发酵工程第十三章发酵产物分离原理与技术课件.pptx

第十三章发酵产物分离原理与技术

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酵工程

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第一节沉淀分离法

第二节吸附和树脂分离法

第三节离子交换法和离子交换膜电渗析分离法第四节萃取与浸取分离法

第五节膜分离技术

发酵产物分离原理与技术

化学化工学-院

湖南理工学院

HunanInstituteofScienceandTechnology

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沉淀是物理环境的变化引起溶质的溶解度降低，生成固体凝聚物的现象。

沉淀法方法简单、成本低、使用广泛，一般作为初步分离的手段。

沉淀法的分类：

a等电点沉淀法

b盐析法

C有机溶剂沉淀法

d非离子型聚合物沉淀法

e聚电解质沉淀法

f生成盐复合物沉淀法

g热变性及酸碱变性沉淀法

化学化工学

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第一节沉淀分离法

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李先磊

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原理：利用两性电解质在电中性时溶解度最低；

优点：许多蛋白的等电点都在偏酸范围内，而许多无机酸的价格低廉，并能为食品标准允许；

缺点：酸化时易引起蛋白失活。

不少蛋白质与金属结合后会发生等电点偏移，如胰

岛素的等电点为5.3,在与Zn²+结合形成胰岛素锌盐，其等电点升为6.2;故加入金属离子后选择等电点沉淀时，要注意调整pH。

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一、等电点沉淀法

发酵工程FermentationEngineering李先磊

等电点沉淀法的实例

■从猪胰脏中提取胰蛋白酶原：胰蛋白酶原的pI=8.9,可先于pH3.0左右进行等电点沉淀，除去共存的许多酸性蛋白质(pI=3.0)。工业生产胰岛素(pI=5.3)时，先调pH至8.0除去碱性蛋白质，再调pH至3.0除去酸性蛋白质(同时加入一定浓度的有机溶剂以提高沉淀效果)。

■碱性磷酸酯酶的pI沉淀提取：发酵液调pH4.0后出现含碱性磷酸酯酶的沉淀物，离心收集沉淀物。用pH9.0的0.1mo1/LTris-HC1缓冲液重新溶解，加入20～40%饱和度的硫酸铵分级，离心收集的沉淀Tris-HC1缓冲液再次沉淀，即得较纯的碱性磷酸酯酶。

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■等电点沉淀法的适用范围：

①明确pI的两性物质；

②疏水性较大的蛋白质。

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等电点沉淀法

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●蛋白质在高离子强度的溶液中溶解度降低，发生沉淀的现象称为盐析。

1.盐析法的原理

2.盐析法的影响因素

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二、盐析法

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■原理：

①盐离子与蛋白质分子争夺水分子，降低了用于溶解蛋白质的有效水量，减弱了蛋白质的水合程度，破坏了蛋白表面的水化膜，导致蛋白质溶解度下降；

②盐离子电荷的中和作用，使蛋白质溶解度下降；

③盐离子引起原本在蛋白质分子周围有序排列的水分子的极化，使水活度降低。

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1、盐析法的原理

李先磊

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pHpI,措负电荷，

又有水膜，是稳定的亲水胶体

中性盐破坏水膜

院

Salting-in:

NaCI

KCI

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H+

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pHpI,带正电荷，

又有水膜，是稳定的

亲水胶体

蛋白質分子表面的疏水性區域，都聚集許多水分子，當鹽類加入時,道些水分子被抽出，以便舆鹽離子進行水合，暴露出來的疏水性區域相互結合，形成沉漫。

中性盐中和其电椅

SO1-等

蛋白质沉淀

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分子在其等電點時,容易互相吸引，聚合成沉澱;加入鹽離子會破壊這些吸引力，使分子散開·溶入水中。

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Ammonium

sulfate

Sodum

sulfate

在等电点状态的

酶蛋白，水膜未脱是不稳定的亲水胶体

盐析原理示意图

中性盐中和其电荷

NHt戴Na+等

中性盐破坏水膜

中性盐破坏水膜

Salting-out: