【正文】 ing 李先磊 化學(xué)化工學(xué)院 味精離子交換樹脂脫色工藝 ? 預(yù)處理及轉(zhuǎn)型： 4%氫氧化鈉溶液去雜質(zhì)，洗至 pH8， 4%鹽酸轉(zhuǎn)型，無離子水洗至流出溶液 pH7左右，用 5%氯化鈉溶液洗至進出液 pH相同； ? 上柱脫色及水洗：中和液 23 176。強化加入硫化鈉溶液。 ? 活性炭 吸附選擇性差 ，不能進行精煉。 b. 化學(xué)吸附 化學(xué)吸附是由于吸附劑與吸附物之間的電子轉(zhuǎn)移，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的，屬于庫侖力范圍。 ? 常用 PEG600020220； ? PEG的沉淀效果除與沉淀劑的濃度有關(guān)外，還受離子強度、pH和溫度的影響 發(fā)酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化學(xué)化工學(xué)院 五、聚電解質(zhì)沉淀法 ? 離子型的多糖化合物： 酸性多糖用的較多，如羧甲基纖維素、海藻酸鹽、果膠酸鹽、卡拉膠等 陰離子聚合物：如聚丙烯酸 陽離子聚合物：如聚乙烯亞胺等 可沉淀蛋白，作用方式類似于絮凝劑，兼有一定的鹽析和水化作用 發(fā)酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化學(xué)化工學(xué)院 發(fā)酵產(chǎn)物分離原理與技術(shù) 第一節(jié) 沉淀分離法 第二節(jié) 吸附和樹脂分離法 第三節(jié) 離子交換法和離子交換膜電滲析分離法 第四節(jié) 萃取與浸取分離法 第五節(jié) 膜分離技術(shù) 發(fā)酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化學(xué)化工學(xué)院 第二節(jié) 吸附和樹脂分離法 ? 吸附： 是溶質(zhì)從液相或氣相轉(zhuǎn)移到固相的現(xiàn)象。 （ 4）一種蛋白質(zhì)的溶解度通常會由于另一蛋白質(zhì)的存在而降低。 ? 不同濃度的有機溶劑可使不同的溶質(zhì)沉淀，即 分步沉淀法 ，達到分離純化的目的。(?)MgSO4。 1. 鹽析法的原理 2. 鹽析法的影響因素 發(fā)酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化學(xué)化工學(xué)院 鹽析法的原理 ? 原理： ①鹽離子與蛋白質(zhì)分子爭奪水分子，降低了用于溶解蛋白質(zhì)的有效水量，減弱了蛋白質(zhì)的水合程度，破壞了蛋白表面的水化膜，導(dǎo)致蛋白質(zhì)溶解度下降； ②鹽離子電荷的中和作用，使蛋白質(zhì)溶解度下降； ③鹽離子引起原本在蛋白質(zhì)分子周圍有序排列的水分子的極化，使水活度降低。 ? 沉淀法的分類： 一． 等電點沉淀法 二． 鹽析法 三． 有機溶劑沉淀法 四． 非離子型聚合物沉淀法 五． 聚電解質(zhì)沉淀法 六． 生成鹽復(fù)合物沉淀法 七． 熱變性及酸堿變性沉淀法 發(fā)酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化學(xué)化工學(xué)院 一、等電點沉淀法 原理： 利用兩性電解質(zhì)在電中性時溶解度最低； 優(yōu)點： 許多蛋白的等電點都在偏酸范圍內(nèi)，而許多無機酸的價格低廉，并能為食品標(biāo)準(zhǔn)允許； 缺點： 酸化時易引起蛋白失活。工業(yè)生產(chǎn)胰島素 (pI＝ )時，先調(diào) pH至，再調(diào) pH至 (同時加入一定濃度的有機溶劑以提高沉淀效果 )。 S0 — 純?nèi)軇?I = 0）時蛋白的溶解度； Ks — 鹽析常數(shù)，與溫度和 pH無關(guān)； I — 離子強度 當(dāng)溫度一定時， S0對于某一溶質(zhì)是一常數(shù)，即logS0 = ? ?