Ⅰ 除去发酵液中蛋白质的常用方法有哪些
一。蛋白质沉淀方法
1.中性盐盐析法
⑴在一定的 pH值及温度条件下,改变盐的浓度(即离子强度)达到沉淀的目的,称为“Ks”分级盐析法。
(Ks盐析:固定pH, 温度,改变盐浓度)
⑵在一定的离子强度下,改变溶液的pH值及温度,达到沉淀的目的,称为“β”分级盐析法。
(β盐析:固定离子强度,改变pH及温度。)
2.等电点沉淀法
蛋白质等电点沉淀法是基于不同蛋白质离子具有不同等电点这一特性,依次改变溶液pH值的办法,将杂蛋白沉淀除去,最后获得目标产物。
3.有机溶剂沉淀法
许多能与水互溶的有机溶剂如乙醇、丙酮、甲醇和乙腈,常用于低盐浓度下沉淀蛋白质。
4.非离子型聚合物沉淀法
20世纪60年代非离子型聚合物开始用于分离血纤维蛋白原和免疫球蛋白,从此高相对分子质量非离子聚合物沉淀蛋白质的方法被广泛使用,如:聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、葡聚糖等。
5.金属沉淀法
能与羧基、胺基等含氮化合物以及含氮杂环化合物强烈结合的金属离子,如:Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+;
能与羧酸结合而不与含氮化合物结合的金属离子,如:Ca2+、Ba2+、Mg2+、Pb2+;
与巯基化合物强烈结合的金属离子,如:Hg2+、Ag+、Pb2+。
实际使用时,金属离子的浓度常为0.02 mol/L。
6.亲和沉淀
初始阶段:将一个目标蛋白质与键合在可溶性载体上的亲和配体络合成沉淀;
所得沉淀物用一生中适当的缓冲溶液进行洗涤,洗去可能存在的杂质;
用一种适当的试剂将目标蛋白质从配体中离解出来。
7.选择性变性沉淀法
(1)例如对于α-淀粉酶等热稳定性好的酶,可以通过加热进行热处理,使大多数杂蛋白受热变性沉淀而被除去。
(2)根据欲分离物质所含杂质的特性,通过改变pH值或加进某些金属离子等使杂蛋白变性沉淀而被除去。
8.反胶束萃取蛋白质
菌体细胞提取
固液分离是生物产品生产中的重要单元操作。培养基、发酵液、某些中间产品和半成品等都需进行固液分离。发酵液由于种类多、粘度大及成分复杂,其固液分离最为困难。
固液分离的方法很多,生物工业中常规的方法有分离筛、重力沉降、浮选分离、离心分离和过滤等,其中用于发酵液固液分离的方法主要是离心分离和过滤。
二。超滤膜滤去。
Ⅱ 陶瓷膜过滤器都能应用在哪些领域
如果具体化应用,在项目中陶瓷膜过滤器应用已包括但不限于以下:
1,催化剂回收。解决了传统工艺难以避免的催化剂浪费或进入下游工序影响产品品质问题。
2,纳米粉体洗涤。如银粉洗涤后电导率达到良好预期20μs以下,且运行稳定,可大大提高传统人工生产效率。
3,高纯溶剂脱水。如乙腈脱水可以达到99.5%,目前已是成熟稳定应用。还有醇类,醚类,酮类,酯类等。
4,用于油水分离。如煤化工油水分离领域,可以离水中的乳化油和超细催化剂颗粒,对于乳化油脱除率可以达到90%以上,而催化剂脱除率更是高达99%,都已经是成熟应用。
5,化纤工业碱液回用。如化纤工业废碱液(半纤维素含量35-55g/L,NaOH含量180-220g/L),经陶瓷膜综合工艺处理可回用也解决环保排放问题。
6,植物提取领域应用。如洋姜菊粉提取、蓝莓花青素提取、紫薯花青素提取、苦荞黄酮提取、甜菊叶中的甜菊糖提取、甘蔗青汁脱水纯化(原糖、白糖)、罗汉果提取、葛根提取等。
7、生物医药发酵行业。林可霉素碱化液纯化、L-色氨酸脱色处理、右旋糖酐铁脱盐除杂以及苏氨酸项目应用等。同时在现代抗生素工业生产中,还可替代传统精制技术如吸附、沉淀、溶媒萃取、离子交换等。
8、氯碱行业应用。在氯碱行业盐水精制工艺过程中,陶瓷膜应用有着传统精制及过滤技术难以达到的优势。还可以用于卤水真空制盐,所产的固体盐品质高于澄清工艺产品,作为高品质食用盐或氯碱盐使用。
9、新能源太阳能行业金刚线切割液的硅粉回收。这也是一项新的应用。回收了硅粉,为光伏企业带来投资收益,同时还极大辅助解决了环保排放问题。
10、调味品保健酒、食品行业。如饮料行业、酱油、保健酒过滤澄清,以及骨汤澄清、浓缩等工艺应用。陶瓷膜超滤设备可直接处理酱油、食醋等调味品生产的原液,取代传统多步过滤过程。
总之各类物料体系、涉及到的分离、浓缩、提取等生产工艺中都会用到陶瓷膜工艺,已经应用的应该只是一小部分,所以说陶瓷膜分离以后是大趋势,取代传统!
