生物分離工程總結(jié)

1、1， 生物分離工程：是指從發(fā)酵液，酶反應(yīng)液或動植物細(xì)胞培養(yǎng)液中分離，純化生物產(chǎn) 品的過程。它描述了生物產(chǎn)品的分離，純化過程的原理，方法和設(shè)備，因為它處于整個生物產(chǎn)品生產(chǎn)過程的后端，所以也稱為生物工程下游技術(shù)。 2， 凝集：通過加入無機(jī)鹽，在無機(jī)鹽作用下，發(fā)酵液中的膠體脫穩(wěn)并使粒子相互凝集 成塊狀絮凝體的過程。 3， 絮凝：指某些高分子絮凝劑能在懸浮粒子之間產(chǎn)生橋梁作用，使膠粒形成粗大絮凝 團(tuán)的過程。 4， 離心分離：是指在離心場的作用下，將懸浮液中的固相和液相加以分離的方法。 5， 過濾：發(fā)酵液通過一種多孔介質(zhì)，固體顆粒被截留的過程。 6， 濾餅過濾：固體顆粒沉積于過濾介質(zhì)表面形成濾渣層。 7

2、， 深層過濾：固體顆粒進(jìn)入并沉積于多孔孔道內(nèi)，溶液經(jīng)孔道縫隙流過濾渣。 8， 細(xì)胞破碎：是采用一定的方法，在一定程度上破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，使細(xì)胞內(nèi)容物 包括目的產(chǎn)物成分釋放出來的技術(shù)，是分離純化細(xì)胞內(nèi)合成的非分泌型生化物質(zhì)的基礎(chǔ)。 9， 機(jī)械破碎法：通過機(jī)械運動產(chǎn)生的剪切力使組織細(xì)胞破碎。 10， 物理破碎法：通過各種物理因素作用，使組織細(xì)胞的外層結(jié)構(gòu)破壞，使細(xì)胞破 碎。生物分離工程（下游加工過程）11， 化學(xué)破碎法：通過各種化學(xué)試劑對細(xì)胞膜的作用，使組織細(xì)胞的外層結(jié)構(gòu)破壞， 使細(xì)胞破碎。 12， 通過細(xì)胞本身酶系或外加酶催化劑的催化作用，使外層結(jié)構(gòu)破壞。 13， 超聲破碎法：在超聲波作用下，

3、液體發(fā)生空化作用，空穴的形成，增大和閉合 產(chǎn)生極大的沖擊波和剪切力，使細(xì)胞破碎。 14， 空化作用：指存在于液體中的微氣核空化泡在聲波作用下發(fā)生變化，聲壓達(dá)到 一定值，在聲波縱向傳插負(fù)壓區(qū)，空泡化增大，在聲波傳播的正壓區(qū)，空泡閉合，在反復(fù)增大，閉合中，空泡化崩潰，崩潰的瞬間，產(chǎn)生巨大的剪切力。 15， 酶解法：利用溶解細(xì)胞壁的酶處理菌體細(xì)胞，使細(xì)胞壁受到破壞后，再利用滲 透壓沖擊等方法破壞細(xì)胞膜。 16， 酶解自溶作用：利用生物體自身產(chǎn)生的酶來溶胞，而不需要外加其他酶。17， 自溶作用：改變其生長環(huán)境，可誘發(fā)產(chǎn)生過剩的這種酶或激發(fā)產(chǎn)生其他的自溶 酶，以達(dá)到自溶作用。 18， 包含體：一種蛋白質(zhì)

4、不溶性聚集體，包括目標(biāo)蛋白，菌體蛋白等。目標(biāo)蛋白的 一級結(jié)構(gòu)是正確的但立體結(jié)構(gòu)是錯誤的，所以沒有生物活性。 19， 沉淀：是指溶液中加入沉淀劑使溶質(zhì)溶解度降低，生成無定形固體從溶液中析 出的過程。 20， 鹽析法：蛋白質(zhì)在高離子強(qiáng)度的溶液中溶解度降低，以至于從溶液中沉淀出來 的方法。 21， 等電點沉淀法：利用蛋白質(zhì)在pH等于其等電點的溶液中溶解度下降的原理進(jìn) 行沉淀。 22， 萃取：利用溶質(zhì)在互不相溶的溶解度不同，用一種溶劑把溶質(zhì)從它與另一種溶 劑所組成的溶液中提取出來的方法。 23， 分配定律：在恒溫恒壓下，溶質(zhì)在互不相溶的；兩相中分配，達(dá)到分配平衡后， 如果其在兩相中的相對分子質(zhì)量相等，

