生化分离工程总复习.ppt

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1、生化分离工程——总复习《生化分离工程》7/17/2021生化分离工程简介生化分离技术：从含有目标产物的发酵液、酶反应液或动植物细胞培养液中，提取、精制并加工制成高纯度的、符合规定要求的各种产品的技术，也称为下游加工技术。生化分离过程的特点：1、产品丰富：产品的多样性导致分离方法的多样性2、绝大多数生物分离方法来源于化学分离3、生物分离一般比化工分离难度大（1）成分复杂（2）悬液中的目标产物浓度低（3）生物活性，条件相对温和（4）生物产品要求高质量（5）获得高纯度的干燥产品（6）卫生发酵液预处理（加热、调pH、絮凝）收集上清液或蛋白质包含体细胞分离（沉降、离

2、心、过滤）细胞碎片分离（离心、过滤、萃取）细胞破碎（高压匀浆、研磨、溶菌处理）初步纯化（沉淀、吸附、萃取、超滤）高度纯化（亲和分离、层析、电泳、结晶）成品加工（超滤、结晶、干燥）细胞清液（含胞外产品）灭活处理细胞生化分离的一般流程①发酵液的预处理和固液分离经过加热、调pH、添加絮凝剂等方法对发酵液进行预处理后，经常采用过滤和离心这两个单元操作进行固液分离。如果产品在细胞内，那么这一步中往往还包括细胞的破碎以释放产品操作，这个过程通常是在进行固液分离之后进行的，这样可以减少分离体系的体积(相应增加产品浓度)。由于产品释放之后体系中又同时存在有固体和可溶物（产

3、品），因此需要再增加一步固液分离以除去细胞碎片。降低液体黏度调节pH值凝聚和絮凝使用惰性助滤剂使用反应剂发酵液预处理的方法加热加水稀释典型过滤设备：-板框过滤机-真空转鼓过滤机固液分离----过滤或离心离心设备：—碟片式离心机—管式离心机—倾析式离心机常用过滤设备广泛应用于培养基制备的过滤及霉菌、放线菌、酵母菌和细菌等多种发酵液的固液分离。适合于固体含量1-10%的悬浮液的分离。（2）板框过滤机这个阶段的主要任务是去除（或收集）发酵液中的固相物质，为后续的几个过程提供澄清的原料液体。经过这一步操作，产物的浓度或品质一般不会有太大的改善。板框过滤机离心机细胞

4、破碎技术机械法非机械法破碎方法高压匀浆珠磨法超声破碎渗透干燥处理酶溶法化学法冻融②初步纯化（提取）在这一步中，需要除去与目标产物性质差异较大的杂质并对产品进行浓缩。对于不同性质产品，根据其各自的特点采用不同的方法进行分离，沉淀、吸附和萃取是这个步骤中的典型操作。这个步骤往往是由许多个单元操作组合起来的多级加工过程，经过处理，产品的浓度（或纯度）有较大变化。超临界流体萃取树脂吸附萃取技术溶剂萃取（液-液萃取）：乳化现象液-固萃取（浸取）：相似相容双水相萃取：超临界萃取：升温，降压，密度变小，溶解度变小反胶团萃取破乳方法发酵液过滤或沉淀加热稀释法加电解质转型法

5、顶替法沉淀技术盐析沉淀：最常用(NH4)2SO4，次常用Na2SO4有机溶剂沉淀：丙酮、乙醇，易变性等电点沉淀离子交换树脂由骨架、活性基团和可交换离子组成。阳离子树脂：能与带正电的蛋白质结合阴离子树脂：能与带负电的蛋白质结合吸附与离子交换技术离子交换操作过程树脂预处理离子交换过程洗脱过程：洗脱方法有pH梯度和盐梯度树脂的再生五、应用实例软水制备：利用钠型磺酸树脂除去水中的钙离子和镁离子等碱金属后即可制得软水。无盐水制备：将原水通过氢型强酸性阳离子交换树脂和羟型强碱或弱碱性阴离子交换树脂的组合，经过离子交换反应，将水中所有的阴、阳离子除去，从而制得纯度很高的

6、无盐纯水。膜分离技术微滤膜的孔径大小在0.025-14μm之间超滤膜孔的大小在1－20nm之间反渗透膜（截留物质是低分子量的溶质如抗生素、蔗糖和盐类）→孔径范围0.1-10nm纳滤膜，平均孔径为2nm。膜的分类③高度纯化（精制）这步中所用得技术对产品的针对性（选择性）较强，能够除去与产品的物理性质或化学功能类似的一些杂质。色谱、电泳、结晶是很好的一些纯化方法，产品的品质也能得到很大的提高。结晶层析色谱技术（层析技术）吸附色谱离子交换色谱凝胶过滤色谱：分子量大小差异疏水作用色谱：高浓度盐溶液亲和色谱：酶和底物的专一性凝胶过滤色谱分子筛色谱，体积排阻色谱原理：

7、利用有一定孔径的多孔的亲水性凝胶作为载体，当分子大小不同的混合物通过这种凝胶柱时，直径大于凝胶孔径的大分子由于不能进入胶粒内部，便随着溶剂在胶粒间隙向下移动并最先流出柱外；直径小于凝胶孔径的分子能不同程度的自由出入凝胶珠的内外。这样不同大小的分子由于所经的路径不同从而得到分离，大分子物质先被洗脱下来，小分子物质后被洗脱下来。凝胶层析的应用脱盐分离提纯测定高分子物质的分子量高分子溶液的浓缩蛋白质复性研究柱层析操作过程（1）装柱：①干法装柱②湿法装柱注意：湿法装柱中柱内预留一部分水，防止气泡的产生，装柱过程要连贯。平衡。（2）加样：①干法加样②湿法加样注意：加

8、样过程中，要防止产生飞溅，量要适中。（3）洗脱：以设定好的流速加入