【正文】 極性液中，吸附力：溶質(zhì) 溶媒，有環(huán) 無環(huán) 。 2020422 五、吸附操作工藝 （ 1）固定床吸附操作 ? 吸附 —— 穿透點 —— 溶質(zhì)洗脫，吸附劑再生 ? 可進(jìn)行多床串聯(lián)的半連續(xù)操作 2020422 （ 2）膨脹床吸附操作 ? 孔隙率高，可處理菌體懸浮液。 ? 存在吸附平衡。 ? 內(nèi)層：固體離子運(yùn)動時，內(nèi)層也隨之運(yùn)動。 ? 可以把離子交換劑顆?？醋髂?。 2020422 三、離子交換劑的結(jié)構(gòu) : ? 樹脂結(jié)構(gòu)要求：不溶性、化學(xué)穩(wěn)定性、離子交換性、固態(tài)。 2020422 四、離子交換的類型 ? 按組分： (有機(jī)、無機(jī) )離子交換劑。 ? （ 2）良好的可逆性。 2020422 c、交換樹脂的理化特性 （ 1）顆粒度： ? 顆粒小，交換速度快，壓力損失較大。 2020422 （ 5）耐磨損強(qiáng)度：樹脂在使用過程中會產(chǎn)生磨損。 ? pH值：影響 [H+] 2020422 七、影響離子交換速度的主要因素 （ 1）樹脂顆粒的大小 ? 顆粒越小，單位體積樹脂的表面積愈大，有利于離子間的接觸，交換速度愈快。 2020422 八、離子交換操作方式： 分批法： ? 交換在一容器中進(jìn)行。 2020422 九、離子交換法提取谷氨酸 ? 常用樹脂 ? 工藝流程 ? 工藝要點 2020422 4 膜分離法 一、概述： ? 利用可解離基團(tuán)，在外電場作用下，經(jīng)過選擇透過性高分子膜，使多種帶電性物質(zhì)分離的方法。 2020422 1 概述 ? 離換膜電滲析裝置：由膜、電極、滲析池、直流電源等組成。 2020422 按兩相所處狀態(tài)分類 流動相 液體 氣體 液體 液 液層析法 氣 液層析法 固定相 固體 液 固層析法 氣 固層析法 2020422 按層析原理分類 名稱 分離原理 吸附層析法 組份在吸附劑表面吸附固定相是固體吸附劑，各能力不同 分配層析法 各組份在流動相和靜止液相（固相）中的分配系數(shù)不同 離子交換層析法 固定相是離子交換劑，各組份與離子交換劑親和力不同 凝膠層析法 固定相是多孔凝膠，各組份的分子大小不同，因而在凝膠上受阻滯的程度不同 親和層析法 固定相只能與一種待分離組份專一結(jié)合，以此和無親和力的其它組份分離 2020422 按操作形式不同分類 名稱 操作形式 柱層析法 固定相裝于柱內(nèi)，使樣品沿著一個方向前移而達(dá)分離 薄層層析法 將適當(dāng)粘度的固定相均勻涂鋪在薄板上，點樣后用流動相展開，使各組份分離 紙層析法 用濾紙作液體的載體，點樣后用流動相展開，使各組份分離 薄膜層析法 將適當(dāng)?shù)母叻肿佑袡C(jī)吸附劑制成薄膜，以類似紙層析方法進(jìn)行物質(zhì)的分離 2020422 二 層析機(jī)理 1 排阻層析 (exclusion chromatography) 利用凝膠層析介質(zhì) (固定相 )交聯(lián)度的不同所形成的網(wǎng)狀孔徑的大小，在層析時能阻止比網(wǎng)孔直徑大的生物大分子通過。 ? 洗脫中分離 ? 可濃縮 2020422 7 反相層析 (reverse phase chromatography) 利用固相載體上偶聯(lián)的疏水性較強(qiáng)的配基，在一定非極性的溶劑中能夠與溶劑中的疏水分子發(fā)生作用，以非極性配基為固定相，極性溶劑為流動相來分離不同極性的物質(zhì)的方法，稱之為反相層析。 Kd可通過實驗由 Ve、 Vo和 Vi求得。阿拉伯?dāng)?shù)字表示凝膠中干膠的百分含量。 ?不耐酸： pH211 2020422 聚丙烯酰胺凝膠的結(jié)構(gòu) 2020422 ?商品聚丙烯酰胺為顆粒狀干粉，有成塊粘附傾向，在溶劑中自動溶脹成膠。 