5、則其在兩相中的平衡濃度之比為一常數(shù)，稱為分配系數(shù)k。k=a/c2=萃取相中的濃度/翠余相的濃度。 24， 超臨界流體：是指物質(zhì)處于其臨界溫度和臨界壓力以上而形成的一種特殊狀態(tài) 的流體。 25， 超臨界流體萃取：也叫氣體萃取，流體萃取，稠密氣體萃取或蒸餾萃取。作為 一種分離過程的開發(fā)和應(yīng)用，是基于一種溶劑對固體和液體的萃取能力和選擇性在超臨界狀態(tài)下較之在常溫常壓下可獲得極大的提高。它是利用超臨界流體，即溫度和壓力略超過或靠近臨界溫度和臨界壓力，介于氣體和液體之間的流體，作為萃取劑，從固體或液體中萃取出某種高沸點或熱敏性成分，以達(dá)到分離和純化的目的。 26， 膜分離過程：是具有選擇透過性的天然或合

6、成薄膜為分離介質(zhì)，在膜兩側(cè)的推 動力作用下，原料液體混合物或氣體混合物中的某個或某些組分選擇性地透過膜，使混合物達(dá)到分離，分級，提純，富集和濃縮的過程。 27， 水通量：指純水在一定溫度，壓力下（0.35MPa,25），單位時間，單位膜面 積透過的水的量。 28微濾：以壓力差為推動力，截留水中粒徑在0.02 10m之間的顆粒物的膜 分離技術(shù)。 29，超濾：在壓力差的驅(qū)動下，用可以阻擋不同大小分子的濾板或濾膜將液 體過濾的方法。30，納濾：以壓力差為推動力，介于反滲透和超濾之間的截留水中粒徑為納 米級顆粒物的一種膜分離技術(shù)。 31，反滲透：在壓力驅(qū)動下使溶液中的溶劑(如水)以與自然滲透相反的方向

7、通過半透膜進(jìn)入膜的低壓側(cè)，從而達(dá)到有效分離的過程。 32，濃差極化：由于水透過膜而使膜表面的溶質(zhì)濃度增加，在濃度梯度作用 下，溶質(zhì)與水以相反方向向本體溶液擴(kuò)散，在達(dá)到平衡狀態(tài)時，膜表面形成一溶質(zhì)濃度分布邊界層，它對水的透過起著阻礙作用。 33，吸附：是指溶質(zhì)從液相或氣相轉(zhuǎn)移到固相的現(xiàn)象。 34，離子交換吸附：簡稱離子交換，是利用離子交換樹脂作為吸附劑，將溶 液中的待分離組分，依據(jù)其電荷差異，依靠庫侖力吸附在樹脂上然后利用合適的洗脫劑將吸附質(zhì)從樹脂上洗脫下來，從而達(dá)到分離的目的。 35，吸附平衡等溫線：當(dāng)溫度一定時，吸附量與溶液中溶質(zhì)的濃度的函數(shù)關(guān)系稱為吸附平衡等溫線。 36，色譜：能用于混合物

8、分離的方法稱為色譜。 37，色譜法：是一種基于被分離物質(zhì)的物理化學(xué)及生物學(xué)特性的不同，使他 們在某種基質(zhì)中移動速度不同而進(jìn)行分離和分析的方法。38，液膜（液體膜）：是從生物膜奇妙的選擇性輸送功能上得到啟發(fā)而模仿 的一種人工膜。 39，膜膨脹：是一個傳遞外水相溶液進(jìn)入內(nèi)相的過程。 40，反膠團(tuán)：若將表面活性劑溶于非極性的有機(jī)溶劑中，并使其濃度超過臨界膠束濃度，便會在有機(jī)溶劑內(nèi)形成聚集體，這種聚集體稱為反膠團(tuán)（或反膠束）41，膜分離技術(shù)：用人工合成的某種材料作為兩相之間的不連接區(qū)間實現(xiàn)不同物質(zhì)分離的技術(shù)。 42，配基：在親和層析中起可逆結(jié)合的特異性物質(zhì)。 43，“Ks”分級鹽析法：在一定pH和溫度

