发酵产品的分离纯化

关于发酵产品的分离纯化第一节生物下游加工过程概述一、生物下游加工过程第2页,共38页，2024年2月25日，星期天1.基本定义：生物下游加工过程生物化工产品通过微生物发酵过程、酶反应过程或动植物细胞大量培养获得培养液，从上述培养液中分离、精制有关产品的过程为生物下游加工过程第3页,共38页，2024年2月25日，星期天生化分离工程根据分离过程原理（物理化学、化工原理、传递过程等）来研究分离过程的开发和设计中遇到的一些带有共性的技术问题的学科第4页,共38页，2024年2月25日，星期天2.生化产品的类型2.1按用途分类食品类农业用产品医用类产品生物试剂类第5页,共38页，2024年2月25日，星期天2.2按分子量大小分类分子量<1000Da：抗生素、有机酸、氨基酸、多肽类等分子量>1000Da：酶、抗原、抗体、多肽、蛋白质类第6页,共38页，2024年2月25日，星期天2.3按发酵时目的产物所在的位置分类

cell内：胰岛素、白细胞介素、干扰素、重组蛋白质

cell外：抗生素（青霉素、红霉素）、胞外酶（α-淀粉酶）等第7页,共38页，2024年2月25日，星期天3.生物下游加工过程的重要性1)、生化产品的必经的过程2)、中药现代化的重要技术平台3)、提高产品竞争力的关键技术之一第8页,共38页，2024年2月25日，星期天4.生物下游加工过程工程的研究内容可分为：（1）确立最佳的分离方法（2）确定最佳的分离工艺流程和操作条件（3）分离设备的选型和设计第9页,共38页，2024年2月25日，星期天二、生物下游加工过程的特点1.培养液成分复杂2.目标物质含量低，而杂质浓度高第10页,共38页，2024年2月25日，星期天

几种典型产品发酵液的浓度产品典型浓度/（g/L）单克隆抗体0.5酶20抗生素25有机酸100氨基酸100第11页,共38页，2024年2月25日，星期天3.目标物质稳定性差4.下游加工过程有弹性5.注意生物安全性第12页,共38页，2024年2月25日，星期天三、生物下游加工过程的一般流程

酶第13页,共38页，2024年2月25日，星期天例子：紫杉醇的纯化过程简介红豆衫树皮萃取预处理层析紫杉醇第14页,共38页，2024年2月25日，星期天

蛋白质的分离纯化技术第二节产品的分离纯化第15页,共38页，2024年2月25日，星期天概述影响蛋白质稳定性的因素蛋白质的分离提纯技术小结第16页,共38页，2024年2月25日，星期天蛋白质是一类重要的生物大分子，英文名称protein，字源出自希腊文Προτο,它有“最原初的”、“第一重要”的意思第17页,共38页，2024年2月25日，星期天分离蛋白质的目的研究蛋白质的分子结构、组成和某些物理化学性质，需要纯的均一的蛋白质样品。研究蛋白质的生物功能，需要纯品保持它的天然构象。制药工业中，需要把某种特殊功能的蛋白质提纯到规定的要求，特别是要把干扰或拮抗性质的成分除去。第18页,共38页，2024年2月25日，星期天影响蛋白质稳定性的因素温度蛋白酶缓冲溶液摇动剪切高压第19页,共38页，2024年2月25日，星期天蛋白质的提取与纯化技术蛋白质的提取蛋白质的分离纯化第20页,共38页，2024年2月25日，星期天提取：把蛋白质从原来的组织或细胞中以溶解的状态释放出来，保持天然状态。分离纯化：将所要的蛋白质与其他杂蛋白分离开来。第21页,共38页，2024年2月25日，星期天蛋白质的提取a.水溶液提取b.有机溶剂提取第22页,共38页，2024年2月25日，星期天水溶液提取应注意的因素:盐浓度pH值温度对提取物的保护表面活性剂第23页,共38页，2024年2月25日，星期天盐浓度稀浓度可以促进蛋白质的溶解,同时稀盐溶液因盐离子与蛋白质部分结合,具有保护蛋白质不易变性的优点,因此在提取时加入少量NaCl等中性盐,一般浓度为0.15mol/l为宜.第24页,共38页，2024年2月25日，星期天pH值蛋白质是具有等电点的两性电解质,提取液的pH值应选择在偏离等电点两侧的pH范围内.第25页,共38页，2024年2月25日，星期天蛋白质的分离纯化根据蛋白质溶解度不同的分离方法根据蛋白质分子大小差别的分离方法根据蛋白质带电性质进行分离根据配体特异性的分离方法其它第26页,共38页，2024年2月25日，星期天蛋白质溶解度不同的分离方法蛋白质的盐析(根据不同蛋白质在一定浓度盐溶液中溶解度降低程度不同达到彼此分离的方法)等电点沉淀法(各种蛋白质的等电点有差别,利用调节溶液pH达到某一蛋白质的等电点使之沉淀)低温有机溶剂沉淀法(利用与水可混合的有机溶剂降低溶液的介电常数,导致蛋白质溶解度降低而析出)第27页,共38页，2024年2月25日，星期天根据蛋白质分子大小的差别的分离方法透析与超滤(透析法:利用半透膜将分子大小不同的蛋白质分开)(超滤法:利用高压力或离心力强使水及小分子物质通过半透膜,而蛋白质大分子被截留在膜上,达到分离)凝胶过滤(利用凝胶颗粒为固定相,小分子物质能进入颗粒内部,而大分子却排阻在外,当混合液通过凝胶柱,溶液中的物质就按不同分子量大小筛分开了)第28页,共38页，2024年2月25日，星期天凝胶过滤原理第29页,共38页，2024年2月25日，星期天

两组分的凝胶层析分离及洗脱曲线第30页,共38页，2024年2月25日，星期天根据蛋白质带电性质进行分离电泳法(各种蛋白质在同一pH条件下,因分子量和电荷数的不同而在电场中的迁移率不同而得以分开)离子交换层析(当被分离的蛋白质溶液流经离子交换层析柱时,带有与离子交换剂相反的蛋白质被吸附在离子交换剂上,随后,通过改变pH或离子强度使吸附的蛋白质洗脱下来)第31页,共38页，2024年2月25日，星期天根据配体特异性的分离方法

亲和色谱法(利用生物分子间所具有的专一而又可逆的亲和力而使生物分子分离纯化)第32页,共38页，2024年2月25日，星期天第33页,共38页，2024年2月25日，星期天亲和层析是最有效的生物活性物质纯化方法，它对生物分子选择性的吸附和分离，可以取得很高的纯化倍数。此外蛋白在纯化过程中得到浓缩，结合到亲和配基后，性质更加稳定，其结果提高了活性回收率。此外它可以减少纯化步骤，缩短纯化时间，对不稳定蛋白的纯化十分有利。第34页,共38页，2024年2月25日，星期天其它扩张床吸附吸附介质颗粒在向上流动的上清的作用下扩张起来，上清中的目标蛋白被吸附于介质上，而细胞和其碎片将通过柱子而流出去，而洗脱目标蛋白时从相反方向将吸附介质压紧，再用洗脱缓冲液将目标蛋白洗下来。通过扩张床吸附技术可大大减少上清的处理时间。第35页,共38页，2024年2月25日，星期天小结蛋白质的纯化无固定的模式，不同的蛋白质有不同的纯化方法，同一种蛋白质也可采