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離子交換樹脂上樣量計算

發布時間:2025-03-02 22:10:46

離子交換樹脂低鹽上樣的原因,哪位好心人回答一下哦。謝謝!

因為離子交換樹脂是來靠其交換基團來自起作用的,一定量的交換樹脂所具有的交換能力是一定的。鹽的濃度越高,樹脂達到飽和時所能處理的液體的量就越少。這樣,就必須對樹脂進行頻繁的再生處理,或將樹脂的用量增大。這樣都可能使得經濟上不合算。
因此,在含鹽量高時,建議先用其他方法見含鹽量降低,如反滲透、電滲析或化學沉澱等。

但是,對於一些物料,有可能沒有合適的方法使其鹽含量降低,也只好選用離子交換樹脂來進行處理。

② vc和vc乙基醚用哪種陰離子交換樹脂

離子交換層析(Ion Exchange Chromatography簡稱為IEC)是以離子交換劑為固定相,依據流動相中的組分離子與交換劑上的平衡離子進行可逆交換時的結合力大小的差別而進行分離的一種層析方法。1848年,Thompson等人在研究土壤鹼性物質交換過程中發現離子交換現象。本世紀40年代,出現了具有穩定交換特性的聚苯乙烯離子交換樹脂。50年代,離子交換層析進入生物化學領域,應用於氨基酸的分析。目前離子交換層析仍是生物化學領域中常用的一種層析方法,廣泛的應用於各種生化物質如氨基酸、蛋白、糖類、核苷酸等的分離純化。常用的離子交換劑有:離子交換纖維素、離子交換葡聚糖和離子交換樹脂 。
離子交換層析中,基質是由帶有電荷的樹脂或纖維素組成。帶有正電荷的稱之陰離子交換樹脂;而帶有負電荷的稱之陽離子樹脂。離子交換層析同樣可以用於蛋白質的分離純化。由於蛋白質也有等電點,當蛋白質處於不同的pH條件下,其帶電狀況也不同。陰離子交換基質結合帶有負電荷的蛋白質,所以這類蛋白質被留在柱子上,然後通過提高洗脫液中的鹽濃度等措施,將
吸附在柱子上的蛋白質洗脫下來。結合較弱的蛋白質首先被洗脫下來。反之陽離子交換基質結合帶有正電荷的蛋白質,結合的蛋白可以通過逐步增加洗脫液中的鹽濃度或是提高洗脫液的pH值洗脫下來。
⒈離子交換劑預處理和裝柱對於離子交換纖維素要用流水洗去少量碎的不易沉澱的顆粒,以保證有較好的均勻度,對於已溶脹好的產品則不必經這一步驟。溶脹的交換劑使用前要用稀酸或稀鹼處理,使之成為帶H+或OH-的交換劑型。陰離子交換劑常用「鹼-酸-鹼」處理,使最終轉為-OH-型或鹽型交換劑;對於陽離子交換劑則用「酸-鹼-酸」處理,使最終轉為-H-型交換劑。洗滌好的纖維素使用前必須平衡至所需的pH和離子強度。已平衡的交換劑在裝柱前還要減壓除氣泡。為了避免顆粒大小不等的交換劑在自然沉降時分層,要適當加壓裝柱,同時使柱床壓緊,減少死體積,有利於解析度的提高。柱子裝好後再用起始緩沖液淋洗,直至達到充分平衡方可使用。
⒉加樣與洗脫加樣:層析所用的樣品應與起始緩沖液有相同的pH和離子強度,所選定的pH值應落在交換劑與被結合物有相反電荷的范圍,同時要注意離子強度應低,可用透析、凝膠過濾或稀釋法達此目的。樣品中的不溶物應在透析後或凝膠過濾前,以離心法除去。為了達到滿意的分離效果,上樣量要適當,不要超過柱的負荷能力。柱的負荷能力可用交換容量來推算,通常上樣量為交換劑交換總量的1%-5%。
洗脫:已結合樣品的離子交換前,可通過改變溶液的pH或改變離子強度的方法將結合物洗脫,也可同時改變pH與離子強度。為了使復雜的組份分離完全,往往需要逐步改變pH或離子強度,其中最簡單的方法是階段洗脫法,即分次將不同pH與離子強度的溶液加入,使不同成分逐步洗脫。由於這種洗脫pH與離子強度的變化大,使許多洗脫體積相近的成分同時洗脫,純度較差,不適宜精細的分離。最好的洗脫方法是連續梯度洗脫,洗脫裝置見圖16-6.兩個容器放於同一水平上,第一個容器盛有一定pH的緩沖液,第二個容器含有高鹽濃度或不同pH的緩沖液,兩容器連通,第一個容器與柱相連,當溶液由第一容器流入柱時,第二容器中的溶液就會自動來補充,經攪拌與第一容器的溶液相混合,這樣流入柱中的緩沖液的洗脫能力即成梯度變化。第一容器中任何時間的濃度都可用下式進行計算:
C=C2-(C2-C1)(1-V)A2/A1
式中A1、A2分別代表兩容器的截面積:C1、C2分別表示容器中溶液的濃度;V為流出體積對總體積之比。當A1=A2時為線性梯度,當A1>A2時為凹形梯度,A1>A2時為凸形梯度。
洗脫時應滿足以下要求:①洗脫液體積應足夠大,一般要幾十倍於床體積,從而使分離的各峰不致於太擁擠。②梯度的上限要足夠高,使緊密吸附的物質能被洗脫下來。③梯度不要上升太快,要恰好使移動的區帶在快到柱末端時達到解吸狀態。目的物的過早解吸,會引起區帶擴散;而目的物的過晚解吸會使峰形過寬。
⒊洗脫餾份的分析按一定體積(5-10ml/管)收集的洗脫液可逐管進行測定,得到層析圖譜。依實驗目的的不同,可採用適宜的檢測方法(生物活性測定、免疫學測定等)確定圖譜中目的物的位置,並回收目的物。
⒋離子交換劑的再生與保存離子交換劑可在柱上再生。如離子交換纖維素可用2mol/:NaCl淋洗柱,若有強吸附物則可用0.1mol/LNaOH洗柱;若有脂溶性物質則可用非離子型去污劑洗柱後再生,也可用乙醇洗滌,其順序為:0.5mol/LNaOH-水-乙醇-水-20%NaOH-水。保存離子交換劑時要加防腐劑。對陰離子交換劑宜用0.002%氯已定(洗必泰),陽離子交換劑可用乙基硫柳汞(0.005%)。有些產品建立用0.02%疊氮鈉。
⒌離子交換層析的應用離子交換層析技術已廣泛用於各學科領域。在生物化學及臨床生化檢驗中主要用於分離氨基酸、多肽及蛋白質,也可用於分離核酸、核苷酸及其它帶電荷的生物分子。