目前成熟度微孔陶瓷膜可以做到最高2nm孔径,多用于研究院物料实验如精细化除杂何浓缩。而2-50nm陶瓷纳滤膜技术如众所熟知的南京博滤工业可提供5nm膜管及成套膜分离设备已达到高稳定水平,成熟应用于工业生产和植物提取领域。以上全部,但建议楼主多查询文献资料,并结合走访现场应用多做深入了解学习。
Ⅲ 陶瓷膜的应用
陶瓷膜的研究始于20世纪40年代,其发展可分为3个阶段:用于铀的同位素分离的核工业时期,以无机微滤膜和超滤膜为主的液体分离时期,以及以膜催化反应为核心的全面发展的时期。20世纪80年代初期成功地在法国的奶业和饮料(葡萄酒、啤酒、苹果酒)业推广应用后,陶瓷膜分离技术和产业地位逐步确立,应用也已拓展至食品工业、生物工程、环境工程、化学工程、石油化工、冶金工业等领域,成为苛刻条件下精密过滤分离的重要新技术。1998年网上公布的膜和膜设备生产厂家及经营公司达452家,其中金属膜厂50家,陶瓷膜生产厂94家。
因开发时期较晚且成本高昂,无机分离膜领域所占的市场份额还比较小,1997年美国无机膜市场销售额为1亿美元,其中陶瓷膜占80%左右,仅占膜市场的9%。另据估计,2004年世界陶瓷膜的市场销售额约超过100亿美元,无机膜的市场占有率占12%。由于陶瓷膜在精密过滤分离中的成功应用,其市场销售额以30%的年增长率发展。
我国无机膜的研究始于20世纪80年代末,通过国家自然科学基金以及各部委的支持,以南京工业大学为代表的陶瓷膜研究团队已经能在实验室规模制备出无机微滤膜及超滤膜等,反应用膜以及微孔膜也正在开发中。进入90年代,原国家科委(现科学技术部)对无机陶瓷膜的工业化技术组织了科技攻关,推进了陶瓷微滤膜的工业化进程。国家“863”计划也将“无机分离催化膜”项目列入其中。截至20世纪初,我国已初步实现了多通道陶瓷滤膜的工业化生产,并在相关的工业过程中获得了成功的应用。2002年第七届国际无机膜大会在中国召开,标志着我国的无机膜研究与工业化工作已进到国际领先水平。
经过十多年的发展,我国的无机陶瓷膜行业已经具备世界领先的技术,行业内领先企业的技术实力和产品品质已经达到了国际一流的水平。行业内企业从无到有,企业产值也从起初的百万元已经发展到数亿元的规模,2010-2012年国内无机陶瓷膜成套装备安装面积合计约为12万平方米。据测算,2012年全年,我国的无机陶瓷膜及成套装备的市场总量约为5~6亿元人民币规模,其中国内生产企业的市场份额约为70%,已经在生物发酵、食品饮料、化工和水处理领域的应用具备一定的规模。
Ⅳ 生物样品中蛋白质的处理方法有哪些
① 盐析法
一般来说,所有固体溶质都可以在溶液中加入中性盐而沉淀析出,这一过程叫盐析。在生化制备中,许多物质都可以用盐析法进行沉淀分离,如蛋白质、多肽、多糖、核酸等,其中以蛋白质沉淀最为常见,特别是在粗提阶段。
盐析法分为两类,第一类叫Ks分段盐析法,在一定PH和温度下通过改变离子强度实现,用于早期的粗提液;第二种叫b分段盐析法,在一定离子强度下通过改变PH和温度来实现,用于后期进一步分离纯化和结晶。
② 有机溶剂沉淀法