9、下以改變離子強(qiáng)度進(jìn)行鹽析，常用于提取液的處理。 44，硫酸銨飽和度：指飽和硫酸銨溶液的體積占混合后溶液總體積的百分比。 45，提?。豪靡环N溶劑對不同物質(zhì)溶解度的差異，從混合物中分離出一種或幾種組分的過程。 46，柱層析：將固定相裝于柱內(nèi)，使樣品沿一個方向移動而達(dá)分離目的的方法。 47，“”鹽析法：在一定離子強(qiáng)度下僅改變pH和溫度進(jìn)行鹽析。常用于初步純化。 48，分配系數(shù)K：當(dāng)萃取體系達(dá)到平衡時，溶質(zhì)在兩相中的總濃度之比。 49：有機(jī)溶劑沉淀法：在含有溶質(zhì)的水溶液中，加入一定量親水的有機(jī)溶劑，降低溶質(zhì)溶解度時沉淀析出。 50離心機(jī)：是在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子中，借離心力作用過濾和澄清懸浮液，分離，分析

10、生物大分子或一種相對密度不同而又互不相溶的液體分開的設(shè)備。生物化工產(chǎn)品通過生物發(fā)酵過程、酶反應(yīng)過程或動植物細(xì)胞大量培養(yǎng)獲得，從上述發(fā)酵液、反應(yīng)液或培養(yǎng)液中分離精制有關(guān)產(chǎn)品的過程稱為下游加工過程。2. 傳統(tǒng)生化產(chǎn)品和基因工程產(chǎn)品的區(qū)別傳統(tǒng)生化產(chǎn)品都為小分子(工業(yè)用酶除外，但它們對純度要求不高、提取方法較簡單)其理化性能(如平衡關(guān)系等)數(shù)據(jù)都為已知，因此放大比較有根據(jù)；基因工程產(chǎn)品大多為大分子，必要數(shù)據(jù)缺乏，放大多憑經(jīng)驗。由于第一代基因工程產(chǎn)品都以E.coli作為宿主，表達(dá)產(chǎn)品處于胞內(nèi)，提取前需將細(xì)胞破碎，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)釋放出來，給提取增加了很多困難；而發(fā)酵液中的產(chǎn)物，濃度較低，雜質(zhì)又多，且一般大分子

11、較小分子不穩(wěn)定(易失活，如對剪切力)，故提取較困難。大分子(蛋白質(zhì))的分離主要困難在于雜蛋白的分離，由于蛋白質(zhì)都內(nèi)氨基酸所構(gòu)成，所以性質(zhì)相似，分離主要依靠高分辨力的精制方法，如色譜分離等。3.選擇依據(jù) 依據(jù)目標(biāo)蛋白和雜蛋白在物理、化學(xué)和生物學(xué)方面性質(zhì)的差異，尤其重要的是表面性質(zhì)的差異。例如，表面電荷密度（滴定曲線）、對一些配基的生物學(xué)特異性、表面金屬離子、糖含量、自由巰基數(shù)目、分子大小和形狀（相對分子質(zhì)量）、PH值和穩(wěn)定性等。4.下游加工工藝過程的一般流程圖1.發(fā)酵液預(yù)處理概念、方法概念：以細(xì)胞培養(yǎng)液或發(fā)酵液為出發(fā)點，設(shè)法使目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到液相中，同時除去其它懸浮顆粒以及改善濾液性狀，利于后續(xù)操

12、作，該過程稱為預(yù)處理。方法：（1）凝聚和絮凝技術(shù)（2）雜蛋白的去除方法等電點沉淀法加熱吸附作用蛋白質(zhì)沉淀劑（3）高價無機(jī)離子的去除方法2.凝聚和絮凝技術(shù)概念（混凝）(1)凝聚作用是在某些電解質(zhì)作用下，如中性鹽作用下，使擴(kuò)散雙電層的排斥電位降低，破壞膠體系統(tǒng)的分散狀態(tài)，而使膠體粒子聚集的過程。(2)絮凝作用：指在某些高分子絮凝劑存在下，在懸浮粒子之間產(chǎn)生架橋作用，而使粒膠形成粗大的絮凝團(tuán)的過程，它是一種以物理的集合為主的過程。(3)混凝：在料液中，先加入無機(jī)電解質(zhì)，使懸浮粒子間的相互排斥能降低，脫穩(wěn)而凝聚成微粒，而后再加入絮凝劑,凝聚作用為絮凝劑的架橋創(chuàng)造了良好的條件，從而提高了絮凝效果。 這種