概念
層析是「色層分析」的簡稱。利用各組分物理性質的不同,將多組分混合物進行分離及測定的方法。有吸附層析、分配層析兩種。一般用於有機化合物、金屬離子、氨基酸等的分析。
層析(chromatography)利用物質在固定相與流動相之間不同的分配比例,達到分離目的的技術。層析對生物大分子如蛋白質和核酸等復雜的有機物的混合物的分離分析有極高的分辨力。
[編輯本段]語源學
chrome意為「色彩」,graphy源自希臘文,意為「寫」。色譜為層析的同義語,都是從英語chromatography譯來的。
層析(色譜) chromatograpby
在把微細分散的固體或是附著於固體表面的液體作為固定相,把液體(與上述液體不相混合的)或氣體作為移動相的系統中,使試料混合物中的各成分邊保持向兩相分布的平衡狀態邊移動,利用各成分對固定相親和力不同所引起的移動速度差,將它們彼此分離開的定性與定量分析方法,稱為層析,亦稱色譜法。根據移動相種類的不同,分為液體層析、氣體層析二種。用作固定相的有矽膠、活性炭、氧化鋁、離子交換樹脂、離子交換纖維等,或是在硅藻土和纖維素那樣的無活性的載體上附著適當的液體,也可使用其他物質。將作為固定相的微細粉末狀物質裝入細長形圓筒中進行的層析稱為柱層析(column chromatogra-phy),在玻璃板上塗上一層薄而均的物質作為固定相的稱為薄層層析(thin-layer chromatography),後者可與用濾紙作為固定相的紙上層析進行同樣的分析,即在固定相的一端,點上微量試料,在密閉容器中,使移動相(液體)從此端滲入,移動接近另一端。通過這種展開操作,各成分呈斑點狀移動到各自的位置上,再根據Rf值的測定進行鑒定。當斑點不易為肉眼觀察時,可利用適當的顯色劑,或通過紫外燈下產生熒光的方法進行觀察。也可採用在第一種移動相展開後再用另一移動相進行展開(這時的展開方向應與原方向垂直),使各成分分離完全的雙相層析(two-dimensional chromatography)。分離後,將斑點位置的固定相切取下來,把其中含有來自試料的物質提取進行定量分析。但為制備與定量,柱層析則更為適宜。在柱層析中,移動相從加入試料的一端展開到達另一端後,繼續展開使各成分和移動相一起向柱外分別溶出,這就是廣泛使用的所謂洗提層析(elution chromatography)。層析根據固定相與溶質(試料)間親和力的差異分為吸附型、分配型、離子交換型(離子交換層析)等三種類型。但這並不是很嚴格的,有時常見到其中間類型。此外,近來也應用親和層析,即將與基質類似的化合物(通常為共價鍵)結合到固定相上,再利用其特異的親和性沉澱與其對應的特定的酶或蛋白質。
[編輯本段]類別
◆按層析的機理劃分:
吸附層析、分配層析、離子交換層析、凝膠過濾層析、親和層析等。
吸附層析:利用吸附劑表面對不同組分吸附性能的差異,達到分離鑒定的目的。
分配層析:利用不同組分在流動相和固定相之間的分配系數不同,使之分離。
離子交換層析:利用不同組分對離子交換劑親和力的不同。
凝膠層析:利用某些凝膠對於不同分子大小的組分阻滯作用的不同。
◆按流動相與固定相的不同劃分:
氣相層析、液相層析。這兩大類層析是以流動相不同來劃分的。如同時區分流動相和固定相,劃分為:氣固層析、氣液層析、液固層析和液液層析等。
◆按操作形式劃分:
柱層析、紙層析、薄層層析、高效液相層析等。
柱層析:將固定相裝於柱內,使樣品沿一個方向移動而達到分離。
紙層析:用濾紙做液體的載體,點樣後,用流動相展開,以達到分離鑒定的目的。
薄層層析:將適當粒度的吸附劑鋪成薄層,以紙層析類似的方法進行物質的分離和鑒定。
以上劃分無嚴格界限,有些名稱相互交叉,如親和層析應屬於一種特殊的吸附層析,紙層析是一種分配層析,柱層析可做各種層析。
[編輯本段]基本原理
層析須在兩相系統間進行。一相是固定相,需支持物,是固體或液體。另一相為流動相,是液體或氣體。當流動相流經固定相時,被分離物質在兩相間的分配,由平衡狀態到失去平衡到又恢復平衡,即不斷經歷吸附和解吸的過程。隨著流動相不斷向前流動,被分離物質間出現向前移動的速率差異,由開始的單一區帶逐漸分離出許多區帶,這個過程叫展層。