2020422 交聯(lián)葡聚糖凝膠的化學(xué)結(jié)構(gòu) 2020422 G類葡聚糖凝膠常用 GX代表， X數(shù)字既代表交聯(lián)度，也代表特水量： ?X數(shù)字越小，交聯(lián)度越大，網(wǎng)孔越小，適用于分離低分子質(zhì)量生化產(chǎn)品。 2020422 ? 細(xì)粒凝膠柱流速低，但洗脫峰窄，分辨率高，多用于精制分離或分析等。 ? 柱裝得不好往往造成洗脫區(qū)帶加寬 ， 甚至使一些本來可以分開的區(qū)帶重疊 。 （ 3）加葡萄糖 2020，使終濃度為 1%. 2020422 ? 樣品與柱床體積比例懸殊時分離效果好，但過少的樣品量不但會造成設(shè)備和器材的浪費(fèi)，降低工作效率，還會造成樣品稀釋。 ? (3)裝柱后要洗滌。 2020422 較快的流速下得到的冼脫峰寬 。 (2)酸、堿再生 (輕度 )。受熱越多，獲得的動能也越大，分子逃離的可能性越大。 2020422 薄膜蒸發(fā)濃縮 ? 薄層流動，短時受熱，高效傳熱。 2020422 7 沉淀法 一、沉淀法概述 : ? 利用物質(zhì)能和某些酸、堿或鹽形成不溶性或復(fù)合物沉淀或結(jié)晶。 2020422 ? 蛋白膠體穩(wěn)定的原因是蛋白質(zhì)顆粒周圍水化膜和電荷的存在。 2020422 五、加熱沉淀法 依據(jù)：蛋白質(zhì)的熱變。 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 ? 常用作生物大分子的濃縮和脫鹽。⑤ 腐蝕性 )不同而不同 （ 2）要求 ? 傳熱強(qiáng)度大，汽液分離好，設(shè)備適應(yīng)物料性質(zhì)。 ? 用于：有機(jī)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(jī)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。 – ③不會使凝膠色澤變化。 ? 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。 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 )。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 。 ? 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 。 ? 選擇適宜的凝膠是取得良好分離效果的最根本的保證。交聯(lián)度越大，網(wǎng)孔越小，吸水膨脹就越小。 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。一般懸浮在 l03 mo1/L EDTA和 %疊氮化鈉溶液中。 Wr求得 （ g為干凝膠質(zhì)量 ， 單位為 g，Wr為凝膠吸水量 ， 以 mL／ g表示 ） 。 2020422 5 疏水層析 (hydrophobic chromatography) 固相偶聯(lián)的疏水性配基與流動相中的一些疏水分子發(fā)生可逆性結(jié)合而進(jìn)行分離的方法。 2020422 2 離換膜電滲析制備無機(jī)鹽水 離換膜電滲析制備無機(jī)鹽水 ＋＋＋＋＋＋－－－－－－1C?1C?1C?1C?1C?1C?Na?Na?Na?Na?Na?Na?1 2 3 4 5 陽 膜 陰 膜 陽 膜 陰 膜陰 極陽 極濃 縮 室 淡 化 室 濃 縮 室圖 1 3 － 3 9 電 滲 析 過 程 原 理 示 意 圖2020422 ? 