① 离子交换树脂低盐上样的原因,哪位好心人回答一下哦。谢谢!
因为离子交换树脂是来靠其交换基团来自起作用的,一定量的交换树脂所具有的交换能力是一定的。盐的浓度越高,树脂达到饱和时所能处理的液体的量就越少。这样,就必须对树脂进行频繁的再生处理,或将树脂的用量增大。这样都可能使得经济上不合算。
因此,在含盐量高时,建议先用其他方法见含盐量降低,如反渗透、电渗析或化学沉淀等。
但是,对于一些物料,有可能没有合适的方法使其盐含量降低,也只好选用离子交换树脂来进行处理。
② vc和vc乙基醚用哪种阴离子交换树脂
离子交换层析(Ion Exchange Chromatography简称为IEC)是以离子交换剂为固定相,依据流动相中的组分离子与交换剂上的平衡离子进行可逆交换时的结合力大小的差别而进行分离的一种层析方法。1848年,Thompson等人在研究土壤碱性物质交换过程中发现离子交换现象。本世纪40年代,出现了具有稳定交换特性的聚苯乙烯离子交换树脂。50年代,离子交换层析进入生物化学领域,应用于氨基酸的分析。目前离子交换层析仍是生物化学领域中常用的一种层析方法,广泛的应用于各种生化物质如氨基酸、蛋白、糖类、核苷酸等的分离纯化。常用的离子交换剂有:离子交换纤维素、离子交换葡聚糖和离子交换树脂 。
离子交换层析中,基质是由带有电荷的树脂或纤维素组成。带有正电荷的称之阴离子交换树脂;而带有负电荷的称之阳离子树脂。离子交换层析同样可以用于蛋白质的分离纯化。由于蛋白质也有等电点,当蛋白质处于不同的pH条件下,其带电状况也不同。阴离子交换基质结合带有负电荷的蛋白质,所以这类蛋白质被留在柱子上,然后通过提高洗脱液中的盐浓度等措施,将
吸附在柱子上的蛋白质洗脱下来。结合较弱的蛋白质首先被洗脱下来。反之阳离子交换基质结合带有正电荷的蛋白质,结合的蛋白可以通过逐步增加洗脱液中的盐浓度或是提高洗脱液的pH值洗脱下来。
⒈离子交换剂预处理和装柱对于离子交换纤维素要用流水洗去少量碎的不易沉淀的颗粒,以保证有较好的均匀度,对于已溶胀好的产品则不必经这一步骤。溶胀的交换剂使用前要用稀酸或稀碱处理,使之成为带H+或OH-的交换剂型。阴离子交换剂常用“碱-酸-碱”处理,使最终转为-OH-型或盐型交换剂;对于阳离子交换剂则用“酸-碱-酸”处理,使最终转为-H-型交换剂。洗涤好的纤维素使用前必须平衡至所需的pH和离子强度。已平衡的交换剂在装柱前还要减压除气泡。为了避免颗粒大小不等的交换剂在自然沉降时分层,要适当加压装柱,同时使柱床压紧,减少死体积,有利于分辨率的提高。柱子装好后再用起始缓冲液淋洗,直至达到充分平衡方可使用。
⒉加样与洗脱加样:层析所用的样品应与起始缓冲液有相同的pH和离子强度,所选定的pH值应落在交换剂与被结合物有相反电荷的范围,同时要注意离子强度应低,可用透析、凝胶过滤或稀释法达此目的。样品中的不溶物应在透析后或凝胶过滤前,以离心法除去。为了达到满意的分离效果,上样量要适当,不要超过柱的负荷能力。柱的负荷能力可用交换容量来推算,通常上样量为交换剂交换总量的1%-5%。
洗脱:已结合样品的离子交换前,可通过改变溶液的pH或改变离子强度的方法将结合物洗脱,也可同时改变pH与离子强度。为了使复杂的组份分离完全,往往需要逐步改变pH或离子强度,其中最简单的方法是阶段洗脱法,即分次将不同pH与离子强度的溶液加入,使不同成分逐步洗脱。由于这种洗脱pH与离子强度的变化大,使许多洗脱体积相近的成分同时洗脱,纯度较差,不适宜精细的分离。最好的洗脱方法是连续梯度洗脱,洗脱装置见图16-6.两个容器放于同一水平上,第一个容器盛有一定pH的缓冲液,第二个容器含有高盐浓度或不同pH的缓冲液,两容器连通,第一个容器与柱相连,当溶液由第一容器流入柱时,第二容器中的溶液就会自动来补充,经搅拌与第一容器的溶液相混合,这样流入柱中的缓冲液的洗脱能力即成梯度变化。第一容器中任何时间的浓度都可用下式进行计算:
