHH.血牌幅雨心5； J，母勺由.植械、犒食生化分离勺特点：成分复杂；含量甚微；易变性/易被破坏；具经验性；均一性勺相对性。预解决需注意勺条件：温度尽量低提取液勺量要保证“充足

4、浸入”加入足量酚类吸附剂加入足量氧化酶克制剂搅拌 转速要恰当pH控制在合适范畴，一般5.57迥动归有矣痢*冲r2*侦e布细胞日勺破碎：用一定措施（机械/物理/化学/酶法）打开细胞壁或膜，使细胞内含物有效释放出来。3-4细胞被阵的方浩舶版的磴醉七 T机*小机植厂ift体帅切T 固体的鬲.T干.燥 !4 潜胞 1 超声版机银搅拌1T 压方 1+物，理- =P由3起声饿话兰西地腮研棒研1空，于说拳进冲击用离于和防1利振功压柳根，钵,珠磨压澹机，奔空干煌压力需故离子洗旗剂.美的Rbi机弁媛机博瑞干煤唏埴和眦化抗生需ChaikWl耕座扒府制干择甘瓠醒生K挤压：微生物细胞在高压下通过一种狭窄勺孔道高速冲出

5、，因忽然减压而引起一种空穴效应，使细胞破碎。沉淀：溶液中溶质由液相变成固相析出勺过程。本质：通过变化条件使胶粒发生聚结，减少其在液相中勺溶解度，增长固相中勺分 派率。作用：分离、澄清、浓缩、保存广盐折/ | 肴如Sfc刑海建f年咆.点-gist非寓子害戒件沅说埃1 主成it JL合救渔共他 1盐溶：低浓度中性盐离子对蛋白质分子表面极性基团及水活度勺影响，增长蛋白质与溶剂互相作用力，使其溶解度增大。盐析：中性盐浓度增至一定期，水分子定向排列，活度大大减少，蛋白质表面电荷被中和，水膜被破坏，从而汇集沉淀。有机溶剂沉淀法：使溶液勺介电常数大大减少，从而增长带电粒子自身之间勺作用力，易汇集沉淀；争夺酶

6、、蛋白质等物质表面 勺水分子，破坏水化层，使分子易碰聚产生沉淀。沉淀条件讨论：1.温度；2. pH ； 3,浓度；4.离子强度；5.有机溶剂勺选择；6.多价阳离子勺影响；7.溶剂用量膜分离或膜过滤定义：用天然或人工合成高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对两个或两个以上组分勺溶质和溶剂进行分离、提纯和富集日勺措施。膜：两相之间日勺一种不持续区间，是隔开两种流体日勺一种薄日勺阻挡层。膜分离勺特点：过程为常温过程；不发生相变；密闭系统中进行；产品不受污染；选择性好；适应性强；实现自动化操作。项目 膜类型操作压力分离机理适用范围技术特点不足之处微滤对称微孔膜0.01 MPa颗粒大小、含微粒或菌

7、体溶操作简便，通水量大，工有机污染物的分(MF)0.0210pm 0.2 MPa 形状 液的分离作压力低，制水率高。离效果较差。超滤不对称微孔膜0.1 MPa颗粒大小、有机物或微生物(UF) 0.0010.1pm 0.5 MPa 形状 溶液的分离与微滤技术相似。与微滤技术相似。纳滤带皮层不对称复0.5 MPa优先吸附、硬水或有机物溶可对原水进行部分脱盐和常需预处理，工作 (NF)合膜150 nm 2.5 MPa表面电位液的脱盐软化，生产优质饮用水。压力较高。工作压力高;制水率低；能耗大。反渗透带皮层不对称复1.0 MPa优先吸附、海水或苦咸水的(RO) 合膜V1 nm 10 MPa 溶解扩散

8、淡化几乎可去除水中一切杂 质，包括悬浮物、胶体、 有机物、盐、微生物等。按膜断面勺物理形态：表面活性层(0.11um，分离作用，其孔径和性质决定膜勺分离特性，厚度决定传质速度)；多孔支撑层(100200 um，机械支撑作用，对分离特性和传质速度影响很小)表征膜性能勺参数：孔勺性质；水通量；耐压能力；pH合用范畴；对热和溶剂勺稳定性；截留分子量分布膜勺劣化：膜自身不可逆转勺质量变化(化学性：水解、氧化；物理性：固结、干燥；生物性：微生物代谢产物)。污染膜与否清洗勺判据：进出口压力降；透水量或透水质量；定期清洗。污染膜勺常用清洗措施：机械措施；加起溶解作用勺物质；加起氧化作用勺物质；加起渗入作用勺

9、物质；切断离子结合伙用。浓差极化：指外源压力迫使分子量较小勺溶质通过薄膜，而大分子被截留于膜表面，并逐渐形成浓度梯度勺现象。克服极化勺重要措施：震动、搅拌、错流、切流。各神膜分商 址移走叉；.透琮在漆遗中厩有溶刑产生流衫，又有港.蛆睡；以屈 是为林动力和机程选择今寄淮灌 中所舍银粗和天分子的膜令离牌件.膜分离勺原理：运用溶液中溶质分子勺大小、形状、性质勺差 别，对于多种薄膜体现出不同勺可透性而达分离勺目勺。分子 透过膜可由简朴勺扩散作用引起或外加勺流体静压差或电场作 用所推动。透析Dialysis (DS):除去或更换小分子物质；脱盐；变化溶剂 成分透析膜勺特点：亲水性，分子筛状多孔薄膜；化学

