第五章微生物工程下游加工工程.ppt

（三）沉淀法 微生物工程下游加工工程 2. 有机溶剂沉淀法 （1）原理 ? 有机溶剂（丙酮、乙醇、甲醇）能降低水溶液的介电常数。 ? 当有机溶剂浓度增大时，水对蛋白等分子表面上荷电基团或亲水基团的水化程度降低，静电吸引力增大，带电溶质互相吸引而聚集。 ? 对于具有表面水层的生物分子（核酸、多糖、生物小分子），有机溶剂与水的作用，使这些分子表面水层厚度不断压缩，最后使这些分子脱水而相互聚集析出。 第二十八页，共六十四页，2022年，8月28日 （三）沉淀法 微生物工程下游加工工程 2. 有机溶剂沉淀法 （2）优缺点 优点： 分辨能力较高，一种溶质只在一个比较窄的有机溶剂范围内沉淀；沉淀无需脱盐；有机溶剂密度低，与沉淀物密度差大，易进行固液分离；有机溶剂易挥发，不会在成品中残留。 缺点：易引起蛋白变性；易燃、易爆 第二十九页，共六十四页，2022年，8月28日 （三）沉淀法 微生物工程下游加工工程 3. 非离子型聚合物沉淀法 ?机制：能降低生物大分子水化度，与大分子发生共沉作用；与生物大分子形成复合物；通过空间位置排斥，使液体中的微粒被迫聚集而沉淀。 ?聚合物：聚乙二醇(PEG)，常用PEG6000-20000，浓度为20% ?优点：沉淀效能高；操作条件温和，不易引起生物大分子变性；沉淀后易除去；无毒、不可燃；广泛用于核酸、蛋白等的分离纯化。 第三十页，共六十四页，2022年，8月28日 （三）沉淀法 微生物工程下游加工工程 4. 聚电解质沉淀法 原理：类似于絮凝剂，兼有一定的盐析和水化作用 聚电解质：离子型的多糖化合物，如酸性多糖羧甲基纤维素、海藻酸盐、果胶酸盐、卡拉胶等； 阴离子聚合物：聚丙烯酸（pH=2.8）； 阳离子聚合物：聚乙烯亚胺（pH=10.4 ） 第三十一页，共六十四页，2022年，8月28日 四、常见分离和提纯方法 微生物工程下游加工工程 （四）溶剂萃取法（ solvent extraction） 第三十二页，共六十四页，2022年，8月28日 （四）溶剂萃取法 微生物工程下游加工工程 1. 溶剂萃取原理——分配定律 在溶剂萃取中，含有溶质的未被提取过的溶液称为料液（F）；用于进行萃取的溶剂称为萃取剂（S）；经萃取后含有溶质的萃取剂称为萃取液（L）；被萃取过失去溶质的料液称为萃余液（R）。 溶剂萃取法是以分配定律为基础的，即利用各种物质在不同溶剂中具有不同的溶解度的原理，达到将不同物质分离纯化的目的。 分配定律（distribution law） ——在一定温度和压力下，溶质分配在两不相溶的溶剂中，达到平衡时，溶质在两相的浓度之比为一常数。 K = CL/CR = 萃取液浓度/萃余液浓度 K为分配常数（分配系数、分配比），其大小反映出溶质在不同溶剂中溶解度的差异，及在此系统中的选择性 第三十三页，共六十四页，2022年，8月28日 （四）溶剂萃取法 微生物工程下游加工工程 2. 萃取有机溶剂的选择 （1）选择萃取用的溶剂应考虑对产物有较大的溶解度和较好的选择性。 （2）溶剂与被萃取液的互溶度要小，黏度低，界面张力适中，对相的分散和相的分离有利。 （3）溶剂的化学稳定性高，有利于回收和再生利用。 （4）价格低廉，安全 常用萃取剂：乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁醇 第三十四页，共六十四页，2022年，8月28日 （四）溶剂萃取法 微生物工程下游加工工程 3. 影响水相溶质溶解度（萃取效果）的因素 （1）离子强度 ? 有些物质在高离子强度下溶解度增加，如DNA-蛋白；有些则在低离子强度下溶解度增加，如RNA-蛋白； ? 绝大多数蛋白质和酶存在“盐溶”和“盐析”现象； ? 盐析作用可以降低许多生化产物在水中的溶解度，也能减少有机溶剂在水中的溶解度。 例如：在VB12的提取中，加入中性盐硫酸铵，有利于VB12自水相转移到有机溶剂中；在提取青霉素时加入NaCl，也有利于青霉素从水相转移到有机溶剂中。 第三十五页，共六十四页，2022年，8月28日 （四）溶剂萃取法 微生物工程下游加工工程 3. 影响水相溶质溶解度（萃取效果）的因素 （2）pH ? 当酸性物质处于低pH或碱性物质处于高pH，都可以转溶于有机溶剂，但氨基酸除外，一般不用有机溶剂提取（稀乙醇除外）。 ? pH在萃取中影响分配系数。 ? pH对选择性有影响。 ? pH的选择应注意产物的稳定性。 第三十六页，共六十四页，2022年，8月28日 （四）溶剂萃取法 微生物工程下游加工工程 3. 影响水相溶质溶解度（萃取效果）的因素 （3）温度 ? 温度可改变物质的溶解度，影响分配系数； ? 一般生物物质对温度敏感，萃取多在室温或低温下进行（通常0-10℃）； ? 但也有采用热提取法的（50-70 ℃ ），多用于一