C=C2-(C2-C1)(1-V)A2/A1
式中A1、A2分别代表两容器的截面积:C1、C2分别表示容器中溶液的浓度;V为流出体积对总体积之比。当A1=A2时为线性梯度,当A1>A2时为凹形梯度,A1>A2时为凸形梯度。
洗脱时应满足以下要求:①洗脱液体积应足够大,一般要几十倍于床体积,从而使分离的各峰不致于太拥挤。②梯度的上限要足够高,使紧密吸附的物质能被洗脱下来。③梯度不要上升太快,要恰好使移动的区带在快到柱末端时达到解吸状态。目的物的过早解吸,会引起区带扩散;而目的物的过晚解吸会使峰形过宽。
⒊洗脱馏份的分析按一定体积(5-10ml/管)收集的洗脱液可逐管进行测定,得到层析图谱。依实验目的的不同,可采用适宜的检测方法(生物活性测定、免疫学测定等)确定图谱中目的物的位置,并回收目的物。
⒋离子交换剂的再生与保存离子交换剂可在柱上再生。如离子交换纤维素可用2mol/:NaCl淋洗柱,若有强吸附物则可用0.1mol/LNaOH洗柱;若有脂溶性物质则可用非离子型去污剂洗柱后再生,也可用乙醇洗涤,其顺序为:0.5mol/LNaOH-水-乙醇-水-20%NaOH-水。保存离子交换剂时要加防腐剂。对阴离子交换剂宜用0.002%氯已定(洗必泰),阳离子交换剂可用乙基硫柳汞(0.005%)。有些产品建立用0.02%叠氮钠。
⒌离子交换层析的应用离子交换层析技术已广泛用于各学科领域。在生物化学及临床生化检验中主要用于分离氨基酸、多肽及蛋白质,也可用于分离核酸、核苷酸及其它带电荷的生物分子。
概念
层析是“色层分析”的简称。利用各组分物理性质的不同,将多组分混合物进行分离及测定的方法。有吸附层析、分配层析两种。一般用于有机化合物、金属离子、氨基酸等的分析。
层析(chromatography)利用物质在固定相与流动相之间不同的分配比例,达到分离目的的技术。层析对生物大分子如蛋白质和核酸等复杂的有机物的混合物的分离分析有极高的分辨力。
[编辑本段]语源学
chrome意为“色彩”,graphy源自希腊文,意为“写”。色谱为层析的同义语,都是从英语chromatography译来的。
层析(色谱) chromatograpby
在把微细分散的固体或是附着于固体表面的液体作为固定相,把液体(与上述液体不相混合的)或气体作为移动相的系统中,使试料混合物中的各成分边保持向两相分布的平衡状态边移动,利用各成分对固定相亲和力不同所引起的移动速度差,将它们彼此分离开的定性与定量分析方法,称为层析,亦称色谱法。根据移动相种类的不同,分为液体层析、气体层析二种。用作固定相的有矽胶、活性炭、氧化铝、离子交换树脂、离子交换纤维等,或是在硅藻土和纤维素那样的无活性的载体上附着适当的液体,也可使用其他物质。将作为固定相的微细粉末状物质装入细长形圆筒中进行的层析称为柱层析(column chromatogra-phy),在玻璃板上涂上一层薄而均的物质作为固定相的称为薄层层析(thin-layer chromatography),后者可与用滤纸作为固定相的纸上层析进行同样的分析,即在固定相的一端,点上微量试料,在密闭容器中,使移动相(液体)从此端渗入,移动接近另一端。通过这种展开操作,各成分呈斑点状移动到各自的位置上,再根据Rf值的测定进行鉴定。