13、包括凝聚和絮凝機(jī)理的過程，常稱為混凝。3.濾餅質(zhì)量比阻概念衡量過濾特性的主要指標(biāo)是濾餅的質(zhì)量比阻rB (或).它表示單位濾餅厚度的阻力系數(shù)，與濾餅的結(jié)構(gòu)特性有關(guān)，rB(或)越小，則發(fā)酵液越易過濾。單位：(m/kg)4. 影響rB的因素影響濾餅比阻的主要因素有形成濾餅的顆粒物性（顆粒尺寸，形狀等），過濾壓力差，料漿的濃度，溶液的PH，過濾速率和過濾時間等。形成濾餅的顆粒直徑越大，其比表面積越小，比阻越小。顆粒在堆積過程中所形成的顆粒與顆粒的孔隙也就越大，過濾阻力越小；對于可壓縮性濾餅， rB是操作壓力差的函數(shù)，濾餅的比阻值是隨操作壓力差的提高而增大的。料漿濃度對比阻的影響存在一個臨界濃度，當(dāng)料漿

14、濃度小于臨界濃度時，比阻隨著濃度的增加而增大，當(dāng)料漿濃度大于臨界濃度時，比阻隨濃度的增加而減?。贿^濾速度的增加會導(dǎo)致濾餅阻力系數(shù)的增加和空隙率的減少。由于濾餅的孔隙率隨時間而增大，因而濾餅比阻有隨過濾時間減小的趨勢。5. 草酸調(diào)節(jié)發(fā)酵液PH的作用1、由于大多數(shù)蛋白質(zhì)的pI在酸性范圍，所以把pH調(diào)到等電點附近，雜蛋白質(zhì)的溶解度降低而被除去。提高濾液質(zhì)量。2、發(fā)酵液酸化后目標(biāo)產(chǎn)物容易轉(zhuǎn)入到液相。3、加入草酸鈉調(diào)pH值，草酸根離子還可以跟鈣離子、鎂離子結(jié)合，形成不溶物，而去除鈣離子和鎂離子。4、酸化后的發(fā)酵液粘度降低，有助于提高過濾速度。6.板框過濾的應(yīng)用條件優(yōu)點：1）過濾面積大，過濾推動力(壓力差

15、)能較大幅度地進(jìn)行調(diào)整，并能耐受較高的壓力差，2）適應(yīng)性強(qiáng)，3) 設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、價格低、動力消耗少等。適用范圍較廣，一般用于濾餅較干的場合，不用于含揮發(fā)性有毒物質(zhì)或有生物危害的場合。1.高壓勻漿，高速珠磨概念與比較比較：細(xì)胞所受到的作用力 高壓勻漿：液相剪切力 高速珠磨：剪切力層之間的碰撞和磨料的滾動高壓勻漿：從高壓室壓出的細(xì)胞懸浮液經(jīng)過閥座的中心孔道從閥座和閥桿之間的小環(huán)隙高速噴出，高速噴出的漿液又射到靜止的撞擊環(huán)上，被迫改變方向從出口管流出，細(xì)胞在高速造成的剪切力、碰撞力和高壓到常壓的變化等作用下，造成細(xì)胞破碎。高速珠磨：細(xì)胞懸浮液與極細(xì)的研磨劑在攪拌漿作用下充分混合，珠子之間，珠子與細(xì)胞

16、之間互相剪切、碰撞，促使細(xì)胞壁破裂，釋出內(nèi)含物。動力學(xué)方程：高壓勻漿破碎的動力學(xué)方程: Ln S =kPaNb S:細(xì)胞破碎率 K:破碎速度常數(shù) (破碎的阻力) P:操作壓力 N:循環(huán)操作次數(shù) a、b指數(shù)因細(xì)胞種類和培養(yǎng)條件而異高速珠磨法： k 為破碎速率常數(shù)，主要與微球粒徑、密度、填充率以及細(xì)胞濃度、攪拌速度、進(jìn)料速度、攪拌漿的形狀有關(guān)。（影響因素） 溫控與能耗：高壓勻漿：活性物失活與產(chǎn)生熱有關(guān)系，一般需多級操作，每次循環(huán)前要進(jìn)行級間冷卻。能耗：提供動力（）+低溫維持的耗費；高速珠磨：珠磨機(jī)采用夾套冷卻的方式實現(xiàn)溫度控制的。 能耗與細(xì)胞破碎率成正比適用范圍：高壓勻漿適用于酵母和大多細(xì)菌細(xì)胞的

