第3章 预处理

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1、1、含量低 如胰岛素在胰脏中的含量为0.02%，胆汁中胆红素含量为0.050.08%往往生物活性越高，含量越低！（为什么？）2、杂质多 ：菌丝体细胞碎片、未用完的培养基、各种杂蛋白胶状物、色素、金属离子和其他代谢物3、易变性失活（杂质多） 预处理的目的就是要初步除去杂质，改变滤液性质（降低粘预处理的目的就是要初步除去杂质，改变滤液性质（降低粘度），达到目的产物的初步分离浓缩，以利于后续的分离和精度），达到目的产物的初步分离浓缩，以利于后续的分离和精制过程。制过程。为什么需要预处理？为什么需要预处理？1、生物活性物质来源、存在状态 “胞内”-破碎 、“胞外”、前体-激活（胰蛋白酶提取）存在于膜上

2、的物质要选择适当的溶剂溶解下来2、后续工艺要求：3、稳定性 可被材料中酶（提取RNA)、微生物破坏，还可能受酸、碱、盐、重金属离子、机械搅拌、温度、甚至空气和光线作用改变活性。总体要求：滤液澄清、pH适中、浓度适宜（初级浓缩)绞肉机绞匀浆和组织捣碎工业上的高压匀浆机工业上的高压匀浆机实验室用的组织捣碎匀浆机（原理如同豆浆机）实验室用的组织捣碎匀浆机（原理如同豆浆机）v绞肉机组织糜一些蛋白和酶的提取（如膜蛋白）v匀浆+反复冻融/制备丙酮粉细胞破碎胞内产物的提取v目的：除去两类杂质v可溶性胶状物质：核酸、杂蛋白、多糖v无机盐：Fe3+ Ca2+ Mg2+一、杂蛋白的去除1、凝聚作用(coagula

3、tion)是指：在某些电解质作用下，使胶体粒子的扩散双电层的排斥电位降低，破坏了胶体系统的分散状态，而使胶体粒子聚集的过程。无机盐可以使细胞、细胞碎片和蛋白质胶体颗粒发生凝聚作用而被除去 _+电荷密度负电荷分布正电荷分布吸附层 扩散层距固体表面的距离v胶体颗粒保持分散的原因：v带有相同的电荷？排斥v表面水化层的阻碍作用凝聚的原理：无机盐促进胶体凝聚的原理： 在发酵液中加入具有相反电性的电解质：、中和胶粒电性，降低双电层排斥力。 、离子的水化作用，破坏胶粒的水化层。例图为离子水化作用与胶体争夺结合水而例图为离子水化作用与胶体争夺结合水而破坏胶体水化层的示例。左图游离的正电破坏胶体水化层的示例。左

4、图游离的正电荷争夺结合水形成右图的带水化圈的水化荷争夺结合水形成右图的带水化圈的水化离子和裸露的胶体粒子。离子和裸露的胶体粒子。 影响凝聚作用的主要因素有无机盐的种类、化合价以及无机盐的用量等。阳离子对带负电荷的胶粒凝聚能力的次序为：Al3+Fe3+H+Ca2+Mg2+K+Na+Li+ 常用的凝聚剂有：Al2(SO4)318H2O、AlCl36H2O、FeCl3、ZnSO4、MgCO3等。 由于大多数杂蛋白在生理由于大多数杂蛋白在生理pH下，羧基水解程度下，羧基水解程度大于氨基，因此一般蛋白质胶体带负电荷；所大于氨基，因此一般蛋白质胶体带负电荷；所以经常用带正电荷的金属离子来中和，促使其以经常

5、用带正电荷的金属离子来中和，促使其凝聚。无机盐用量过度，有可能是胶体吸附过凝聚。无机盐用量过度，有可能是胶体吸附过多的无机盐而带正电荷之间重新产生排斥力，多的无机盐而带正电荷之间重新产生排斥力，是胶体系统更加稳定是胶体系统更加稳定2、加入絮凝剂 絮凝剂是天然的或人工合成的有机高分子化合物，如壳聚糖、海藻酸钠、明胶及酰胺类衍生物、聚苯乙烯类衍生物和聚丙烯酸类等。聚丙烯酰胺 絮凝剂具有长链线状的结构，易溶于水，其分子量可高达数万至一千万以上，在长的链上含有相当多的活性功能团。v胶体中加入絮凝剂时，胶体强烈地吸附在絮凝剂表面的功能基团上，高分子絮凝剂的不同链节分别吸附在不同的颗粒表面，产生架桥联接粗

6、大的絮凝团沉淀下来絮凝剂过量絮凝剂过量包裹胶体，包裹胶体，稳定胶体稳定胶体v聚丙烯酰胺絮凝原理主要是靠吸附和架桥，通过高分子链上的带电基团吸附作用，将细小的颗粒拉到一起从而实现加速沉降，达到加快固液分离的目的。 影响絮凝效果的因素主要有： （1）絮凝剂的分子量： （2）絮凝剂的用量： （3）溶液pH值： （4）搅拌速度和时间：各个相互影响，做单因子预实验后，正交试验、均匀实验或响应面实验（设计、交互作用分析）进一步优化絮凝参数v（1）絮凝剂分子量架桥效果溶解度v （2）絮凝剂的用量：适中，过多引起吸附饱和在胶体表面形成覆盖层而失去与其他胶粒架桥的作用，使胶粒更稳定v（3）溶液pH值：电离度伸展