当斑点不易为肉眼观察时,可利用适当的显色剂,或通过紫外灯下产生荧光的方法进行观察。也可采用在第一种移动相展开后再用另一移动相进行展开(这时的展开方向应与原方向垂直),使各成分分离完全的双相层析(two-dimensional chromatography)。分离后,将斑点位置的固定相切取下来,把其中含有来自试料的物质提取进行定量分析。但为制备与定量,柱层析则更为适宜。在柱层析中,移动相从加入试料的一端展开到达另一端后,继续展开使各成分和移动相一起向柱外分别溶出,这就是广泛使用的所谓洗提层析(elution chromatography)。层析根据固定相与溶质(试料)间亲和力的差异分为吸附型、分配型、离子交换型(离子交换层析)等三种类型。但这并不是很严格的,有时常见到其中间类型。此外,近来也应用亲和层析,即将与基质类似的化合物(通常为共价键)结合到固定相上,再利用其特异的亲和性沉淀与其对应的特定的酶或蛋白质。
[编辑本段]类别
◆按层析的机理划分:
吸附层析、分配层析、离子交换层析、凝胶过滤层析、亲和层析等。
吸附层析:利用吸附剂表面对不同组分吸附性能的差异,达到分离鉴定的目的。
分配层析:利用不同组分在流动相和固定相之间的分配系数不同,使之分离。
离子交换层析:利用不同组分对离子交换剂亲和力的不同。
凝胶层析:利用某些凝胶对于不同分子大小的组分阻滞作用的不同。
◆按流动相与固定相的不同划分:
气相层析、液相层析。这两大类层析是以流动相不同来划分的。如同时区分流动相和固定相,划分为:气固层析、气液层析、液固层析和液液层析等。
◆按操作形式划分:
柱层析、纸层析、薄层层析、高效液相层析等。
柱层析:将固定相装于柱内,使样品沿一个方向移动而达到分离。
纸层析:用滤纸做液体的载体,点样后,用流动相展开,以达到分离鉴定的目的。
薄层层析:将适当粒度的吸附剂铺成薄层,以纸层析类似的方法进行物质的分离和鉴定。
以上划分无严格界限,有些名称相互交叉,如亲和层析应属于一种特殊的吸附层析,纸层析是一种分配层析,柱层析可做各种层析。
[编辑本段]基本原理
层析须在两相系统间进行。一相是固定相,需支持物,是固体或液体。另一相为流动相,是液体或气体。当流动相流经固定相时,被分离物质在两相间的分配,由平衡状态到失去平衡到又恢复平衡,即不断经历吸附和解吸的过程。随着流动相不断向前流动,被分离物质间出现向前移动的速率差异,由开始的单一区带逐渐分离出许多区带,这个过程叫展层。
系数K是物质在两相中的浓度比。K值大,则在固定相中吸附牢,K值小吸附差。各物质间的K值差别大,则易被分离。不同类型层析的K值含义不同,可视为吸附平衡常数,分配常数或离子交换常数等。
研究层析现象而发展的塔板理论,与有机化学实验中的分馏法原理有些相似。被分馏的有机溶剂在分馏柱内的填充物上形成许多热交换层,从而把低沸点溶剂先分馏出来,达到纯化的目的。在层析时用理论塔板数n来衡量层析效能。
tR为物质在层析柱上的保留时间,W为洗脱下来的物质峰形的宽度。n值愈大表示层析柱的效能愈高。如用理论塔板高度H表示,则包含了层析柱长度的因子。
式中L为层析柱的柱长。H值越大,则柱效越低。
此外影响层析分离效果的还有涡流扩散、纵向扩散和传质阻抗等因素。因此选择层析固定相支持物的粒度、均匀度等物理性能,流动相的层析系统和温度等都是做好层析的关键。
[编辑本段]几种常用的层析
◆吸附层析