系數K是物質在兩相中的濃度比。K值大,則在固定相中吸附牢,K值小吸附差。各物質間的K值差別大,則易被分離。不同類型層析的K值含義不同,可視為吸附平衡常數,分配常數或離子交換常數等。
研究層析現象而發展的塔板理論,與有機化學實驗中的分餾法原理有些相似。被分餾的有機溶劑在分餾柱內的填充物上形成許多熱交換層,從而把低沸點溶劑先分餾出來,達到純化的目的。在層析時用理論塔板數n來衡量層析效能。
tR為物質在層析柱上的保留時間,W為洗脫下來的物質峰形的寬度。n值愈大表示層析柱的效能愈高。如用理論塔板高度H表示,則包含了層析柱長度的因子。
式中L為層析柱的柱長。H值越大,則柱效越低。
此外影響層析分離效果的還有渦流擴散、縱向擴散和傳質阻抗等因素。因此選擇層析固定相支持物的粒度、均勻度等物理性能,流動相的層析系統和溫度等都是做好層析的關鍵。
[編輯本段]幾種常用的層析
◆吸附層析
吸附劑的吸附力強弱,是由能否有效地接受或供給電子,或提供和接受活潑氫來決定。被吸附物的化學結構如與吸附劑有相似的電子特性,吸附就更牢固。常用吸附劑的吸附力的強弱順序為:活性炭、氧化鋁、硅膠、氧化鎂、碳酸鈣、磷酸鈣、石膏、纖維素、澱粉和糖等。以活性炭的吸附力最強。吸附劑在使用前須先用加熱脫水等方法活化。大多數吸附劑遇水即鈍化,因此吸附層析大多用於能溶於有機溶劑的有機化合物的分離,較少用於無機化合物。洗脫溶劑的解析能力的強弱順序是:醋酸、水、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、醚、氯仿、苯、四氯化碳和己烷等。為了能得到較好的分離效果,常用兩種或數種不同強度的溶劑按一定比例混合,得到合適洗脫能力的溶劑系統,以獲得最佳分離效果。
◆分配層析
在支持物上形成部分互溶的兩相系統。一般是水相和有機溶劑相。常用支持物是硅膠、纖維素和澱粉等,這些親水物質能儲留相當量的水。被分離物質在兩相中都能溶解,但分配比率不同,展層時就會形成以不同速度向前移動的區帶。
◆離子交換層析
支持物是人工交聯的帶有能解離基團的有機高分子,如離子交換樹脂、離子交換纖維素、離子交換凝膠等。帶陽離子基團的,如磺酸基(—SO3H)、羧甲基(—CH2COOH)和磷酸基等為陽離子交換劑。帶陰離子基團的,如DEAE—(二乙基胺乙基)和QAE—(四級胺乙基)等為陰離子交換劑。離子交換層析只適用於能在水中解離的化合物,包括有機物和無機物。對於蛋白質、核酸、氨基酸及核苷酸的分離分析有極好的分辨力。離子交換基團在水溶液中解離後,能吸引水中被分離物的離子,各種物質在離子交換劑上的離子濃度與周圍溶液的離子濃度保持平衡狀態,各種離子有不同的交換常數,K值愈高,被吸附愈牢。洗脫時,增加溶液的離子強度,如改變pH,增加鹽濃度,離子被取代而解吸下來。洗脫過程中,按K值不同,分成不同的區帶。
◆凝膠過濾層析
支持物是人工合成的交聯高聚物,在水中膨脹後成為凝膠。凝膠內為內水層,凝膠周圍的水為外水層。控制交聯度以形成不同孔徑的網狀結構。交聯度小的孔徑大,交聯度大的孔徑小。凝膠只允許被分離物質中小於孔徑的分子進入,大於孔徑的分子被排斥在外水層,最先被洗脫下來。而進入孔徑的分子也按分子量大小大致分離成不同的區帶。選擇不同規格的凝膠,可把一個混合物按分子量的差異分成不同的組分。這種方法曾被稱為分子篩。目前常用的凝膠商品有:葡聚糖凝膠(sephadex)、聚丙烯醯胺凝膠(bio-gel)、瓊脂糖凝膠(sepharose)和聚苯乙烯凝膠(styragel)等。
◆親和層析
在一對有專一的相互作用的物質中,把其中之一聯結在支持物上,用於純化相對的另一物質。常見的親和對如:酶和抑制劑,抗原和抗體,激素和受體等。支持物為瓊脂糖或纖維素等。
◆氣相層析
屬於分配層析或吸附層析,僅適用於分析分離揮發性和低揮發性物質。固定相是在惰性支持物(如磨細的耐火磚)上覆蓋一層高沸點液體,如硅油、高沸點石蠟和油脂、環氧類聚合物。外塗層約為支持物重量的20%。分析時操作溫度范圍,一般從室溫到200℃。特殊的層析柱能達到500℃。流動相常用氦、氬或氮為展層氣體。氣相層析分離的區帶十分清晰,是由於揮發性物質在兩相間能很快達到平衡,所需分析時間大為縮短,一般為數分鍾至10餘分鍾。檢測記錄系統繪出的各峰是測定流出氣體電阻變化的結果,因而測定樣品量可到微克和毫微克水平。具有快速、靈敏和微量的優點。氣相層析也能用於分離制備樣品,但需增加將流出氣體通過冷凍將分離物回收的裝置。
