第七章發(fā)酵產(chǎn)品的分離純化

第一節(jié)生物下游加工過(guò)程概述一、生物下游加工過(guò)程當(dāng)前1頁(yè)，總共33頁(yè)。1.基本定義：生物下游加工過(guò)程生物化工產(chǎn)品通過(guò)微生物發(fā)酵過(guò)程、酶反應(yīng)過(guò)程或動(dòng)植物細(xì)胞大量培養(yǎng)獲得培養(yǎng)液，從上述培養(yǎng)液中分離、精制有關(guān)產(chǎn)品的過(guò)程為生物下游加工過(guò)程當(dāng)前2頁(yè)，總共33頁(yè)。生化分離工程根據(jù)分離過(guò)程原理（物理化學(xué)、化工原理、傳遞過(guò)程等）來(lái)研究分離過(guò)程的開發(fā)和設(shè)計(jì)中遇到的一些帶有共性的技術(shù)問(wèn)題的學(xué)科當(dāng)前3頁(yè)，總共33頁(yè)。2.生化產(chǎn)品的類型2.1按用途分類食品類農(nóng)業(yè)用產(chǎn)品醫(yī)用類產(chǎn)品生物試劑類當(dāng)前4頁(yè)，總共33頁(yè)。2.2按分子量大小分類分子量<1000Da：抗生素、有機(jī)酸、氨基酸、多肽類等分子量>1000Da：酶、抗原、抗體、多肽、蛋白質(zhì)類當(dāng)前5頁(yè)，總共33頁(yè)。2.3按發(fā)酵時(shí)目的產(chǎn)物所在的位置分類cell內(nèi)：胰島素、白細(xì)胞介素、干擾素、重組蛋白質(zhì)cell外：抗生素（青霉素、紅霉素）、胞外酶（α-淀粉酶）等當(dāng)前6頁(yè)，總共33頁(yè)。3.生物下游加工過(guò)程的重要性1)、生化產(chǎn)品的必經(jīng)的過(guò)程2)、中藥現(xiàn)代化的重要技術(shù)平臺(tái)3)、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵技術(shù)之一當(dāng)前7頁(yè)，總共33頁(yè)。4.生物下游加工過(guò)程工程的研究?jī)?nèi)容可分為：（1）確立最佳的分離方法（2）確定最佳的分離工藝流程和操作條件（3）分離設(shè)備的選型和設(shè)計(jì)當(dāng)前8頁(yè)，總共33頁(yè)。二、生物下游加工過(guò)程的特點(diǎn)1.培養(yǎng)液成分復(fù)雜2.目標(biāo)物質(zhì)含量低，而雜質(zhì)濃度高當(dāng)前9頁(yè)，總共33頁(yè)。幾種典型產(chǎn)品發(fā)酵液的濃度產(chǎn)品典型濃度/（g/L）單克隆抗體0.5酶20抗生素25有機(jī)酸100氨基酸100當(dāng)前10頁(yè)，總共33頁(yè)。3.目標(biāo)物質(zhì)穩(wěn)定性差4.下游加工過(guò)程有彈性5.注意生物安全性當(dāng)前11頁(yè)，總共33頁(yè)。三、生物下游加工過(guò)程的一般流程

酶當(dāng)前12頁(yè)，總共33頁(yè)。例子：紫杉醇的純化過(guò)程簡(jiǎn)介紅豆衫樹皮萃取預(yù)處理層析紫杉醇當(dāng)前13頁(yè)，總共33頁(yè)。