吸附剂的吸附力强弱,是由能否有效地接受或供给电子,或提供和接受活泼氢来决定。被吸附物的化学结构如与吸附剂有相似的电子特性,吸附就更牢固。常用吸附剂的吸附力的强弱顺序为:活性炭、氧化铝、硅胶、氧化镁、碳酸钙、磷酸钙、石膏、纤维素、淀粉和糖等。以活性炭的吸附力最强。吸附剂在使用前须先用加热脱水等方法活化。大多数吸附剂遇水即钝化,因此吸附层析大多用于能溶于有机溶剂的有机化合物的分离,较少用于无机化合物。洗脱溶剂的解析能力的强弱顺序是: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。为了能得到较好的分离效果,常用两种或数种不同强度的溶剂按一定比例混合,得到合适洗脱能力的溶剂系统,以获得最佳分离效果。
◆分配层析
在支持物上形成部分互溶的两相系统。一般是水相和有机溶剂相。常用支持物是硅胶、纤维素和淀粉等,这些亲水物质能储留相当量的水。被分离物质在两相中都能溶解,但分配比率不同,展层时就会形成以不同速度向前移动的区带。
◆离子交换层析
支持物是人工交联的带有能解离基团的有机高分子,如离子交换树脂、离子交换纤维素、离子交换凝胶等。带阳离子基团的,如磺酸基(—SO3H)、羧甲基(—CH2COOH)和磷酸基等为阳离子交换剂。带阴离子基团的,如DEAE—(二乙基胺乙基)和QAE—(四级胺乙基)等为阴离子交换剂。离子交换层析只适用于能在水中解离的化合物,包括有机物和无机物。对于蛋白质、核酸、氨基酸及核苷酸的分离分析有极好的分辨力。离子交换基团在水溶液中解离后,能吸引水中被分离物的离子,各种物质在离子交换剂上的离子浓度与周围溶液的离子浓度保持平衡状态,各种离子有不同的交换常数,K值愈高,被吸附愈牢。洗脱时,增加溶液的离子强度,如改变pH,增加盐浓度,离子被取代而解吸下来。洗脱过程中,按K值不同,分成不同的区带。
◆凝胶过滤层析
支持物是人工合成的交联高聚物,在水中膨胀后成为凝胶。凝胶内为内水层,凝胶周围的水为外水层。控制交联度以形成不同孔径的网状结构。交联度小的孔径大,交联度大的孔径小。凝胶只允许被分离物质中小于孔径的分子进入,大于孔径的分子被排斥在外水层,最先被洗脱下来。而进入孔径的分子也按分子量大小大致分离成不同的区带。选择不同规格的凝胶,可把一个混合物按分子量的差异分成不同的组分。这种方法曾被称为分子筛。目前常用的凝胶商品有:葡聚糖凝胶(sephadex)、聚丙烯酰胺凝胶(bio-gel)、琼脂糖凝胶(sepharose)和聚苯乙烯凝胶(styragel)等。
◆亲和层析
在一对有专一的相互作用的物质中,把其中之一联结在支持物上,用于纯化相对的另一物质。常见的亲和对如:酶和抑制剂,抗原和抗体,激素和受体等。支持物为琼脂糖或纤维素等。
◆气相层析
属于分配层析或吸附层析,仅适用于分析分离挥发性和低挥发性物质。固定相是在惰性支持物(如磨细的耐火砖)上覆盖一层高沸点液体,如硅油、高沸点石蜡和油脂、环氧类聚合物。外涂层约为支持物重量的20%。分析时操作温度范围,一般从室温到200℃。特殊的层析柱能达到500℃。流动相常用氦、氩或氮为展层气体。气相层析分离的区带十分清晰,是由于挥发性物质在两相间能很快达到平衡,所需分析时间大为缩短,一般为数分钟至10余分钟。检测记录系统绘出的各峰是测定流出气体电阻变化的结果,因而测定样品量可到微克和毫微克水平。具有快速、灵敏和微量的优点。气相层析也能用于分离制备样品,但需增加将流出气体通过冷冻将分离物回收的装置。
◆纸层析
以滤纸为支持物的分配层析。组成滤纸的纤维素是亲水物质,能形成水相和展层溶剂的两相系统,被分离物质在两相中的分配保持平衡关系。纸层析用于分析简单的混合物时可做单向层析。对于复杂的混合物,可做双向层析。1944年A.J.P.马丁第一次用纸层析分析氨基酸,得到很好的分离效果,开创了近代层析的发展和应用的新局面。70年代以后,纸层析已逐渐为其他分辨力更高、速度更快和更微量化的新方法,如离子交换层析、薄层层析、高效液相层析等所代替。