有机溶剂的沉淀机理是降低水的介电常数,导致具有表面水层的生物大分子脱水,相互聚集,最后析出。该法优点在于:1)分辨能力比盐析法高,即蛋白质或其它溶剂只在一个比较窄的有机溶剂浓度下沉淀;2)沉淀不用脱盐,过滤较为容易;3)在生化制备中应用比盐析法广泛。其缺点是对具有生物活性的大分子容易引起变性失活,操作要求在低温下进行。总体来说,蛋白质和酶的有机溶剂沉淀法不如盐析法普遍。
有机溶剂的选择首先是能和水混溶,使用较多的有机溶剂是乙醇、甲醇、丙酮,还有二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈和2-甲基-2,4戊二醇等。
③ 其他沉淀法
一.等电点沉淀法
两性电解质分子上的净电荷为零时溶解度最低,不同的两性电解质具有不同的等电点,以此为基础可进行分离。如工业上生产胰岛素时,在粗提液中先调PH8.0去除碱性蛋白质,再调PH3.0去除酸性蛋白质。
利用等电点除杂蛋白时必须了解制备物对酸碱的稳定性,不然盲目使用十分危险。 不少蛋白质与金属离子结合后,等电点会发生偏移,故溶液中含有金属离子时,必须注意调整PH值。 等电点法常与盐析法、有机溶剂沉淀法或其他沉淀方法联合使用,以提高其沉淀能力。
二.生成盐复合物沉淀法
1.金属复合盐法
许多有机物质包括蛋白在内,在碱性溶液中带负电荷,能与金属离子形成沉淀。根据有机物与它们之间的作用机制,可分为羧酸、胺及杂环等含氮化合物类,如铜锌镉;亲羧酸疏含氮化合物类,如概镁铅;亲硫氢基化合物类,如汞银铅。 蛋白质-金属离子复合物的重要性质是它们的溶解度对溶液的介电常数非常敏感,调整水溶液的介电常数(如加入有机溶剂),即可沉淀多种蛋白。
2. 有机盐法
含氮有机酸如苦味酸、苦酮酸、鞣酸等能与有机分子的碱性功能团形成复合物而沉淀析出。但此法常发生不可逆的沉淀反应,故用于制备蛋白质时,需采用较温和的条件,有时还需加入一定的稳定剂。
3.无机复合盐法
如磷钨酸盐、磷钼酸盐等。
以上盐类复合物都具有很低的溶解度,极易沉淀析出。若沉淀为金属复合盐,可通以H2S使金属变成 硫化物而除去,若为有机酸盐或磷钨酸盐,则加入无机酸并用乙醚萃取,把有机酸和磷钨酸等移入乙醚中除去,或用离子交换法除去。值得注意的是此类方法常使蛋白质发生不可逆沉淀,应用时必须谨慎。
三. 选择性变性沉淀
其原理是利用蛋白质、酶和核酸等生物大分子对某些物理或化学因素敏感性不同,有选择地使之变性沉淀,以达到分离提纯的目的。
此方法可分为:1)利用表面活性剂(三氯乙酸)或有机溶剂引起变性;2)利用对热的不稳定性,加热破坏某些组分,而保存另一些组分;3)酸碱变性。
四.非离子多聚物沉淀法
非离子多聚物是六十年代发展起来的一类重要沉淀剂,最早用于提纯免疫球蛋白、沉淀一些细菌和病毒,近年来逐渐广泛应用于核酸和酶的分离提纯。这类非离子多聚物包括不同分子量的聚乙二醇、NPEO、葡聚糖、右旋糖酐硫酸钠等,其中应用最多的是聚乙二醇。
用非离子多聚物沉淀生物大分子和微粒,一般有两种方法:1)选用两种水溶性非离子多聚物组成液液两相体系,不等量分配,而造成分离。此方法基于不同生物分子表面结构不同,有不同分配系数。并外加离子强度、PH值和温度等影响,从而扩大分离效果。2)选用一种水溶性非离子多聚物,使生物大分子在同一液相中,由于被排斥相互凝聚而沉淀析出。该方法操作时先离心除去大悬浮颗粒,调整溶液PH值和温度至适度,然后加入中性盐和多聚物至一定浓度,冷贮一段时间,即形成沉淀。