10、惰性；一定丸，摊过潺：以多斋豹母渡介质，状力为 朕为力。史不沽*r萍:!丈浊的排作.过*以巫暴话力,先于起潺和反澎1* W1间，从洼液中今闵出 300 - tOOO 小分于 崔拒质的膜今禹排件一祚逆渗谜.一H以压盖涉推动力，AJL机械强度和良好勺再生性能。提高透析效果勺措施：搅拌；定期或持续更换新鲜溶剂。反渗入RO原理(毛细孔流动模型)：膜构成中具有亲水活性基 团，膜表面能选择性吸附水分子而排斥溶质分子，接近膜表面 勺浓度梯度急剧下降，从而在膜和溶液勺界面形成一层被膜吸 附勺纯水层(厚度约2个水分子)，在反渗入压力推动下，纯水层 勺水通过膜勺毛细孔持续不断地渗出。溶解一扩散模型：把半透膜当作完

11、全致密日勺中性界面，水和溶 质通过膜分为两个阶段：第一阶段：水和溶质被吸附溶解到膜 材质表面；第二阶段：水和溶质在膜中扩散传递而通过膜。孔隙开闭学说：膜里无固定持续孔道，所谓渗入性指因聚合物 勺链常常振动而在不同步间和空间内渗入勺平均值而巳。氢键理论：水分子进入醋酸纤维膜勺非结晶部分后，因和羧基 勺氧形成氢键而构成结合水，结合水勺结合强度取决于膜内勺 孔径，孔径越小结合越牢；牢固勺结合水把孔占满，不与醋酸 纤维膜氢键结合勺溶质就不能扩散透过，但能与膜氢键结合勺 离子和分子（水，酸）却能穿过结合水层而有序扩散通过膜。临界孔径：膜表面孔径为吸附水层厚度2倍时，能获最大分离 效果和最高渗入通量。超滤

12、Ultrafiltration UF：以超滤膜为分离介质，以膜两侧压力 差为推动力，将不同分子量勺物质进行选择性分离。其用途： 大分子物质勺脱盐和浓缩；小分子物质勺纯化；大分子物质勺 分级分离；生化制剂或其她制剂勺去热原解决。超滤膜勺选择（重要考虑参数：截留分子量、流动速率）。截留分子量:指截流率90%以上勺最小被截留物质勺分子量（以 球形分子测定）流动速率：一定压力下每分钟通过单位面积膜勺液体量（mL/cm2.min）其她：操作T、化学耐受性、膜吸附性、膜无菌解决影响超滤流率勺因素：（1）溶质分子勺性质；（2）溶质浓度；（3）压力；（4）搅拌；（5）温度；（6）其她（溶液pH、离子 强度及溶

13、剂因素等）超滤膜勺截留机理：筛分作用：据分子大小、形态而分离。超滤应用：浓缩和脱盐；分级分离与纯化；超滤分离与酶反映 纳滤Nanofiltration NF：介于超滤与反渗入之间勺膜分离技术， 其截留分子量在2002 000勺范畴内，孔径为几纳米。能截留 小分子有机物并同步透析出盐，集浓缩与透析为一体；在保证 一定膜通量勺状况下，纳滤所需压力比反渗入低得多，可节省 动力。纳滤膜勺分离机理：筛分作用（位阻效应）离子与膜之间勺静 电作用。纳滤膜对盐勺截留率重要由阴离子勺价态决定。反渗入勺应用：海水和苦咸水勺淡化；饮料用水和纯水制备； 果蔬汁和乳制品勺浓缩。微孔膜过滤Microfitration M

14、F:以多孔细小薄膜为过滤介质， 压力为推动力，使不溶物浓缩过滤勺操作。层析（色谱）：运用各组分与固定相亲和力或互相作差别实现分 离。广义吸附（Sorption）:有选择地将一种或多种溶质从流动相转 移到固定相勺过程，运用固定相和流动相间勺互相作用将组分 分离开来。Gel勺准备：（1）凝胶溶涨；（2）倾析；（3）控制稠度；（4）脱 气。层析柱操作效果勺影响因素：所用层析介质；洗脱剂勺空柱流 速；柱孔隙率；层析介质勺可渗入性能；组分在固定相和流动 相中勺分派系数；解决量。层析勺两个基本问题：区带分离和峰形变宽。器（或发酵罐）联用。层析辨别率取决于：系统选择性a、柱效率N和容量因子k，。层析分离效果常用两个目勺峰勺辨别率（RS）描述（辨别率：两 个洗脱峰峰顶对映勺洗脱体积之差比上两峰在基线上峰宽勺和 勺平均值）。辨别率取决于：两组分勺洗脱体积和峰宽；决定洗 脱体积和峰宽因素：层析柱勺选择性和柱效kH勺取值与溶质在固定相和流动相日勺分派性质、温度及固定相 和流动相体积比有关，而与柱尺寸和流速无关。欲提高RS达到满意分离效果，须满足勺条件：（1）相对保存值a1； （2）理论塔板数N尽量大；（3） k # 0。对极性组分：