◆薄层层析
在玻璃片、金属箔或塑料片上铺上一层约1~2毫米的支持物,如纤维素、硅胶、离子交换剂、氧化铝或聚酰胺等,根据需要做不同类型的层析。聚酰胺薄膜是一种特异的薄层,将尼龙溶解于浓甲酸中,涂在涤纶片基上,当甲酸挥发后,在涤纶片基上形成一层多孔的薄膜,其分辨力超过了用尼龙粉铺成的薄层。薄层层析较纸层析优越在于分辨高,展层时间短。例如用纸层析做氨基酸分析,往往需要两天时间,而且对层析条件要求严格,不易得到满意的分离效果。如用薄层层析做,一般约需半小时,分离效果更好。薄层层析一般用于定性分析。也能用于定量分析和制备样品。
◆高效液相层析(又名高压液相色谱)
70年代新发展的层析法。其特点是:用高压输液泵,压强最高可达5000psi(相当于34个标准大气压)。用直径约3~10微米的超细支持物装填均匀的不锈钢柱。常用的支持物是在玻璃小珠上涂一层1~2微米的二氧化硅,经硫酰氯反应生成Si—Cl,进一步连接疏水的烷基,如Si—C18H37,或阳离子交换基团—Si(CH2)n—C6H4SO3H,或阴离子交换基团—Si(CH2)nNH2。这种支持物能承受很高的压力,化学性能稳定。用不同类型支持物的HPLC,可做吸附层析、离子交换层析和凝胶过滤层析。其分析微量化可达10-10克水平。但用于制备,可以纯化上克的样品。展层时间短,一般需几分钟到10余分钟。其分析速度、精确度可与气相层析媲美。HPLC适于分析分离不挥发和极性物质。而气相层析只适用于挥发性物质,两者互为补充,都是目前最为理想的层析法。HPLC配有程序控制洗脱溶剂的梯度混合仪,数据处理的积分仪和记录仪等电子系统,成为一种先进的分析仪器,在生物化学、化学、医药学和环境科学的研究中发挥了重要作用。
◆反相层析
在吸附层析中,高极性物质在层析柱上吸附较牢,洗脱时发生拖尾现象和保留时间长的问题。如果在支持物上涂上一层高碳原子的疏水性强的烷烃类,洗脱液用极性强的溶剂,如甲醇和水的混合物。则被分离样品中的极性强的物质不被吸附,最先洗下来,得到较好的分离效果。这种层析法与普通的吸附层析法相反,故称为反相层析。目前用HPLC做反相层析常用的ODS柱,即在支持物的表面上连接了C18H37Si—基团。
◆同系层析
在核酸分析中,将样品经核酸酶部分裂解成不同长度的核苷酸片段,用同位素标记后,在DEAE纤维素薄层上分离,用含有未标记的相同的核苷酸片段作展层溶剂,这样,未标记的核苷酸把标记过的核苷酸推进,使按分子量大小不同把标记核苷酸片段,按由小到大的次序排列,达到分离的目的。于是把这种层析法称为同系层析。同系层析和电泳相结合曾用于寡核苷酸的顺序分析。
纸层析是层析法的一种,要了解纸层法还得从层析法开始.层析法又称色层分析法或色谱法(Chromatography),是一种基于被分离物质的物理、化学及生物学特性的不同,使它们在某种基质中移动速度不同而进行分离和分析的方法。例如:我们利用物质在溶解度、吸附能力、立体化学特性及分子的大小、带电情况及离子交换、亲和力的大小及特异的生物学反应等方面的差异,使其在流动相与固定相之间的分配系数(或称分配常数)不同,达到彼此分离的目的。
层析法的最大特点是分离效率高,它能分离各种性质极相类似的物质。而且它既可以用于少量物质的分析鉴定,又可用于大量物质的分离纯化制备。因此,作为一种重要的分析分离手段与方法,它广泛地应用于科学研究与工业生产上。现在,它在石油、化工、医药卫生、生物科学、环境科学、农业科学等领域都发挥着十分重要的作用。
