泡沫分离技术的应用

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1、班级：2010级应用化学01班姓名：李忠芳学号：201007110117泡沫分离技术在蛋白质混合体系的应用摘要:综述了泡沫分离蛋白质与糖,蛋白质与表面活性剂以及不同蛋白质的混合体系的研究进展,分析了泡沫分离技术在蛋白质分离中应用的前景并提出了需要解决的问题。关键词泡沫分离,蛋白质,混合体系正文:泡沫分离技术又称泡沫吸附分离技术,是以气泡作分离介质来浓集表面活性物质的一种分离技术。泡沫分离技术是近十几年发展起来的新型分离技术之一。泡沫分离是根据吸附的原理，向含表面活性物质的液体中鼓泡，使液体内的表面活性物

2、质聚集在气液界面（气泡的表面）上，在液体主体上方形成泡沫层，将泡沫层和液相主体分开，就可以达到浓缩表面活性物质（在泡沫层）和净化液相主体的目的。被浓缩　的物质可以是表面活性物质，也可以是能与表面活性物质相络合的物质，但它们必须具备和某一类型的表面活性物质能够络合或鳌合的能力。人们通常把凡是利用气体在溶液中鼓泡，以达到分离或浓缩目的的这类方法总称为泡沫吸附分离技术，简称泡沫分离技术。20世纪早期泡沫分离技术仅应用于矿物浮选和处理废水中的表面活性剂。直到70年代人们开始将泡沫分离技术引入了生物分离领域,并研

3、究了泡沫分离技术在蛋白质以及酶的分离纯化中的应用。目前国内关于单一蛋白质体系,清华大学、华东理工学等也进行了泡沫分离过程影响因素的研究并建立了分离过程的传质模型。但在工业化生产中泡沫分离技术的应用体系大多是蛋白质的多元体系,因此有必要将泡沫分离技术在研究单一体系的基础上进一步扩展到多元体系,尽快将泡沫分离运用于工业化生产。本文在综述了泡沫分离技术运用于蛋白质多元体系的研究进展基础上,分析了泡沫分离技术应用于蛋白质分离的前景并提出了需进一步研究的问题。一可采用泡沫分离法富集的蛋白质泡沫分离蛋白质主要是由于

4、蛋白质具有一定的表面活性能够吸附于气液界面,因此知道能够利用泡沫分离技术分离提取的蛋白质首先应具有一定的表面活性,但并非拥有表面活性的蛋白质就能够用泡沫分离法进行分离。目前能够利用泡沫分离技术成功分离出的蛋白质有磷酸酶,链激酶,蛋白酶,血清白蛋白,溶菌酶,胃蛋白酶,尿素酶,过氧化氢酶,明胶,大豆蛋白,?酪蛋白,抗菌肽类等一系列蛋白质。但同是抗菌肽类的蚕抗菌肽,由于其在泡沫分离过程中存在大量的变性失活,因而不适于泡沫分离。这是由于蛋白在气液界面吸附时,一般都伴随着分子构相的改变,如球蛋白在吸附过程中就需要

5、改变构相,暴露出内部的疏水基团,这就是蛋白质的变性。然而有些时候,这种活性的改变是不可逆的,因而限制了该蛋白质的泡沫分离操作。关于哪种蛋白质能够利用泡沫分离技术得到分离富集,目前还没有一定的理论指导,但通过近年的研究总结出两大类蛋白质适于泡沫分离,分别是和质膜结合的蛋白质与抗菌肽类,这两类蛋白质的共同点是都有很强的疏水性,具备了吸附于气液界面的表面活性,但有些蛋白质容易在吸附过程中变性并难于复性,如何保护易变性的蛋白质或使变性的蛋白质复性是泡沫分离蛋白质技术急需解决的重要问题。二泡沫分离技术在多元蛋白质

6、体系中的应用泡沫分离蛋白质与糖的混合体系糖类通常存在于植物和微生物体内,在糖的提取过程中生物体内的蛋白质往往也随之被提取出来,因此分离提取混合物中的蛋白质成为糖类提纯的关键步骤。殷钢等采用泡沫环流技术处理经多次抽提后的螺旋藻粉残液,成功地分开了螺旋藻多糖和螺旋藻糖蛋白,并且保留了藻糖蛋白的活性。为进一步研究泡沫分离蛋白质与糖混合体系的机理,殷钢等利用环流泡沫分离技术对单糖、二糖以及多糖与蛋白质的混合体系进行了实验研究。实验所用蛋白质为牛血清白蛋白,糖类分别为葡萄糖、蔗糖和葡聚糖。由于pH值的变化对于牛血

7、清白蛋白的表面张力的影响显著,而对于糖类的表面张力几乎没有影响,因此可通过调节pH值来达到蛋白质与糖的分离,实验表明在接近牛血清白蛋白等电点处(pH=4)蛋白质与糖特别是与多糖混合体系的泡沫分离效果很好,可实现蛋白回收率92%。由上述实验结果可见泡沫分离技术能够很好的分离蛋白质与糖的混合体系,并且对于该混合体系的分离其操作参数基本不受糖类加入的影响,与蛋白质单一体系的操作参数相近。但对于发生了缔和或有复合多糖如糖蛋白存在时,情况就比较复杂,因此对于糖与蛋白质混合体系的分离有待进一步研究。在实际工业生产体

8、系中,蛋白质不是单独存在的,往往会和很多小相对分子质量的表面活性剂共存,由于蛋白质与这些小相对分子质量的表面活性剂的相互作用,将使体系的起行为变得更加复杂。蛋白质是两亲分子,在水溶液或在天然状态下,由于疏水作用大多数非极性基团被埋在分子内部,因而正常结构的蛋白质分子的表面活性不高。但在一些表面活性剂的作用下可使蛋白质发生变性,造成疏水基团外露,从而使蛋白质表面活性发生改变,影响蛋白质的泡沫分离。表面活性剂对蛋白质变性的作用非常复杂,林爱华等