◆紙層析
以濾紙為支持物的分配層析。組成濾紙的纖維素是親水物質,能形成水相和展層溶劑的兩相系統,被分離物質在兩相中的分配保持平衡關系。紙層析用於分析簡單的混合物時可做單向層析。對於復雜的混合物,可做雙向層析。1944年A.J.P.馬丁第一次用紙層析分析氨基酸,得到很好的分離效果,開創了近代層析的發展和應用的新局面。70年代以後,紙層析已逐漸為其他分辨力更高、速度更快和更微量化的新方法,如離子交換層析、薄層層析、高效液相層析等所代替。
◆薄層層析
在玻璃片、金屬箔或塑料片上鋪上一層約1~2毫米的支持物,如纖維素、硅膠、離子交換劑、氧化鋁或聚醯胺等,根據需要做不同類型的層析。聚醯胺薄膜是一種特異的薄層,將尼龍溶解於濃甲酸中,塗在滌綸片基上,當甲酸揮發後,在滌綸片基上形成一層多孔的薄膜,其分辨力超過了用尼龍粉鋪成的薄層。薄層層析較紙層析優越在於分辨高,展層時間短。例如用紙層析做氨基酸分析,往往需要兩天時間,而且對層析條件要求嚴格,不易得到滿意的分離效果。如用薄層層析做,一般約需半小時,分離效果更好。薄層層析一般用於定性分析。也能用於定量分析和制備樣品。
◆高效液相層析(又名高壓液相色譜)
70年代新發展的層析法。其特點是:用高壓輸液泵,壓強最高可達5000psi(相當於34個標准大氣壓)。用直徑約3~10微米的超細支持物裝填均勻的不銹鋼柱。常用的支持物是在玻璃小珠上塗一層1~2微米的二氧化硅,經硫醯氯反應生成Si—Cl,進一步連接疏水的烷基,如Si—C18H37,或陽離子交換基團—Si(CH2)n—C6H4SO3H,或陰離子交換基團—Si(CH2)nNH2。這種支持物能承受很高的壓力,化學性能穩定。用不同類型支持物的HPLC,可做吸附層析、離子交換層析和凝膠過濾層析。其分析微量化可達10-10克水平。但用於制備,可以純化上克的樣品。展層時間短,一般需幾分鍾到10餘分鍾。其分析速度、精確度可與氣相層析媲美。HPLC適於分析分離不揮發和極性物質。而氣相層析只適用於揮發性物質,兩者互為補充,都是目前最為理想的層析法。HPLC配有程序控制洗脫溶劑的梯度混合儀,數據處理的積分儀和記錄儀等電子系統,成為一種先進的分析儀器,在生物化學、化學、醫葯學和環境科學的研究中發揮了重要作用。
◆反相層析
在吸附層析中,高極性物質在層析柱上吸附較牢,洗脫時發生拖尾現象和保留時間長的問題。如果在支持物上塗上一層高碳原子的疏水性強的烷烴類,洗脫液用極性強的溶劑,如甲醇和水的混合物。則被分離樣品中的極性強的物質不被吸附,最先洗下來,得到較好的分離效果。這種層析法與普通的吸附層析法相反,故稱為反相層析。目前用HPLC做反相層析常用的ODS柱,即在支持物的表面上連接了C18H37Si—基團。
◆同系層析
在核酸分析中,將樣品經核酸酶部分裂解成不同長度的核苷酸片段,用同位素標記後,在DEAE纖維素薄層上分離,用含有未標記的相同的核苷酸片段作展層溶劑,這樣,未標記的核苷酸把標記過的核苷酸推進,使按分子量大小不同把標記核苷酸片段,按由小到大的次序排列,達到分離的目的。於是把這種層析法稱為同系層析。同系層析和電泳相結合曾用於寡核苷酸的順序分析。
紙層析是層析法的一種,要了解紙層法還得從層析法開始.層析法又稱色層分析法或色譜法(Chromatography),是一種基於被分離物質的物理、化學及生物學特性的不同,使它們在某種基質中移動速度不同而進行分離和分析的方法。例如:我們利用物質在溶解度、吸附能力、立體化學特性及分子的大小、帶電情況及離子交換、親和力的大小及特異的生物學反應等方面的差異,使其在流動相與固定相之間的分配系數(或稱分配常數)不同,達到彼此分離的目的。
層析法的最大特點是分離效率高,它能分離各種性質極相類似的物質。而且它既可以用於少量物質的分析鑒定,又可用於大量物質的分離純化制備。因此,作為一種重要的分析分離手段與方法,它廣泛地應用於科學研究與工業生產上。現在,它在石油、化工、醫葯衛生、生物科學、環境科學、農業科學等領域都發揮著十分重要的作用。
層析根據固定相基質的形式分類,層析可以分為紙層析、薄層層析和柱層析。其中紙層析是指以濾紙作為基質的層析。