层析根据固定相基质的形式分类,层析可以分为纸层析、薄层层析和柱层析。其中纸层析是指以滤纸作为基质的层析。
③ 大孔树脂动态吸附测流速时如何上样
大孔吸附树脂是一种不溶于酸、碱及各种有机溶剂的有机高分子聚合物,应用大孔吸附树脂进行分离的技术是20世纪60年代末发展起来的继离子交换树脂后的分离新技术之一。大孔树脂(macroporousresin)又称全多孔树脂,大孔树脂是由聚合单体和交联剂、致孔剂、分散剂等添加剂经聚合反应制备而成。聚合物形成后,致孔剂被除去,在树脂中留下了大大小小、形状各异、互相贯通的孔穴。因此大孔树脂在干燥状态下其内部具有较高的孔隙率,且孔径较大,在100~1000nm之间。大孔吸附树脂[1]是以苯乙烯和丙酸酯为单体,加入乙烯苯为交联剂,甲苯、二甲苯为致孔剂,它们相互交联聚合形成了多孔骨架结构。树脂一般为白色的球状颗粒,是一类含离子交换集团的交联聚合物,它的理化性质稳定,不溶于酸、碱及有机溶剂,不受无机盐类及强离子低分子化合物的影响。陶氏大孔树脂吸附作用是依靠它和被吸附的分子(吸附质)之间的范德华引力,通过它巨大的比表面进行物理吸附而工作,使有机化合物根据有吸附力及其分子量大小可以经一定溶剂洗脱分开而达到分离、纯化、除杂、浓缩等不同目的。吸附条件和解吸附条件的选择直接影响着大孔吸附树脂吸附工艺的好坏,因而在整个工艺过程中应综合考虑各种因素,确定最佳吸附解吸条件。影响树脂吸附的因素很多,主要有被分离成分性质(极性和分子大小等)、上样溶剂的性质(溶剂对成分的溶解性、盐浓度和PH值)、上样液浓度及吸附水流速等。通常极性较大分子适用中极性树脂上分离,极性小的分子适用非极性树脂上分离;体积较大化合物选择较大孔径树脂;上样液中加入适量无机盐可以增大树脂吸附量;酸性化合物在酸性液中易于吸附,碱性化合物在碱性液中易于吸附,中性化合物在中性液中吸附;一般上样液浓度越低越利于吸附;对于滴速的选择,则应保证树脂可以与上样液充分接触吸附为佳。影响解吸条件的因素有洗脱剂的种类、浓度、pH值、流速等。洗脱剂可用甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等,应根据不同物制裁在树脂上吸附力的强弱,选择不同的洗脱剂和不同的洗脱剂浓度进行洗脱;通过改变洗脱剂的pH值可使吸附物改变分子形态,易于洗脱下来;洗脱流速一般控制在0.5~5mL/min。大孔吸附树脂是近代发展起来的一类有机高聚物吸附剂,70年代末开始将其应用于中草药成分的提取分离。中国医学科学院药物研究所植化室试用大孔吸附树脂对糖、生物碱、黄酮等进行吸附,并在此基础上用于天麻、赤勺、灵芝和照山白等中草药的提取分离,结果表明大孔吸附树脂是分离中草药水溶性成分的一种有效方法。用此法从甘草中可提取分离出甘草甜素结晶。以含生物碱、黄酮、水溶性酚性化合物和无机矿物质的4种中药有效部位的单味药材(黄连、葛根、丹参、石膏)水提液为样本,在LD605型树脂上进行动态吸附研究,比较其吸附特性参数。结果表明除无机矿物质外,其它中药有效部位均可不同程度的被树脂吸附纯化。不同结构的大孔吸附树脂对亲水性酚类衍生物的吸附作用研究表明不同类型大孔吸附树脂均能从极稀水溶液中富集微量亲水性酚类衍生物,且易洗脱,吸附作用随吸附物质的结构不同而有所不同,同类吸附物质在各种树脂上的吸附容量均与其极性水溶性有关。用D型非极性树脂提取了绞股蓝皂甙,总皂甙收率在2.15%左右。用D1300大孔树脂精制“右归煎液”,其干浸膏得率在4~5%之间,所得干浸膏不易吸潮,贮藏方便,其吸附回收率以5-羟甲基糖醛计,为83.3%。