17、破碎,不適用于易造成堵塞的團(tuán)狀或絲狀真菌，較小的革蘭氏陽性菌，含有包含體的基因工程菌（因包含體堅硬，易損傷勻漿閥）高速珠磨珠磨法適用于細(xì)胞懸浮液和植物細(xì)胞的大規(guī)模處理。破碎率R的影響因素 高壓勻漿：溫度、壓力、循環(huán)次數(shù)、微生物種類； 高速珠磨：攪拌速度、細(xì)胞懸浮液濃度、溫度、玻璃小珠的裝量和直徑、循環(huán)速度2.細(xì)胞破碎的條件3.包涵體變性與復(fù)性，提高收率的方法包含體是無定形的蛋白質(zhì)的聚集，不被任何膜所包圍。細(xì)胞破碎后，包含體呈顆粒狀，致密，低速離心就可以沉淀。包含體難溶于水中，在變性劑溶液（如鹽酸胍、脲）中才能溶解。在這些溶液中，溶解的蛋白質(zhì)呈變性狀態(tài)，即所有的氫鍵、疏水鍵全被破壞，疏水側(cè)鏈完全

18、暴露，但一級結(jié)構(gòu)和共價鍵不被破壞。因此當(dāng)除去變性劑時，一部分蛋白質(zhì)可以自動折疊成具有活性的正確構(gòu)型，這一折疊過程稱為蛋白質(zhì)的復(fù)性。提高復(fù)性效率的方法：降低變性劑濃度，但如果太低，復(fù)興率會降低；增加蛋白濃度、PH偏堿；溫度、離子強(qiáng)度、氧化還原條件。1.鹽析法概念、規(guī)律、方程式概念：蛋白質(zhì)在高離子強(qiáng)度的溶液中溶解度降低、發(fā)生沉淀的現(xiàn)象稱為鹽析。機(jī)理：（1）高濃度鹽離子使蛋白質(zhì)表面雙電層厚度降低，靜電排斥作用減弱.在布朗運動的互相碰撞下容易發(fā)生凝聚，進(jìn)而沉淀析出。（2）中性鹽比蛋白質(zhì)具更強(qiáng)的親水性，因此將與蛋白質(zhì)爭奪水分子，使蛋白質(zhì)水化膜破壞。方程式：S:蛋白質(zhì)的溶解度,g/L I:離子強(qiáng)度Ks：鹽

19、析常數(shù)，斜率，與溫度和pH無關(guān)，與鹽和蛋白質(zhì)的種類有關(guān)。 : 常數(shù),截距,與鹽的種類無關(guān),與溫度、pH和蛋白質(zhì)種類有關(guān)2. Ks Ks：鹽析常數(shù)，與溶液的pH及溫度無關(guān)，只依賴于蛋白質(zhì)及鹽的種類；值為蛋白質(zhì)在純水中即離子強(qiáng)度為零時的假想溶解度對數(shù)值。用鹽析法分離蛋白質(zhì)時可以有兩種步驟： Ks分級鹽析法: （粗提蛋白質(zhì)時常用） 分級鹽析法: （進(jìn)一步純化用）Ks鹽析法：在一定pH和溫度下，改變體系離子強(qiáng)度進(jìn)行鹽析的方法；鹽析法：在一定離子強(qiáng)度下，改變pH和溫度進(jìn)行鹽析的方法；Ks鹽析法由于蛋白質(zhì)對離子強(qiáng)度的變化非常敏感，易產(chǎn)生共沉淀現(xiàn)象，因此常用于提取液的前處理；鹽析法由于溶質(zhì)溶解度變化緩慢，且

20、變化幅度小，因此分辨率更高，常用于初步的純化。2. Ks鹽析法：受蛋白質(zhì)種類和鹽的種類的影響，鹽析效果：高價陰離子大于低價陰離子 低價陽離子大于低價陽離子 鹽析法：受PH、溫度、蛋白質(zhì)種類的影響，PH值接近PI，最小；在高濃度鹽中，值隨溫度升高而減小。3鹽飽和度范圍的確定：不使目標(biāo)蛋白質(zhì)沉淀的最大飽和度和使目標(biāo)蛋白質(zhì)沉淀的最低飽和度1.過濾方法比較五種納濾 孔徑2nm濾膜 壓力差 能截留分子量在2001000之間的有機(jī)物質(zhì)，能將高價離子和低價離子分離。這類膜對荷相同電荷的分子有較高的截留率。2. RO分離機(jī)理是一種以壓力差為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作，孔徑范圍在0.0001-0.0

