【正文】 2020422 （ 2）聚丙烯酰胺（ BioGel P) ? 人工合成凝膠，以丙烯酰胺為單位，由甲叉雙丙烯酰胺交聯(lián)而成。交聯(lián)度越大，網(wǎng)孔越小，吸水膨脹就越小。 ? 選擇適宜的凝膠是取得良好分離效果的最根本的保證。 ? 干粉形式保存使用前用水或洗脫緩沖液充分溶脹：將干膠往水里加 ， 邊加邊攪 ， 以防凝膠結(jié)塊 ， 然后放到沸水浴中加熱接近 100℃ ， 幾個小時就可以使其溶脹 ， 還可起到除去顆粒內(nèi)部氣泡和殺菌作用 。s（ 帕斯卡秒 ） ? 對蛋白質(zhì)類樣品濃度以不大于 4％ 為宜 ? 如果樣品渾濁 ， 應(yīng)先過濾或離心除去顆粒后上柱 ? 分析用量一般為每 100mL床體積加樣品 1～ 2mL ? 制備用量一般為每 100 mL床體積加樣品 20～ 30 mL 2020422 （ 1）加葡萄糖 2020，使終濃度為 5%，相對粘度 。 2020422 操作注意 : ? (1)凝膠的選擇要恰當(dāng) (據(jù)發(fā)酵醪、產(chǎn)物性質(zhì)而定 )。 ? 保持洗脫速度恒定通常有兩種方法，一種是使用恒流泵，另一種是恒壓重力洗脫。 – ③不會使凝膠色澤變化。 ? 用于：有機酸、氨基酸、核苷酸、酶制劑等的發(fā)酵液及提取液 2020422 一、蒸發(fā)濃縮 ? 將溶液加熱到沸騰，溶劑蒸發(fā)，溶質(zhì)留下 機理： ? 某一溫度下，溶液具有一定的飽和蒸汽壓，當(dāng)液面溶劑蒸汽分子密度很小時，溶劑分子就會不斷地汽化逸出空間，以維持這一飽和蒸汽壓。⑤ 腐蝕性 )不同而不同 （ 2）要求 ? 傳熱強度大，汽液分離好，設(shè)備適應(yīng)物料性質(zhì)。 ? 常用作生物大分子的濃縮和脫鹽。 2020422 三、 鹽析沉淀法 ： ? (1)鹽溶： [鹽 ]低時， S隨 [鹽 ]增加而增加； ? (2)鹽析： [鹽 ]高時， S隨 [鹽 ]增加而降低； 2020422 溶解度與鹽濃度的關(guān)系可用下式表示： logS=β － KS 2020422 五、加熱沉淀法 依據(jù)：蛋白質(zhì)的熱變性 適用：變性活化能差別較大的蛋白質(zhì)分離 熱穩(wěn)定性 2020422 六、其他 ? 非離子型聚合物沉淀法：與有機溶劑相似，能降低水化度。 ? ③對稱性。但對成核速度的影響比對晶體生長速度的影響大。攪拌強度應(yīng)有一定的極限。 2020422 一、干燥原理 ? 表面 (自由 )水分：不與固體結(jié)合而附著于其表面，去除速度最快、最均勻。蒸汽能否大量排出，要受周圍汽體條件的影響。同時還因介質(zhì)的流動情況不同而異（湍流，層流） ? 噴霧、沸騰等不同而異。 7 膜分離的原理。即使對一個成熟產(chǎn)品的發(fā)酵原料，也應(yīng)不斷地予以研究和調(diào)整； 所使用的微生物菌株的生產(chǎn)能力是最高的； 盡可能少地使用勞動力，在適當(dāng)?shù)牟襟E中采用自動化； 如果使用分批發(fā)酵法，要求在最短周期中，得到最大的產(chǎn)量；并盡量發(fā)揮設(shè)備的潛力。 3 常見的吸附劑有哪些？ 4 離子交換的原理。 2020422 、最終和臨界濕含量 ? 如果物料的最終濕含量高于臨界濕含量，干燥速度較快，相反則慢。 – ①干燥物料不一定是液態(tài)，水分的運動和汽化可能受到物料層的影響。 ? 注意：保持其活性，營養(yǎng)價值及藥效。溫高時，晶體較大，相反則小。 2020422 五、結(jié)晶與溫度、濃度的關(guān)系 ? 飽和曲線：表示物質(zhì)溶解度與溫度的關(guān)系 溫度 A B C D E 不穩(wěn)區(qū) 介穩(wěn)區(qū) 穩(wěn)定區(qū) 2020422 1. 穩(wěn)定區(qū) (不飽和區(qū) )：不會發(fā)生結(jié)晶 2. 不穩(wěn)定區(qū) (過飽和區(qū) )：結(jié)晶能自動生成 3. 介穩(wěn)區(qū)：結(jié)晶不能自動進行 向處于介穩(wěn)區(qū)的溶液中加入晶體，能誘導(dǎo)結(jié)晶產(chǎn)生，晶體能生長。 2020422 二、晶體性質(zhì)： ? ①連續(xù)、均一性。 ? ： ? 有機溶劑能 降低溶液的介電常數(shù) ，使溶質(zhì) 分子 間 因引力而凝集 ；或 破壞水膜 (降低水活度 )而溶解度降低；或 破壞 pro副鍵 ，改變其空間結(jié)構(gòu)而使疏水基團暴露而析出。 ? 通過加酸或堿調(diào) pH＝ pI， pro分子的凈電荷為零，分子聚集在一起。 ? 基本要求：吸收劑與溶液不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。③ 易結(jié)垢或析出晶體 。 2020422 G－ 25分離氨基酸混合物圖 2020422 九 .凝膠層析常見問題 1．流速慢 （ 1）有氣泡、出水管阻塞 （ 2）沒打開夾子 （ 3）柱壓太緊（操作壓過大、長期使用、接頭漏氣） 2020422 2．柱內(nèi)產(chǎn)生氣泡 （ 1）上水口不流或皮管破裂，洗脫液外流 （ 2）接口漏氣，如上水口螺絲擰的不緊 3．條帶扭曲 （ 1）膠面不平 （ 2）樣品或洗脫液中有顆粒 （ 3）裝柱不均勻 2020422 4．分辯率不高 （ 1）裝柱不均勻 （ 2）樣品量過大 （ 3）流速太快 （ 4）柱不垂直或不合適 （ 5）長菌 （ 6）拄下口軟管太長 （ 7）膠不適當(dāng) 2020422 6 濃縮 ? 去除溶劑，將低濃度 →→ 高濃度。 、直徑 ? 柱長 :直徑 =10:1或 7:1 V0 ? 對于裝填良好的柱 V0/Vi=4060% 2020422 六 .防止微生物污染的方法 防止污染的辦法： ? 加抑菌劑 ? 加防腐劑 工業(yè)用防腐劑要求： – ①不與凝膠發(fā)生作用。 2. 粒度 ? 粒度的大小影響顆粒間間隙的大小，從而影響分離效果。 ? 洗脫液：主要取決于待分離樣品，一般來說只要能溶解被洗脫物質(zhì)并不使其變性的緩沖液都可以用于凝膠層析。也可以對光檢查，看其是否均勻或有無氣泡存在。 對于在水中保存的凝膠如瓊脂粉凝膠顆粒直徑應(yīng)在 150μm 左右 。層析柱的直徑和長度比一般在 1： 25～ 1：100之間。 2020422 （ 3）交聯(lián)葡聚糖凝膠（ Sephadex) ?葡聚糖凝膠（ Sephadex）具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，是目前生化產(chǎn)品制備中最常用的凝膠。前面的阿拉伯?dāng)?shù)字表示凝膠中干膠的百分?jǐn)?shù)， F代表粉末狀， C代表顆粒狀。故實際上 Ve小分子 ＝ Vo＋ ； Kd = （ VeVo） /Vi 2020422 三 、常用凝膠 : ? 由于膠體溶液凝結(jié)而成的固體物質(zhì) ,其內(nèi)部具有很微細的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) .層析法中常用凝膠有 : ? : ? (1)馬鈴薯淀粉凝膠 ? (2)瓊脂和瓊脂糖凝膠 ? : ? (1)聚丙烯酰胺凝膠 ? (2)交聯(lián)的葡萄糖凝膠 2020422 （ 1）瓊脂糖凝膠 （ agarose gel） ?由瓊脂中分離出來的天然凝膠，依靠糖鏈之間的次級鍵維持網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，瓊脂糖密度越大，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)越密集。 可以用一個已知相對分子質(zhì)量遠超過凝膠排阻極限的有色分子 ， 如常用的藍色葡聚糖 2020溶液通過柱床 ， 即可測出柱床的外水體積 Vo。被分離物質(zhì)在兩相中由于分配系數(shù)的差異而分離。 ? 解決措施： 正負電極反接；也可用 HCl、 H2SO4調(diào) pH，或添加偏磷酸鈉。 材料，適用范圍 2020422 ? 液膜技術(shù) 液液萃取 + 膜技術(shù) ? 液體固定成膜 根據(jù)：物質(zhì)在液膜內(nèi)溶解度不同，輔助化學(xué)反應(yīng) ? 氣體滲透 氣體滲透速率差異 ?利用氣體膜分離不同氣體 2020422 二、離換膜分類 ? 工業(yè)用離子交換膜必備的條件 (1)性能：選擇性；高的離子透過性；好的導(dǎo)電性； (2)一定的機械強度；均勻光潔；膨脹性??； (3)化學(xué)穩(wěn)定性好； (4) 價格便宜； 2020422 膜的種類： ? 按材料的來源可分為天然生物膜與人工合成膜； ? 按膜分離過程的推動力可分為壓力差、電位差、濃度差、溫度差等膜； ? 按膜的結(jié)構(gòu)可分為對稱和非對稱膜兩大類，其中非對稱膜還可細分為多孔膜、疊合膜以及復(fù)合膜等。 2020422 ? 利用固定化床進行洗鹽時，通常需分別通過陽和陰離子交換柱串聯(lián)。 （ 5）離子大小 ? 交換小離子的速度較快，交換大離子的速度較慢。 ? 兩種表示方法： – ①理論 (全 )交換量 ：樹脂的特性決定。 – ③視比重：指樹脂充分吸水膨脹后的堆積密度。 ? （ 3）轉(zhuǎn)型： 使樹脂上帶上使用時希望的離子。 2020422 （ 6）電子交換樹脂： ? 其作用不是進行離子交換而是電子轉(zhuǎn)移，能起氧化還原作用， (亦稱氧 — 還樹脂 )可用氧化劑或還原劑再生。 ? 膠體化學(xué)：它是一種有彈性的親液的凝膠。 2020422 二、離子交換平衡： ? (一 )離子交換的過程： ? (1)A離子經(jīng)吸附或擴散到表面 ? (2)擴散到樹脂內(nèi)部的活性中心。 ? 雙電層厚度就降低外加離子要進入雙電層就越困難。 ? 離子交換樹脂的固體可視為離子型晶體。 2020422 （ 4）移動床和模擬移動床吸附操作 固相相對運動 2020422 3 離子交換法 ? “ 離子交換技術(shù) ” 是根據(jù)物質(zhì)的酸堿度、極性、分子大小的差異而予以分離的技術(shù)。 2020422 （ 3）離子交換樹脂吸附劑 屬極性吸附劑，與（ 2）不同的是，還具有離子交換的性能。 ? ② 表面積大。收集器或吸收管的溫度也會影響到回收率，降低溫度有利于提高回收率。 ? 應(yīng)用：陰離子表面活性劑 OT（ AOT） 陽離子表面活性劑 TOMAC 有機溶劑異辛烷 2020422 影響因素： ? 溶液 pH ? 離子強度 ? 表面活性劑的種類和濃度 ? 其他 2020422 （ 3）超臨界萃取（ SFE） ? 超臨界 CO2流體萃取分離過程的原理是利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關(guān)系，即利用壓力和溫度對超臨界流體溶解能力的影響而進行的。其存在，會使有機溶媒和水相分層困難。 2020422 ⑥轉(zhuǎn)盤萃取塔 ? 在圓柱形的塔體內(nèi)裝有多層固定環(huán)形擋板 ， 稱為定環(huán) 。 2020422 ? 脈沖頻率較高 、 振幅較小時萃取效果較好 。對兩相的流動有所改善，返混有所抑制，但其級效率仍然較小。 ? （抗生素、乙醇、檸檬酸占60%）。第一節(jié) 萃取 第二節(jié) 吸附 第三節(jié) 離子交換法 第四節(jié) 膜分離法 第五節(jié) 層析法 第六節(jié) 濃縮 第七節(jié) 沉淀法 第八節(jié) 結(jié)晶 第九節(jié) 干燥 第十節(jié) 蒸餾 第十章 發(fā)酵產(chǎn)物的提取與精制方法 2020422 1 萃取 一、原理 ? 以分配定律為基礎(chǔ)。 2020422 一、下游加工技術(shù)的重要性 ? 節(jié)。 ? 結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、操作方便，故在工業(yè)上有一定的應(yīng)用。 ? 塔兩端直徑較大部分為上澄清段和下澄清段，中間為兩相傳質(zhì)段，其中裝有若干層具有小孔的篩板，板間距較小，一般為 50mm。 ? 可較大幅度地增加相際接觸面積和提高液體的湍動程度，傳質(zhì)效率高，生產(chǎn)能力大，在石油化工、食品、制藥等工業(yè)中應(yīng)用廣泛。 2020422 三、影響溶媒萃取的主要因素 （ 1）乳化 1)乳化 ? 乳化是液體分散體系。 2020422 （ 2）反微團（ reversed micelles）萃取 ? 機理：帶電蛋白質(zhì)與反微團極性頭之間的靜電作用力是蛋白質(zhì)從水相遷入有機相，改變條件后又可以回到水相。 2020422 影響萃取效率的因素除了萃取劑流體的壓力、組成、萃取溫度外，萃取過程的時間及吸收管的溫度也影響萃取效率，萃取時間取決于兩個因素： ? （ 1）是被萃取物在流體中的溶解度，溶解度越大，萃取效率越高，速度也越快； ? （ 2）是被萃取物質(zhì)在基體中的傳質(zhì)速率越大，萃取越完全，效率也越高。 2020422 二、吸附劑的條件及種類： A、要求： ? ① 自身不溶解，也不破壞或分解被分離物。 ? 堿性物質(zhì) →→ 酸性吸附劑，反之亦然。 ? 流程：緩沖液 ?吸附 ?清洗 ?固定床清洗 ?固定床洗脫 ? 變速操作： 2020422 （ 3）流化床吸附操作 ? 循環(huán)進液，流速較高 ? 不許特殊吸附劑，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可連續(xù)操作 ? 返混劇烈，吸附劑利用效率較低。 ? 離子型晶體在極性很大的水中 ， 表現(xiàn)為溶解 。溶液中離子價數(shù)越高，吸引力就加強，雙電層厚度就降低，反之就增大。 ? (3)在這里，我們