4 絮凝沉淀技术.docx

沉 淀 技 术 赵 林 1 2 生物分离过程的一般流程 原料液 细胞分离(离心，过滤) 路线一 路线二 清液一胞外产物细胞一胞内产物 清液一胞外产物 细胞破碎碎片分离路线—B 细胞破碎 碎片分离 路线—B 包含体 溶解(加盐酸胍、脲)复性 溶解(加盐酸胍、脲) 复性 纯化(层析、离子交换、吸附) 脱盐(凝胶过滤、超滤) 浓缩(超滤) 精制(结晶、干燥) 破碎方法介绍 1.机械破碎法 2.物理破碎法 3.化学破碎法 4.酶学破碎法 4 1 机械破碎 1. 高压匀浆破碎 2. 珠磨破碎 机械破碎 3. 喷雾撞击破碎 4. 超声波破碎 5 (1)高压匀浆 450 m/s 50-70 MPa 图2 . 11 高压匀浆器结构简图 6 (2)珠磨 7 (3)喷雾撞击破碎 破碎细胞 撞击板 冻结细胞微粒 高速氮气流 → 收集器 图2. 16 喷雾撞击破碎器的结构简图 高速冻结、微小粒子、高速载气 8 (4)超声波 在超声波作用下 液体发生空化作 用 (cavitation ), 空穴的形成、增 大和闭合产生极 大的冲击波和剪 切力，使细胞破 碎。 由于对冷却的要求相当苛刻，所以不易放大，主 要用于实验室规模的细胞破碎。 9 2 物理破碎 (1)温度差破碎法 冻结(液氮) - 融 化 (50-60℃ ) 低温冷冻一方面能使细胞膜的疏水键结构 断裂，从而增加细胞的亲水性能；另一方 面胞内水结晶使细胞内外溶液浓度发生变 化，引起细胞突然膨胀而破裂。 10 (2)压力差破碎法 渗透压冲击 将细胞先放入高渗透压的介质中，如高浓度的甘 油或蔗糖溶液，在达到平衡后，介质被突然稀释， 或将细胞转入水中或缓冲液中，水就会迅速进入 细胞内，致使细胞膨胀，引起细胞壁的破裂. 此法适用于细胞壁比较脆弱的，或者细胞壁预先 用酶处理过的，或细胞壁合成受到抑制的微生物。 在各种细胞破碎法种是最为温和的一种。 11 (3)干燥破碎 干燥破碎可采用空气干燥、真空干燥、喷雾 干燥和冷冻干燥等。 干燥过程能使细胞膜渗透性改变，再用丙酮、 丁醇或缓冲液等处理时，胞内物质就容易被抽 提出来。 12 3化学破碎法 ■ 原理：化学试剂改变或破坏细胞壁膜结构 常用试剂：碱液、有机溶剂、表面活性剂 有鲜明的优缺点 13 4 酶学破碎法 ■ 外加酶制剂或自溶法 (1)释放出克隆的胞内蛋白 (2 )制取特殊的壁葡聚糖聚合物 (3)与机械细胞破碎法协同使用 (4)从细胞内不同位置选择性地释放产物 14 一 、沉淀技术概述 沉淀 precipitation 是利用沉淀剂使目标产物或杂质在溶液中 的溶解度降低而形成无定形固体凝聚物 (aggregates ) 的过程。 · 沉淀操作常在发酵液经离心或过滤除去不溶 性杂质及细胞碎片以后进行，得到的沉淀物 可直接干燥制得成品或经进一步提纯，如透 析、超滤、层析或结晶等。 15 沉淀技术的特点 · 沉淀过程中析出的固相成分较复杂：除含有目标分子外， 还夹杂共存的杂质、盐和溶剂。沉淀属于粗分离操作。 ·沉淀技术具有简单、经济和浓缩倍数高的优点。 · 沉淀分离具有选择性，可以有选择地沉淀杂质或目标产 物。 · 沉淀生物活性物质时需注意沉淀剂或沉淀条件是否会破 坏活性；是否有毒；是否易除去。 16 沉淀技术的应用 沉淀分离技术广泛应用于抗生素、有机酸等小分子物质和 蛋白质、多糖、核酸等大分子物质的分离。 通过沉淀技术可以达到产物浓缩的目的。 沉淀可以将已经纯化的产品由液态变成固态加以保存或进 一步处理。 沉淀可以进行间歇或连续操作。 17 应用沉淀技术应考虑的因素 沉淀的方法和技术应具有一定的选择性，以使要分离的目 标成分得以很好的分离。 (选择性越好，纯度越高) 对于酶类和蛋白质，除了选择性之外，还需要注意沉淀方 法对目标成分活性和结构的破坏作用。 对用于食品和医药中的目标成分，还需要考虑沉淀剂残留 对人体是否有害。 18 沉淀技术的分类 金属盐沉淀法 盐析法 等电点法 有机溶剂法 选择变性法 非离子多聚体法 生成盐复合物法 其它方法 19 沉淀操作的基本步骤 待处理溶液 加入沉淀剂 沉淀物的陈化(沉淀析出) 离心或过滤 收集沉淀 收集上清 20 金属盐沉淀法 原理 ： 利用金属离子与酸根在形成盐类时溶 解度低而进行的分离操作 。 柠檬酸工业生产 柠檬酸有温和爽快的酸味，普遍用于各种饮料、汽水、葡萄 酒、糖果、点心、饼干、罐头果汁、乳制品等食品的制造。 柠檬酸属于果酸的一种，主要作用是加快角质更新，常用于乳 液、乳霜、洗发精、美白用品、抗老化用品、青春痘用品等。 化工、纺织 医药 环保 禽畜生产 21 图例丙酮酸 图例 乙酸害 香二瞬腔马香二羁独档酶离C