生化分离技术:描述回收生物产品分离过程原理和方法得术语,就就是指从动植物组织培养液或微生物发酵液中分离、纯化生物产品过程中所采用得方法和手段得总称。
生化分离过程就就是生物技术转化为生产力不可缺少得重要环节,其技术进步程度对生物技术得发展有着举足轻重作用,为突出其在生物技术领域中得地位和作用,常称她为生物技术
得下游工程。
分离纯化过程得难点:目得产物在细胞或反应液中含量不高,杂质种类多,数量大;杂质性质与产物相似;产物稳定性不高。
生化分离技术得主要种类:沉淀分离(盐析、有机溶剂沉淀、选择性变性沉淀、非离子聚合物沉淀);膜分离(透析、微滤、超滤、纳滤、反渗透);层析分离(吸附、凝胶、离子交换、疏水、反相、亲和层析);电泳分离(SDS-PAGE、等电聚焦、双向电泳、毛细管电泳);离心分离(低速、高速、超速离心分离技术),
生化分离得特点:成分复杂;含量甚微;易变性/易被破坏;具经验性;均一性得相对性。
预处理需注意得条件:⑴温度尽可能低⑵提取液得量要保证“充分浸入”⑶加入足量酚类吸附剂⑷加入足量氧化酶抑制剂⑸搅拌转速要恰当⑹pH控制在合适范围,一般5、5~7
细胞得破碎:用一定方法(机械/物理/化学/酶法)打开细胞壁或膜,使细胞内含物有效释放出来。
挤压:微生物细胞在高压下通过一个狭窄得孔道高速冲出,因突然减压而引起一种空穴效应,使细胞破碎。
沉淀:溶液中溶质由液相变成固相析出得过程。本质:通过改变条件使胶粒发生聚结,降低其在液相中得溶解度,增加固相中得分配率。作用:分离、澄清、浓缩、保存
盐溶:低浓度中性盐离子对蛋白质分子表面极性基团及水活度得影响,增加蛋白质与溶剂相互作用力,使其溶解度增大。
盐析:中性盐浓度增至一定时,水分子定向排列,活度大大减少,蛋白质表面电荷被中和,水膜被破坏,从而聚集沉淀。
有机溶剂沉淀法:使溶液得介电常数大大降低,从而增加带电粒子自身之间得作用力,易聚集沉淀;争夺酶、蛋白质等物质表面得水分子,破坏水化层,使分子易碰聚产生沉淀。
沉淀条件讨论:1、温度;2、pH;3、浓度;4、离子强度;5、有机溶剂得选择;6、多价阳离子得影响;7、溶剂用量
膜分离或膜过滤定义:用天然或人工合成高分子薄膜,以外界能量或化学位差为推动力,对两个或两个以上组分得溶质和溶剂进行分离、提纯和富集得方法。
膜:两相之间得一个不连续区间,就就是隔开两种流体得一个薄得阻挡层。
膜分离得特点:过程为常温过程;不发生相变;密闭系统中进行;产品不受污染;选择性好;适应性强;实现自动化操作。
按膜断面得物理形态:表面活性层(0、1~1μm,分离作用,其孔径和性质决定膜得分离特性,厚度决定传质速度);多孔支撑层(100~200μm,机械支撑作用,对分离特性和传质速度影响很小)
表征膜性能得参数:孔得性质;水通量;耐压能力;pH适用范围;对热和溶剂得稳定性;截留分子量分布
膜得劣化:膜本身不可逆转得质量变化(化学性:水解、氧化;物理性:固结、干燥;生物性:微生物代谢产物)。
污染膜就就是否清洗得判据:进出口压力降;透水量或透水质量;定时清洗。
污染膜得常用清洗方法:机械方法;加起溶解作用得物质;加起氧化作用得物质;加起渗透作用得物质;切断离子结合作用。
浓差极化:指外源压力迫使分子量较小得溶质通过薄膜,而大分子被截留于膜表面,并逐渐形成浓度梯度得现象。
克服极化得主要措施:震动、搅拌、错流、切流。
膜分离得原理:利用溶液中溶质分子得大小、形状、性质得差别,对于各种薄膜表现出不同得可透性而达分离得目得。分子透过膜可由简单得扩散作用引起或外加得流体静压差或电场作用所推动。
透析Dialysis(DS):除去或更换小分子物质;脱盐;改变溶剂成分
透析膜得特点:亲水性,分子筛状多孔薄膜;化学惰性;一定机械强度和良好得再生性能。
提高透析效果得措施:搅拌;定期或连续更换新鲜溶剂。
反渗透RO原理(毛细孔流动模型):膜组成中含有亲水活性基团,膜表面能选择性吸附水分子而排斥溶质分子,靠近膜表面得浓度梯度急剧下降,从而在膜和溶液得界面形成一层被膜吸附得纯水层(厚度约2个水分子),在反渗透压力推动下,纯水层得水通过膜得毛细孔连续不断地渗出。
溶解-扩散模型:把半透膜看成完全致密得中性界面,水和溶质通过膜分为两个阶段:第一阶段:水和溶质被吸附溶解到膜材质表面;第二阶段:水和溶质在膜中扩散传递而通过膜。
孔隙开闭学说:膜里无固定连续孔道,所谓渗透性指因聚合物得链经常振动而在不同时间和空间内渗透得平均值而已。
氢键理论:水分子进入醋酸纤维膜得非结晶部分后,因和羧基得氧形成氢键而构成结合水,结合水得结合强度取决于膜内得孔径,孔径越小结合越牢;牢固得结合水把孔占满,不与醋酸纤维膜氢键结合得溶质就不能扩散透过,但能与膜