③ 大孔樹脂動態吸附測流速時如何上樣

大孔吸附樹脂是一種不溶於酸、鹼及各種有機溶劑的有機高分子聚合物,應用大孔吸附樹脂進行分離的技術是20世紀60年代末發展起來的繼離子交換樹脂後的分離新技術之一。大孔樹脂(macroporousresin)又稱全多孔樹脂,大孔樹脂是由聚合單體和交聯劑、致孔劑、分散劑等添加劑經聚合反應制備而成。聚合物形成後,致孔劑被除去,在樹脂中留下了大大小小、形狀各異、互相貫通的孔穴。因此大孔樹脂在乾燥狀態下其內部具有較高的孔隙率,且孔徑較大,在100~1000nm之間。大孔吸附樹脂[1]是以苯乙烯和丙酸酯為單體,加入乙烯苯為交聯劑,甲苯、二甲苯為致孔劑,它們相互交聯聚合形成了多孔骨架結構。樹脂一般為白色的球狀顆粒,是一類含離子交換集團的交聯聚合物,它的理化性質穩定,不溶於酸、鹼及有機溶劑,不受無機鹽類及強離子低分子化合物的影響。陶氏大孔樹脂吸附作用是依靠它和被吸附的分子(吸附質)之間的范德華引力,通過它巨大的比表面進行物理吸附而工作,使有機化合物根據有吸附力及其分子量大小可以經一定溶劑洗脫分開而達到分離、純化、除雜、濃縮等不同目的。吸附條件和解吸附條件的選擇直接影響著大孔吸附樹脂吸附工藝的好壞,因而在整個工藝過程中應綜合考慮各種因素,確定最佳吸附解吸條件。影響樹脂吸附的因素很多,主要有被分離成分性質(極性和分子大小等)、上樣溶劑的性質(溶劑對成分的溶解性、鹽濃度和PH值)、上樣液濃度及吸附水流速等。通常極性較大分子適用中極性樹脂上分離,極性小的分子適用非極性樹脂上分離;體積較大化合物選擇較大孔徑樹脂;上樣液中加入適量無機鹽可以增大樹脂吸附量;酸性化合物在酸性液中易於吸附,鹼性化合物在鹼性液中易於吸附,中性化合物在中性液中吸附;一般上樣液濃度越低越利於吸附;對於滴速的選擇,則應保證樹脂可以與上樣液充分接觸吸附為佳。影響解吸條件的因素有洗脫劑的種類、濃度、pH值、流速等。洗脫劑可用甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等,應根據不同物制裁在樹脂上吸附力的強弱,選擇不同的洗脫劑和不同的洗脫劑濃度進行洗脫;通過改變洗脫劑的pH值可使吸附物改變分子形態,易於洗脫下來;洗脫流速一般控制在0.5~5mL/min。大孔吸附樹脂是近代發展起來的一類有機高聚物吸附劑,70年代末開始將其應用於中草葯成分的提取分離。中國醫學科學院葯物研究所植化室試用大孔吸附樹脂對糖、生物鹼、黃酮等進行吸附,並在此基礎上用於天麻、赤勺、靈芝和照山白等中草葯的提取分離,結果表明大孔吸附樹脂是分離中草葯水溶性成分的一種有效方法。用此法從甘草中可提取分離出甘草甜素結晶。以含生物鹼、黃酮、水溶性酚性化合物和無機礦物質的4種中葯有效部位的單味葯材(黃連、葛根、丹參、石膏)水提液為樣本,在LD605型樹脂上進行動態吸附研究,比較其吸附特性參數。結果表明除無機礦物質外,其它中葯有效部位均可不同程度的被樹脂吸附純化。不同結構的大孔吸附樹脂對親水性酚類衍生物的吸附作用研究表明不同類型大孔吸附樹脂均能從極稀水溶液中富集微量親水性酚類衍生物,且易洗脫,吸附作用隨吸附物質的結構不同而有所不同,同類吸附物質在各種樹脂上的吸附容量均與其極性水溶性有關。用D型非極性樹脂提取了絞股藍皂甙,總皂甙收率在2.15%左右。用D1300大孔樹脂精製「右歸煎液」,其干浸膏得率在4~5%之間,所得干浸膏不易吸潮,貯藏方便,其吸附回收率以5-羥甲基糖醛計,為83.3%。用D-101型非極性樹脂提取了甜菊總甙,粗品收率8%左右,精品收率在3%左右。用大孔吸附樹脂提取精製三七總皂甙,所得產品純度高,質量穩定,成本低。將大孔吸附樹脂用於銀杏葉的提取,提取物中銀杏黃酮含量穩定在26%以上。江蘇色可賽思樹脂有限公司整理用大孔吸附樹脂分離出的川芎總提物中川芎嗪和阿魏酸的含量約為25%~29%,收率為0.6%。另外大孔吸附樹脂還可用於含量測定前樣品的預分離。2優點大孔吸附樹脂的孔徑與比表面積都比較大,在樹脂內部具有三維空間立體孔結構,具有物理化學穩定性高、比表面積大、吸附容量大、選擇性好、吸附速度快、解吸條件溫和、再生處理方便、使用周期長、宜於構成閉路循環、節省費用等諸多優點。3用途大孔吸附樹脂吸附技術最早用於廢水處理、醫葯工業、化學工業、分析化學、臨床檢定和治療等領域,近年來在我國已廣泛用於中草葯有效成分的提取、分離、純化工作中。與中葯制劑傳統工藝比較,應用大孔吸附樹脂技術所得提取物體積小、不吸潮、易製成外型美觀的各種劑型,特別適用於顆粒劑、膠囊劑和片劑,改變了傳統中葯制劑的粗、黑、大現象,有利於中葯制劑劑型的升級換代,促進了中葯現代化研究的發展,國家中醫葯管理局等單位聯合發布的2002~2010《醫葯科學技術政策》明確提出:研製開發中葯動態逆流提取、超臨界萃取、中葯飲片浸潤、大孔樹脂分離等技術。參考資料:/view/583275.htm