電滲析器及其脫鹽流程設(shè)計 ＋＋＋＋＋＋ －－－ －( a ) ( b ) ( c )( d )圖 1 3 － 4 2 液 體 在 各 種 組 裝 形 式 電 滲 析 器 中 的 流 動( a ) 一 級 一 段 并 聯(lián) ； ( b ) 二 級 一 段 并 聯(lián) ； ( c ) 一 級 二 段 并 聯(lián) ； ( d ) 二 級 二 段 串 聯(lián)進(jìn) 水 進(jìn) 水 進(jìn) 水 進(jìn) 水2020422 （ a ） （ b )濃 縮 液稀 釋 液原 液濃 縮 液 稀 釋 液原 液濃 縮 液原 液稀 釋 液( c )圖 1 3 － 4 3 電 滲 析 器 的 脫 鹽 流 程（ a ） 一 次 通 過 連 續(xù) 式 ； ( b ) 部 分 循 環(huán) 式 ； ( c ) 循 環(huán) 間 歇 式2020422 （ 2） 確定參數(shù) ? 脫鹽級數(shù)：多級 ? 操作電流密度：推動力 、 溶液電阻 、 電極反應(yīng) 、 漏電 ? 膜面積等 2020422 八 膜的污染及清洗 1. 膜污染原因 ? 凝膠層 ? 表面吸附層 ? 孔堵塞 ? 孔內(nèi)吸附 2020422 （ 1） 減輕膜污染的方法 ａ ． 原料液預(yù)處理及溶液特性控制 ｂ ． 膜材料與膜的選取 ｃ ． 膜組件及膜器運(yùn)行條件選擇 2020422 （ ２ ） 膜的清洗與保存 ａ ． 清洗方法：清洗劑 ， 反洗 ， 循環(huán)洗 ｂ ． 膜的保護(hù)：預(yù)處理 、 滅菌 、 操作條件選擇 2020422 5 層析法 ? 層析系統(tǒng)都由兩個相組成：固定相 +流動相 ? 待分離的混合物通過固定相時 ， 與兩相發(fā)生相互作用 （ 吸附 、 溶解 、 結(jié)合等 ） 的能力不同 ， 在兩相中的分配 （ 含量對比 ） 不同 ， 隨流動相移動的速度不同 。 2020422 三、膜分離設(shè)備 ? 板框式膜器 ? 管式膜器 ? 螺旋卷式膜器 ? 中空纖維膜器 2020422 2020422 2020422 四、操作特性 1 濃度極化 近膜累積效應(yīng) 菌體懸浮液和高壓條件下生物大分子溶液投過通量的濃差極化模型： Jv = kln(Cg/Cb) 2020422 2 分子截留 截留率、截留曲線 影響截留的因素： ? 相對分子質(zhì)量 ? 分子特性 ? 其他溶質(zhì) ? 操作條件 2020422 3 膜電位 濃度不等，選擇透過離子造成電位差 2020422 五、影響膜分離速度的因素 ? 操作形式：錯流過濾 ? 流速： Jv正比于流速，受流動形式、菌體特性影響 ? 壓力（圖 1348） 一定流速下， Jv、凝膠層厚度隨壓力增加而增加至 Jv到達(dá)極限值：增長的 Jv恰好抵消凝膠層增厚帶來的影響。 ? 三柱脫鹽制備無離子水的機(jī)理： 自來水 → 經(jīng)陽樹脂柱 → 經(jīng)陰樹脂柱 → 陰陽混合樹脂柱 → 高純度無離子水 2020422 注意：在離子交換操作中， ? （ 1）選擇合適的液體流速。 ? 金屬離子和羥基樹脂上的 H+的交換速度很慢。 ? 一般 :弱酸（堿） 強(qiáng)酸（堿）樹脂 交聯(lián)度小的交換容量大。 2020422 ? 一般強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂由 Na+變?yōu)?H+型，強(qiáng)堿性陽離子交換樹脂由 Cl型變?yōu)?OH型，體積都大約增加 5% ? 膨脹性在實際中的意義： – ①陽、陰樹脂混合床的分層。 – 陽離子交換樹脂。（活性基團(tuán) /重量）。大，結(jié)構(gòu)緊密，隙??；大分子離子不能進(jìn)入粒內(nèi)發(fā)生交換作用。 ? (4)B離子中心 → 表面。 2020422 （ 4）膜理論 ? 離子交換劑具有：疏松的孔隙 (孔隙有一定大小 )，有巨大的內(nèi)表面供離子交換。 ? 洗脫兩種可被吸著的離子時，其被洗脫的能力則決定于各自的洗脫反應(yīng)的平衡常數(shù)。 2020422 一、原理 （ 1）物理吸附： ? 大的表面積，有一定的自由表面能，吸附某種物質(zhì)能降低這種自由表面能，而使吸附劑達(dá)到相對穩(wěn)定狀態(tài)。 ②活性炭的選擇性差。 2020422 ? : ?