21、01 m之間；3.濃差極化和膜污染濃差極化:當(dāng)溶劑透性膜而溶質(zhì)留在膜上，因而使膜面濃度增大，并高于主體溶液中的濃度， 這種濃度差導(dǎo)致溶質(zhì)自膜面反擴(kuò)散至主體溶液中，這種現(xiàn)象稱為濃差極化.它對 通量的影響很大。要減少濃差極化，通常采用錯流過濾操作。膜污染：在使用中，盡管操作條件保持不變，但通量仍逐漸降低的現(xiàn)象，稱為污染。一般認(rèn) 為是膜與料液中的某一溶質(zhì)的相互作用，或吸附在膜上的溶質(zhì)與其他溶質(zhì)相互作 用而引起的。在反滲透中一般不嚴(yán)重，在超濾和微濾中比較嚴(yán)重。濃差極化會加重污染。但兩者是有區(qū)別的；濃差極化是可逆的，變更操作條件可使之消除，而污染不可逆，必須通過清洗的辦法，才能消除。4.截留率和截留分子

22、量截留率：指超濾膜對溶質(zhì)的截留能力,用（R）表示,并定義為:式中CP和Cb分別表示在某一瞬間，透過液和截留液的濃度。（R）在0和1之間。截留分子量：定義為相當(dāng)于一定截留率（通常為90%或95%）時的溶質(zhì)的分子量。1.溶劑萃取的分配原理分配定律：一定T、P下，溶質(zhì)在兩個互不相溶的溶劑中分配，達(dá)到平衡后溶質(zhì)在兩相中濃度之比為常數(shù)（K）。 在常溫常壓下為常數(shù):（1）稀溶液（2）溶質(zhì)對溶劑互溶沒有影響（3）必須是同一分子類型，不發(fā)生締合或離解.由上圖可知，溶質(zhì)在兩相的分配決定于選擇何種溶劑和水相的pH。1.雙水相萃取的概念，分離原理、影響因素、應(yīng)用概念：是利用物質(zhì)在互不相溶的兩水相間分配系數(shù)的差異來進(jìn)

23、行萃取的方法。原理：不同物質(zhì)分配系數(shù)的差異，構(gòu)成了雙水相萃取分離物質(zhì)的基礎(chǔ)。溶質(zhì)在兩水相間的分配主要由其表面性質(zhì)所決定，通過在兩相間的選擇性分配而得到分離，分配能力的大小可用分配系數(shù)K表示：影響因素：1）成相聚合物的相對分子質(zhì)量：當(dāng)聚合物的相對分子量降低時，會使蛋白質(zhì)易分配于富含該PEG的相中，使分配系數(shù)增大，而葡聚糖的分子量減小，會使分配系數(shù)降低。2）成相系統(tǒng)的總濃度:當(dāng)接近臨界點時，蛋白質(zhì)均勻的分配于兩相，分配系數(shù)接近于1.如成相聚合物或聚合物/鹽混合物的總濃度增加時，系統(tǒng)遠(yuǎn)離臨界點，系線的長度增加，此時兩相性質(zhì)的差別增大，蛋白質(zhì)趨向于向一側(cè)分配，即分配系數(shù)或增大超過1，或減少低于1.3）

24、鹽類的影響：在雙水相聚合物系統(tǒng)中，加入電解質(zhì)，首先陰陽離子會有不同的分配.加入適當(dāng)?shù)柠}類，會大大促進(jìn)帶相反電荷的兩種蛋白質(zhì)的分離。但當(dāng)鹽繼續(xù)增加時，影響逐漸減弱，分配系數(shù)基本上無變化。當(dāng)鹽很大時，由于鹽析作用，pro易分配于上相。 4）pH值：由于pH值影響protein的離解度，故調(diào)節(jié)pH可改變蛋白質(zhì)的表面電荷數(shù)，因而改變k的大小。對于 =0，prot的k不受pH的影響（一般來說），但對大多數(shù)prot而言，當(dāng)=0時，k隨pH變化而變化，這主要是由于pH值的變化會導(dǎo)致蛋白質(zhì)自身結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化。5）溫度：溫度影響雙水相系統(tǒng)的相圖，因而影響pro的k，特別在臨界點附近，尤為顯著。一般可在常溫操作