是溶質(zhì)的特征常數(shù)，對于蛋白質(zhì)而言，其大小主要取決于不同蛋白質(zhì)的性質(zhì)，它也與溶液的溫度和 pH值有關(guān)，但與鹽的種類無關(guān)。(□ )K2SO4。 5）金屬離子和離子強度 ? Mn 2+、 Fe 2+、 Co 2+、 Cu 2+、 Zn 2+ 等離子能與蛋白質(zhì)的羧基、氨基和含有氮雜環(huán)的化合物結(jié)合； ? Ca 2+、 Ba 2+、 Mg 2+、 Pb 2+能與羧基結(jié)合； ? Ag +、 Hg 2+、 Pb 2+ 能與巰基結(jié)合形成復(fù)合物； ?某些有機化合物能與生物大分子形成難溶復(fù)合物 . 這類復(fù)合物在水或有機溶劑中的溶解度都大大降低，而不影響蛋白質(zhì)的生物活性，同時還能降低有機溶劑的用量。 （ 7）接近等電點時，引起沉淀所需加入有機溶劑的量較少。 ? 缺點 ： 選擇性差、收率不太高、特別是無機吸附劑性能不穩(wěn)定，不能連續(xù)操作，勞動強度大，有些不環(huán)保。 發(fā)酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化學(xué)化工學(xué)院 影響吸附的因素 a. 吸附劑的性質(zhì) ：吸附劑的理化性質(zhì)對吸附的影響很大； b. 吸附物的性質(zhì) ； c. 溶液的 pH值 ：影響化合物的解離程度； d. 吸附過程的溫度 ：吸附熱越大，溫度影響越大； e. 其他組分的影響 ：含有兩種或以上的組分的溶液，其他組分會影響吸附效果。 ? 氧化鋁選擇性較差。）是表示溶液濃度的一種方法。 B233。 發(fā)酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化學(xué)化工學(xué)院 吸附樹脂分離維生素 ? 維生素 B12是抗生素生產(chǎn)的副產(chǎn)品，一般用羧酸型離子交換樹脂回收維生素 B12。 ? 舉例： ? 以 Na型樹脂與溶液中 Ca2+進行交換為例，即表示單位時間內(nèi)，溶液中的 Ca2+濃度減少或 Na+濃度增加量。 例如：羧基樹脂交換 pH﹥7 ，酚羥基樹脂交換 pH﹥9 。 ? 指一定量樹脂中可交換基團的毫克當(dāng)量數(shù)，是表征樹脂性能的重要指標(biāo)。 ? 弱酸型陽樹脂（如 DK110 、 D186 、 HZI） 樹脂類型 發(fā)酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化學(xué)化工學(xué)院 溶液的 pH值 合適的 pH值必須達到下列條件： ? 使卡那霉素能解離 ? 使 732或 DK110能離子化 ? 卡那霉素能維持在穩(wěn)定的范圍內(nèi) 發(fā)酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化學(xué)化工學(xué)院 ① 卡那解離問題 ? 當(dāng) PH＝ ? 在 PH＝ ? 當(dāng) PH＝ 發(fā)酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化學(xué)化工學(xué)院 表 2 卡那霉素 A 的離解常數(shù)計算結(jié)果與文獻值的比較 數(shù)據(jù)組別 p Ka 1 p Ka 2 pKa 3 p ka 4 1 2 3 4 平均值 文獻值 相對偏差 % % 0 % 表 3 卡那霉素 B 離解常數(shù)的估算結(jié)果 數(shù)據(jù)組別 p Kb 1 p Kb 2 p Kb 3 p Kb 4 p Kb 5 1 2 3 4 平均值 卡那霉素離解常數(shù)（ pKa值） 發(fā)酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化學(xué)化工學(xué)院 卡那霉素離解曲線 發(fā)酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化學(xué)化工學(xué)院 ② 樹脂解離問題 ? SO3H型 732樹脂 pK＜ 1 ? COOH型 DK110 pK 4～ 6 發(fā)酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化學(xué)化工學(xué)院 ③ 卡那穩(wěn)定性問題 ? 