蛋白質(zhì)的分離純化技術(shù)第二節(jié)產(chǎn)品的分離純化當(dāng)前14頁(yè)，總共33頁(yè)。概述影響蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的因素蛋白質(zhì)的分離提純技術(shù)小結(jié)當(dāng)前15頁(yè)，總共33頁(yè)。蛋白質(zhì)是一類重要的生物大分子，英文名稱protein，字源出自希臘文Προτο,它有“最原初的”、“第一重要”的意思當(dāng)前16頁(yè)，總共33頁(yè)。分離蛋白質(zhì)的目的研究蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)、組成和某些物理化學(xué)性質(zhì)，需要純的均一的蛋白質(zhì)樣品。研究蛋白質(zhì)的生物功能，需要純品保持它的天然構(gòu)象。制藥工業(yè)中，需要把某種特殊功能的蛋白質(zhì)提純到規(guī)定的要求，特別是要把干擾或拮抗性質(zhì)的成分除去。當(dāng)前17頁(yè)，總共33頁(yè)。影響蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的因素溫度蛋白酶緩沖溶液搖動(dòng)剪切高壓當(dāng)前18頁(yè)，總共33頁(yè)。蛋白質(zhì)的提取與純化技術(shù)蛋白質(zhì)的提取蛋白質(zhì)的分離純化當(dāng)前19頁(yè)，總共33頁(yè)。提?。喊训鞍踪|(zhì)從原來(lái)的組織或細(xì)胞中以溶解的狀態(tài)釋放出來(lái)，保持天然狀態(tài)。分離純化：將所要的蛋白質(zhì)與其他雜蛋白分離開來(lái)。當(dāng)前20頁(yè)，總共33頁(yè)。蛋白質(zhì)的提取a.水溶液提取b.有機(jī)溶劑提取當(dāng)前21頁(yè)，總共33頁(yè)。水溶液提取應(yīng)注意的因素:鹽濃度pH值溫度對(duì)提取物的保護(hù)表面活性劑當(dāng)前22頁(yè)，總共33頁(yè)。鹽濃度稀濃度可以促進(jìn)蛋白質(zhì)的溶解,同時(shí)稀鹽溶液因鹽離子與蛋白質(zhì)部分結(jié)合,具有保護(hù)蛋白質(zhì)不易變性的優(yōu)點(diǎn),因此在提取時(shí)加入少量NaCl等中性鹽,一般濃度為0.15mol/l為宜.當(dāng)前23頁(yè)，總共33頁(yè)。pH值蛋白質(zhì)是具有等電點(diǎn)的兩性電解質(zhì),提取液的pH值應(yīng)選擇在偏離等電點(diǎn)兩側(cè)的pH范圍內(nèi).當(dāng)前24頁(yè)，總共33頁(yè)。蛋白質(zhì)的分離純化根據(jù)蛋白質(zhì)溶解度不同的分離方法根據(jù)蛋白質(zhì)分子大小差別的分離方法根據(jù)蛋白質(zhì)帶電性質(zhì)進(jìn)行分離根據(jù)配體特異性的分離方法其它當(dāng)前25頁(yè)，總共33頁(yè)。蛋白質(zhì)溶解度不同的分離方法蛋白質(zhì)的鹽析(根據(jù)不同蛋白質(zhì)在一定濃度鹽溶液中溶解度降低程度不同達(dá)到彼此分離的方法)等電點(diǎn)沉淀法(各種蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)有差別,利用調(diào)節(jié)溶液pH達(dá)到某一蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)使之沉淀)低溫有機(jī)溶劑沉淀法(利用與水可混合的有機(jī)溶劑降低溶液的介電常數(shù),導(dǎo)致蛋白質(zhì)溶解度降低而析出)當(dāng)前26頁(yè)，總共33頁(yè)。根據(jù)蛋白質(zhì)分子大小的差別的分離方法透析與超濾(透析法:利用半透膜將分子大小不同的蛋白質(zhì)分開)(超濾法:利用高壓力或離心力強(qiáng)使水及小分子物質(zhì)通過(guò)半透膜,而蛋白質(zhì)大分子被截留在膜上,達(dá)到分離)凝膠過(guò)濾(利用凝膠顆粒為固定相,小分子物質(zhì)能進(jìn)入顆粒內(nèi)部,而大分子卻排阻在外,當(dāng)混合液通過(guò)凝膠柱,溶液中的物質(zhì)就按不同分子量大小篩分開了)當(dāng)前27頁(yè)，總共33頁(yè)。凝膠過(guò)濾原理當(dāng)前28頁(yè)，總共33頁(yè)。兩組分的凝膠層析分離及洗脫曲線當(dāng)前29頁(yè)，總共33頁(yè)。根據(jù)蛋白質(zhì)帶電性質(zhì)進(jìn)行分離電泳法(各種蛋白質(zhì)在同一pH條件下,因分子量和電荷數(shù)的不同而在電場(chǎng)中的遷移率不同而得以分開)離子交換層析(當(dāng)被分離的蛋白質(zhì)溶液流經(jīng)離子交換層析柱時(shí),帶有與離子交換劑相反的蛋白質(zhì)被吸附在離子交換劑上,隨后,通過(guò)改變pH或離子強(qiáng)度使吸附的蛋白質(zhì)洗脫下來(lái))當(dāng)前30頁(yè)，總共33頁(yè)。根據(jù)配體特異性的分離方法

親和色譜法(利用生物分子間所具有的專一而又可逆的親和力而使生物分子分離純化)當(dāng)前31頁(yè)，總共33頁(yè)。當(dāng)前32頁(yè)，總共33頁(yè)。親和層析是最有效的生物活性物質(zhì)純