④ 離子交換層析蛋白純化

離子交換層析是一種基於不同蛋白質與離子交換樹脂上電荷基團可逆結合力的差異進行分離的技術。離子交換樹脂是帶有電荷基團的高分子聚合物凝膠顆粒,通過這一技術,依據流動相中蛋白質的電荷性質,實現對目標蛋白的分離與純化。

離子交換樹脂主要分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。陽離子交換樹脂帶負電,能與陽離子物質結合,通常分為強酸型、中等酸型和弱酸型;陰離子交換樹脂帶正電,能與陰離子物質結合,分為強鹼型、中等鹼型和弱鹼型。這些樹脂的離子交換特性取決於電荷基團的解離度,強酸型樹脂對H*的結合力比Na+小,弱酸型樹脂對H'的結合力比Na*大;強鹼型樹脂對OH 的結合力比CI小,而弱酸型樹脂對OH 的結合力比CT大。

離子交換樹脂的交換容量反映了其與溶液中蛋白質進行交換的能力,它不僅與樹脂本身有關,還與實驗條件密切相關。離子交換樹脂的總交換容量用每毫克或每毫升交換劑含有可解離基團的毫克當量數來表示,對分離蛋白質的離子交換樹脂而言,通常用每毫克或每毫升交換劑能夠吸附某種蛋白質的量來表示。

在離子交換層析實驗中,選擇合適的離子交換樹脂對於分離效果至關重要。陽離子交換樹脂在等電點pl<pH條件下與蛋白結合,等電點pl>pH的蛋白與之結合。強型離子交換樹脂使用的pH范圍廣,適合制備去離子水和分離在極端pH溶液中解離且較穩定的物質。樹脂基質的疏水性影響蛋白質的穩定性和分離效果,分離生物大分子時,應選擇親水性基質的交換劑,以溫和的方式吸附和洗脫蛋白質,避免破壞生物大分子的活性。

離子交換層析的基本步驟包括離子交換樹脂的選擇、離子交換層析柱的制備、緩沖液的制備、加樣、洗脫以及離子交換柱的再生。在加樣過程中,需注意樣品液的離子強度和pH,上樣量應由交換容量決定。洗脫過程中,採用線性梯度洗脫,通過逐步增大離子強度,使結合在離子交換樹脂上的蛋白質組分依次被洗脫下來。洗脫液的選擇需保證在整個洗脫液梯度范圍內,所有待分離蛋白質組分穩定,並能夠被洗脫下來。洗脫速度需保持恆定,以獲得較好的解析度,但需考慮解析度與洗脫速度之間的關系,以優化分離效果。

在離子交換層析實驗中,影響交換容量的因素主要有樹脂顆粒大小、顆粒內孔隙大小、離子強度和pH。顆粒大小和孔隙大小影響離子交換樹脂與樣品組分作用的有效表面積,pH對弱酸和弱鹼型離子交換樹脂影響較大,而離子強度增大通常導致交換容量下降。通過優化實驗條件和參數,可以實現對目標蛋白質的高效純化。