卡那穩(wěn)定存在的 pH=6～ 8。 1. 溶劑萃取法的優(yōu)點 2. 溶劑萃取過程的理論基礎(chǔ) 3. 工業(yè)萃取方式和理論收得率 4. 乳化和去乳化 發(fā)酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化學(xué)化工學(xué)院 溶劑萃取法的優(yōu)點 ① 萃取過程具有選擇性； ② 能與其他需要的純化步驟相配合； ③ 通過轉(zhuǎn)移到具有不同物理或化學(xué)特性的第二相中，減少由于降解引起的產(chǎn)品損失； ④ 可從潛伏的降解過程中分離產(chǎn)物； ⑤ 適用于各種不同的規(guī)模； ⑥ 傳質(zhì)速度快，生產(chǎn)周期短，便于連續(xù)操作，容易實現(xiàn)計算機控制。 發(fā)酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化學(xué)化工學(xué)院 ④ 分配定律和分離因數(shù) ? 料液（ F）、溶質(zhì)、萃取劑（ S）、萃取液（ L）和萃取余液（ R）。 ② 多級錯流萃取 由幾個萃取器串聯(lián)組成，料液經(jīng)第一級萃取后分離成兩個相；萃余相流入下一個萃取器，再加入新鮮萃取劑繼續(xù)萃??；萃取相則分別由各級排出，混合在一起，再進入回收器回收溶劑，回收得到的溶劑仍作萃取劑循環(huán)使用。 發(fā)酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化學(xué)化工學(xué)院 ? ? 如果在 O/W型乳濁液中加入親脂性的乳化劑，則乳濁液有從 O/W轉(zhuǎn)變?yōu)?W/O型的趨向；但因在轉(zhuǎn)變過程中，其他條件還不允許形成 W/O型乳濁液，而使乳濁液遭到破壞。 1. 超臨界流體萃取的基本原理 2. 超臨界流體萃取的技術(shù)優(yōu)勢 3. 超臨界萃取裝置與流程圖 4. 超臨界萃取實例 發(fā)酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化學(xué)化工學(xué)院 超臨界流體萃取的基本原理 ? 臨界溫度 (Tc) ：當(dāng)氣體的溫度高于某一數(shù)值時，任何壓縮都不能使它變?yōu)橐后w。 1. 雙水相萃取技術(shù)的原理和特點 2. 雙水相的形成和類型 3. 影響雙水相萃取的因素 4. 雙水相系統(tǒng)的應(yīng)用舉例 發(fā)酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化學(xué)化工學(xué)院 雙水相萃取技術(shù)的原理和特點 ? 原理 ：目的物在不相溶的聚合物或無機鹽溶液形成的兩相中分配系數(shù)不同，從而進行分離。常見的高聚物 / 無機鹽體系為 : PEG/ 硫酸鹽或磷酸鹽體系。 （ 3）表面活性劑的濃度和種類 （ 4）其他（ 有機溶劑、助表面活性劑、溫度） 發(fā)酵工程 Fermentation Engineering 李先磊 化學(xué)化工學(xué)院 應(yīng)用舉例 純化和分離蛋白質(zhì) 如對于溶菌酶和肌紅蛋白的混合溶液(兩種蛋白質(zhì)相對分子量相近 ,等電點分別為 11. 1 和 6. 8） ,用二烷基磷酸鹽 / 異辛烷反膠束溶液萃取 ,并用緩沖液將混合液的 pH 值調(diào)至 9. 0 ,則溶菌酶完全進入有機相中 ,而肌紅蛋白則留在水相