25、，不需冷卻，活性成份收率高。6)荷電PEG作為成相聚合物：在聚合物上引入電荷可以增大兩相間的電位差，相間電位差與電荷數(shù)成反比，而每一葡萄糖分子上可以引入很多帶電荷的基團(tuán)，故效果較差；每一分子PEG只含兩個羥基，只能引入兩個荷電基團(tuán)，故使電場增大的效果較好。應(yīng)用：胞內(nèi)蛋白質(zhì)的提取 根據(jù)目標(biāo)蛋白質(zhì)和共存雜質(zhì)的表而疏水性、相對分子質(zhì)量、等電點和表面電荷等性質(zhì)上的差別，綜合利用靜電作用、疏水作用和添加適當(dāng)種類和濃度的鹽，可選擇性萃取目標(biāo)產(chǎn)物。8.離子交換法（樹脂法）：是應(yīng)用合成的離子交換樹脂作為吸著劑，將溶液中的物質(zhì)，依靠庫侖力吸附在樹脂上，然后用合適的洗脫劑，將吸附物從樹脂上洗脫下來，達(dá)到分離、濃縮

26、提純的目的。2.離子交換樹脂：是一種具有網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)的含有高分子活性基因而能與溶液中其它物質(zhì)進(jìn)行交換或吸著的聚合物，其高分子活性基團(tuán)一般是多元酸或多元堿。特點；優(yōu)點：成本低，設(shè)備簡單，操作方便，不用或少用有機(jī)溶劑。缺點：生產(chǎn)周期長，成品質(zhì)量有時較差，在生產(chǎn)過程中，PH變化大，故不適用于穩(wěn)定性較差的抗生素，以及不一定能找到合適的樹脂等。應(yīng)用：抗生素等小分子物質(zhì)提取，還可用于脫色、去鹽、轉(zhuǎn)鹽、制備軟水、無鹽水等。3.常見的4種樹脂的比較性能陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂強(qiáng)酸性弱酸性強(qiáng)堿性弱堿性活性基團(tuán)磺酸羧酸季氨胺PH對交換能力的影響無在酸性中交換能力很小無在堿性溶液中交換能力很小鹽的穩(wěn)定性穩(wěn)定洗滌

27、要水解穩(wěn)定洗滌時要水解再生需過量的強(qiáng)酸很容易需過量的強(qiáng)堿再生容易，可用碳酸鈉或氨交換速度快慢（除非離子化后）快慢（除非離子化后）4.H+和OH-對樹脂親和能力的關(guān)系 H+：強(qiáng)酸型樹脂：與H+結(jié)合力很弱，序位和Li+相當(dāng) 弱酸型樹脂：與H+具有最強(qiáng)的置換能力，序位排在同價金屬離子之后 OH-：強(qiáng)堿性樹脂：和OH結(jié)合力弱，序位排在F之前 弱堿性樹脂：和OH結(jié)合力最強(qiáng)，序位排在ClO4之后結(jié)論：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿樹脂比弱酸、弱堿樹脂難以再生，酸、堿用量大，原因在于此。在鏈霉素提煉中，不能用強(qiáng)酸性樹脂，而應(yīng)用弱酸性樹脂，這主要是因為強(qiáng)酸性樹脂吸 附鏈霉素后，不易洗脫，而用弱酸性樹脂時，由于H+對樹脂親和力大，

28、因此很易將鏈霉素蔥樹脂上取代。結(jié)論：在進(jìn)行離子交換時，除了考慮離子被吸附是否容易外，還必須考慮被吸附上去的離子 是否容易被解吸下來。如鏈霉素的提煉中，不用強(qiáng)酸，而用弱酸性樹脂進(jìn)行交換吸附。 樹脂再生過程中為什么強(qiáng)酸堿比弱酸堿消耗大？1.吸附：吸附法是利用適當(dāng)?shù)奈絼?，在一定的pH條件下，使發(fā)酵液中的產(chǎn)物被吸附，然后再適當(dāng)?shù)南疵搶⑽降漠a(chǎn)品從吸附劑上解吸下來，達(dá)到濃縮和提純的目的。2.吸附的作用：把物質(zhì)從流動相（氣、液、相）濃縮到固體表面從而達(dá)到分離的過程稱為吸附作用。3.物理吸附力的本質(zhì)：范德華力4.大網(wǎng)格聚合物吸附劑及其應(yīng)用大網(wǎng)格吸附劑：大孔網(wǎng)格聚合物在合成過程中沒有引入離子交換功能團(tuán)，只有