⑤ 等電亮氨酸ph

摘要:採用天然高分子絮凝劑殼聚糖對L-異亮氨酸發酵液進行預處理,在發酵液pH=2,殼聚糖用量30mg/L的條件下可取得較好的絮凝效果.並通過靜態吸附實驗,考察了pH和L-異亮氨酸濃度對平衡吸附量的影響.最後確定了732離子交換樹脂提取L-異亮氨酸的最佳工藝條件: 上柱發酵液pH=2,上樣速度0.6BV/h,洗脫液為0.5mol/L的NH4Cl.流出液經脫色、濃縮結晶後得L-異亮氨酸成品,總提取率為55%.
關鍵詞:L-異亮氨酸;離子交換;提取;工藝條件
1前言
早在1936年,Rose等人根據動物營養試驗結果證實,L-異亮氨酸為人和動物體營養必需氨基酸之一。它可作為強化劑添加於食品中,可用於配製一般營養復合氨基酸輸液和治療型特種氨基酸輸液,其用量逐年增長IJl。目前,L-異亮氨酸主要是通過發酵法來生產,在L-異亮氨酸的發酵液中,除主要產物外還有其他氨基酸如丙氨酸、纈氨酸,因L-異亮氨酸跟這兩種氨基酸均為中性氨基酸,它們的結構相似,等電點也接近,導致L-異亮氨酸分離非常困難。目前中性氨基酸的工業化分離方法國內外報道都不多,為了提高總提取率,作者採用離子交換法對L-異亮氨酸的分離提取進行了研究。
2實驗部分
2.1 材料和儀器
001 X7(732)離子交換樹脂,中國醫葯(集團)上海化學試劑公司。離子交換柱(φ20×500mm),無錫儀器廠。L-異亮氨酸發酵液,江南大學生物工程學院氨基酸研究室提供。回轉式恆溫調速搖瓶櫃HYG-II型,上海欣蕊自動化設備有限公司。PHs-3C型精密pH計,上海雷磁儀器廠。72 分光光度計,上海第三分析儀器廠。
2.2 發酵液預處理
在發酵液中加入草酸並加熱至80℃,保溫3min,離心除去部分菌體和碳酸鈣,上清液用絮凝劑處理,過濾,根據物質顏色與吸收光顏色的互補關系,實驗中採用650nm的入射波長,測定其透光率。
2-3 樹脂的預處理
陽離子交換樹脂依次用20%NaCl、2mol/LNaOH、2mol/L HCl浸泡洗滌,最後浸泡於去離子水中備用。
2.4 分析方法
L-異亮氨酸和L-丙氨酸含量的測定採用紙色譜定量分析法。即將待測液點樣於新華3號層析紙上,電吹風加熱趕氨,經展開劑(正丁醇:冰醋酸:水=4:l:1)展開後,用1.0%茚三酮丙酮溶液顯色,剪下斑點加5ml 75%乙醇:0.2% CuSO4.5H20=39:l的溶液洗脫,顯色液在分光光度計的570nm波長下測吸光值,然後從標准曲線上查出氨基酸的含量。
2.5 靜態吸附量和選擇性系數的測定
准確量取經過預處理的lOml離子交換樹脂和100ml一定濃度不同pH值的L-異亮氨酸發酵液,置於500ml的錐形瓶中。25"C下恆溫振盪,直至平衡為止,測定平衡後發酵液中L-亮氨酸和L-丙氨酸的濃度,按(1)、(2)式計算樹脂的吸附量Q及選擇性系數KAB。Q=(Co-C『)V/131.16W (1)式中,Co為起始發酵液中L-異亮氨酸的濃度(g/L):C『為平衡後發酵液中L-異亮氨酸的濃度(g/L),V為發酵液體積(L); 為濕樹脂體積(L):l31.16為L-異亮氨酸分子量;Q為樹脂交換容量(mol/L)。
2.6 動態吸附實驗
將一定量的離子交換樹脂裝入玻璃交換柱中,通入已經預處理過的L-異亮氨酸發酵液,直至穿透液與茚三酮反應呈陽性為止,水洗後,用洗脫劑洗脫,分部收集流出液,確定最佳洗脫條件。
3結果和討論
3.1 發酵液預處理工藝的確定
發酵液是含有大量菌體等固形物組成復雜的帶有負電荷的膠體分散體系,同時具有親水性和憎水性的膠體特性。如果採用帶菌體的發酵液直接上柱,不僅給操作帶來困難,而且影響產品的質量和收率,因此採用絮凝沉降的辦法對發酵液進行預處理。殼聚糖是天然聚合物,具有無毒,易被動物消化吸收,對提高家禽的產蛋率和瘦肉率很有好處,用殼聚糖絮凝得到的菌體蛋白是很好的飼料添加劑。故本文採用殼聚糖為絮凝劑。以其處理後發酵液的透光率為考察指標,結果發現溶液pH和殼聚糖用量是影響絮凝效果的重要因素。
3.1.1 pH對絮凝效果的影響
溶液pH對絮凝作用的影響有兩方面:一是影響菌體細胞表面帶電情況:二是影響絮凝劑的電離程度和絮凝劑分子鏈伸展程度。發酵液pH對絮凝效果的影響可以看出pH為2時,絮凝效果最好。這是因為殼聚糖作為一線性含氨基的高分子氨基在酸性介質中質子化,表現出陽離子絮凝劑的性質。pH 值降低,殼聚糖陽離子絮凝劑的性質更加明顯,然而當溶液的pH值太低時,會使殼聚糖溶解,反而影響絮凝的效果,另外pH值還會影響殼聚糖的架橋能力,因此pH值太高或太低對絮凝都不利,應該把發酵液控制在合適的pH值。