29、多孔的骨架， 其性質(zhì)和活性炭、硅膠等吸附劑相似,簡稱大網(wǎng)格吸附劑。優(yōu)點：脫去臭效力不亞于活性炭對有機(jī)物質(zhì)具有良好的選擇性理、化性質(zhì)穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度好，經(jīng)久耐用品種多，無機(jī)鹽對大網(wǎng)格吸附劑提取有機(jī)物沒有影響吸附速度快，易解吸，再生容易D在0.20.8um之間，不污染環(huán)境，使用方便。對于那些極性不強(qiáng)，穩(wěn)定性差的物質(zhì)，可以用大孔樹脂吸附來分離。它可以彌補離子交換樹脂的不足。 缺點：價格昂貴，吸附效果易受流速和溶解濃度的影響。 大網(wǎng)格聚合物吸附劑吸附機(jī)理一）吸附規(guī)律：大孔網(wǎng)狀聚合物是一種非離子型共聚物，它能夠借助范德華力以溶液中吸附各種有機(jī)物質(zhì)。根據(jù)“類似物容易吸附類似物”的原則。極性吸附劑：在非極性溶

30、劑中，吸附極性物質(zhì)；中等極性吸附劑：兩種情況具有吸附能力。非極性吸附劑：從極性溶劑中，吸附非極性物質(zhì)。在水溶液中吸附時，對同族化合物分子量越大，極性越弱，吸附量越大。 二）解吸方法：由于是分子吸附，而且大孔網(wǎng)狀聚合物吸附劑對有機(jī)物質(zhì)的吸附能力一般低于活性炭，所以解吸比較容易，方法如下：1.最常用的是以低級醇、酮或其水溶液解吸。2.對弱酸性溶質(zhì)用堿來解吸。3.對弱堿性物質(zhì)用酸來解吸。4.如吸附是在高濃度鹽類溶液中進(jìn)行，常常用水洗就能解吸下來。5.對于易揮發(fā)溶質(zhì)可用熱水或蒸汽解吸。 應(yīng)用：對于在水中溶解度不太大，而較易溶于有機(jī)溶劑中的生化物質(zhì)都可考慮用大網(wǎng)格吸附劑提取。此外，四環(huán)素，土霉素，竹桃霉

31、素等都能用XAD-2吸附劑或國產(chǎn)大孔吸附劑來提取和精制。 大網(wǎng)格吸附劑還可用于污水處理，如含酚、含氯、含硝基等化合物廢水處理，造紙、印染、洗滌劑廢水等的處理，也可作為色譜法的載體等方面的應(yīng)用。1.色層分離法：一種物理的分離方法，利用多組分混合物中各組分物理化學(xué)性質(zhì)（如吸附力、分子極性、分子形狀和大小、分子親和力、分配系數(shù)等）的差別，使各組分以不同程度分布在兩個相中。當(dāng)各組分混合物隨流動相流動時，由于各組分物理化學(xué)性質(zhì)的差別，而以不同速率移動，從而達(dá)到分離目的。2，五種色譜的固定相和流動相的總結(jié)吸附色譜法 分配色譜法 固定相和流動相都是液體 離子交換色譜法 凝膠色譜法, 親合色譜法 3.凝膠層析

32、的分配機(jī)理（Kd值）當(dāng)溶質(zhì)通過層析柱時，分子直徑比凝膠孔徑大的分子，不能進(jìn)入凝膠顆粒的微孔里，只能隨溶劑一起移動的，最先流出柱外；分子直徑比凝膠孔徑小的分子，即進(jìn)入凝膠相內(nèi)，延長了路徑，向下移動的速度落后于大分子。 Kd=(Ve-Vo)/Vi，洗脫容積Ve:是指被分離物質(zhì)通過凝膠柱所需洗脫液的體積，常用Ve 表示；Vo表示凝膠顆粒外部水體積，Vi指凝膠顆粒內(nèi)部體積。在凝膠層析中，凝膠內(nèi)部中的水分起固定相作用，凝膠外部間隙中的水分作為流動相。如果生物大分子完全被排阻，Kd=0；分子能自由進(jìn)入凝膠內(nèi)部，凝膠內(nèi)外濃度一致，則Kd=1；只有部分分子能達(dá)到凝膠空間內(nèi)部，故內(nèi)部濃度小于外部濃度，0Kd1.1. 凝膠層析法和離子交換樹脂法的比較（介質(zhì)，概念，應(yīng)用） 概念機(jī)理介質(zhì)柱內(nèi)膠體的組成應(yīng)用優(yōu)點凝膠層析法又稱凝膠過濾層析、凝膠排阻層析，分子篩層析等。它主要用于分離分子大小不同的的樣品。