3.1.2 殼聚糖用量對絮凝效果的影響
殼聚糖用量對絮凝效果的影響可以看出在一定的pH值下,絮凝效果隨絮凝劑用量的增加而增加,達到峰值後,又隨絮凝劑用量的增加而降低,這與架橋絮凝機理一致 l: 當高分子絮凝劑覆蓋微粒表面的部分接近50%時,其絮凝作用最佳; 當絮凝劑過量時,微粒表面全部被覆蓋,已沒有空餘表面吸附起架橋作用的其他絮凝劑,又由於覆蓋的絮凝劑帶有許多親水官能團,故反而起分散作用,這時懸浮液又變為穩定的分散體系, 因此絮凝劑過量反而使絮凝效果下降。
3.2 pH值對樹脂交換容量和選擇性系數的影響
發酵液pH是影響交換平衡關系的一個重要因素。通過靜態實驗,測定了不同pH下的離子交換容量可以看出pH為2時,樹脂的交換容量最大,為0.882mol/L。在pH 由6降至2的過程中L-異亮氨酸以陽離子形式存在,使陽離子交換樹脂的吸附量增加,但當pH繼續降低時,溶液中[H+]增加,與L-異亮氨酸根離子發生競爭吸附,因此導致交換容量降低。
3.3 發酵液中L-異亮氨酸濃度對樹脂交換容量的影響
配製不同濃度的L-異亮氨酸溶液,在pH為2的條件下測定樹脂的靜態交換容量,實驗結果可以看出,隨溶液中L-異亮氨酸濃度增加,樹脂的交換容量增加,但在濃度大於0.16mol/L以後增加L-異亮氨酸濃度對交換容量的提高影響不大。
3.4 固定床操作工藝
上柱:經預處理後的發酵液調酸至pH為2上柱。另外固定床操作的一個重要參數是固液兩相的接觸時間,可以用BV/h表示,即每小時流經柱子的上樣液為床體積BV(Bed Volume)的倍數。為了進行有效的交換,離子交換過程中必須使固液兩相有充分的接觸時間,如果液相流速增加,固液接觸時間縮短,樹脂與上樣液來不及交換,就會導致交換區拉長,很快發生滲漏現象。通過實驗上柱流速採用0.6BV/h。
水洗: 上柱後, 用適量的水洗。一般為上柱發酵液體積的l~2倍,水洗流速為1.0BV/h。
洗脫:本實驗以O.1mol/L,0.2mol/L,O.5mol/L,lmol/L的氨水和0.2mol/L,O.5mol/L,O.8mol/L,1mol/L的NH4Cl作為洗脫劑進行洗脫。結果發現以氨水洗脫時,L-異亮氨酸與L-丙氨酸重疊較多,而以O.5mol/L的NH4Cl作為洗脫劑時,分離效果較好。
3.5 洗脫液的脫色與精製
本實驗採用粉末狀活性炭脫色。活性炭脫色是利用優先選擇吸附有機大分子色素的特性,將色素分子強烈吸附於活性炭顆粒表面,隨活性炭的分離而被除去。據文獻報道,在偏酸性條件下活性炭脫色效果顯著。因此本實驗選定pH為4.5。並且通過多次實驗,發現當活性炭用量為l%、溫度為8O℃脫色lh,能達到較理想的脫色效果。
脫色液經旋轉蒸發儀濃縮,加入乙醇結晶,於4℃靜置過夜,過濾晶體,真空乾燥12h,即得成品。成品總提取率為55%,高氯酸滴定法測得其純度達98.8% 。
4結 論
1.殼聚糖對L-異亮氨酸發酵液中的菌體具有良好的絮凝作用。溶液pH和殼聚糖用量是影響絮凝效果的重要因素。pH為2,殼聚糖用量為30mg/L時可獲得良好的絮凝效果。
2.pH 2時最有利於732樹脂吸附L-異亮氨酸。增加溶液中L-異亮氨酸濃度有利於增加樹脂吸附量,但當L-異亮氨酸濃度大於O.16mol/L時,這種影響不明顯。
3.L.異亮氨酸經732 樹脂吸附,0.5mol/L NH4Cl洗脫後濃縮結晶得成品,成品總提取收率為55%。

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⑦ 簡述凝膠過濾,離子交換和親和色譜之間的區別

凝膠過濾色譜法:解析度較高,但是上樣量僅為柱體積的1%,而且對流速也有嚴格的限制。回
離答子交換色譜法:根據目的蛋白質表面所含有的氨基酸殘基帶有的凈電荷分離蛋白質,但是解析度沒有凝膠過濾高。
親和層析法:根據生物分子的特異性分離目的蛋白,特異性很高,但是配件容易丟失 適合含有特異性的標簽的或者抗體。
疏水色譜:根據疏水性來分離蛋白質,缺點是有的蛋白質在高鹽中溶解度降低,所以應用范圍受到限制,適合蛋白質表面含有較多疏水性氨基酸殘基的疏水性蛋白質。

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