用D-101型非极性树脂提取了甜菊总甙,粗品收率8%左右,精品收率在3%左右。用大孔吸附树脂提取精制三七总皂甙,所得产品纯度高,质量稳定,成本低。将大孔吸附树脂用于银杏叶的提取,提取物中银杏黄酮含量稳定在26%以上。江苏色可赛思树脂有限公司整理用大孔吸附树脂分离出的川芎总提物中川芎嗪和阿魏酸的含量约为25%~29%,收率为0.6%。另外大孔吸附树脂还可用于含量测定前样品的预分离。2优点大孔吸附树脂的孔径与比表面积都比较大,在树脂内部具有三维空间立体孔结构,具有物理化学稳定性高、比表面积大、吸附容量大、选择性好、吸附速度快、解吸条件温和、再生处理方便、使用周期长、宜于构成闭路循环、节省费用等诸多优点。3用途大孔吸附树脂吸附技术最早用于废水处理、医药工业、化学工业、分析化学、临床检定和治疗等领域,近年来在我国已广泛用于中草药有效成分的提取、分离、纯化工作中。与中药制剂传统工艺比较,应用大孔吸附树脂技术所得提取物体积小、不吸潮、易制成外型美观的各种剂型,特别适用于颗粒剂、胶囊剂和片剂,改变了传统中药制剂的粗、黑、大现象,有利于中药制剂剂型的升级换代,促进了中药现代化研究的发展,国家中医药管理局等单位联合发布的2002~2010《医药科学技术政策》明确提出:研制开发中药动态逆流提取、超临界萃取、中药饮片浸润、大孔树脂分离等技术。参考资料:/view/583275.htm
④ 离子交换层析蛋白纯化
离子交换层析是一种基于不同蛋白质与离子交换树脂上电荷基团可逆结合力的差异进行分离的技术。离子交换树脂是带有电荷基团的高分子聚合物凝胶颗粒,通过这一技术,依据流动相中蛋白质的电荷性质,实现对目标蛋白的分离与纯化。
离子交换树脂主要分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。阳离子交换树脂带负电,能与阳离子物质结合,通常分为强酸型、中等酸型和弱酸型;阴离子交换树脂带正电,能与阴离子物质结合,分为强碱型、中等碱型和弱碱型。这些树脂的离子交换特性取决于电荷基团的解离度,强酸型树脂对H*的结合力比Na+小,弱酸型树脂对H'的结合力比Na*大;强碱型树脂对OH 的结合力比CI小,而弱酸型树脂对OH 的结合力比CT大。
离子交换树脂的交换容量反映了其与溶液中蛋白质进行交换的能力,它不仅与树脂本身有关,还与实验条件密切相关。离子交换树脂的总交换容量用每毫克或每毫升交换剂含有可解离基团的毫克当量数来表示,对分离蛋白质的离子交换树脂而言,通常用每毫克或每毫升交换剂能够吸附某种蛋白质的量来表示。
在离子交换层析实验中,选择合适的离子交换树脂对于分离效果至关重要。阳离子交换树脂在等电点pl<pH条件下与蛋白结合,等电点pl>pH的蛋白与之结合。强型离子交换树脂使用的pH范围广,适合制备去离子水和分离在极端pH溶液中解离且较稳定的物质。树脂基质的疏水性影响蛋白质的稳定性和分离效果,分离生物大分子时,应选择亲水性基质的交换剂,以温和的方式吸附和洗脱蛋白质,避免破坏生物大分子的活性。
离子交换层析的基本步骤包括离子交换树脂的选择、离子交换层析柱的制备、缓冲液的制备、加样、洗脱以及离子交换柱的再生。在加样过程中,需注意样品液的离子强度和pH,上样量应由交换容量决定。洗脱过程中,采用线性梯度洗脱,通过逐步增大离子强度,使结合在离子交换树脂上的蛋白质组分依次被洗脱下来。洗脱液的选择需保证在整个洗脱液梯度范围内,所有待分离蛋白质组分稳定,并能够被洗脱下来。洗脱速度需保持恒定,以获得较好的分辨率,但需考虑分辨率与洗脱速度之间的关系,以优化分离效果。
在离子交换层析实验中,影响交换容量的因素主要有树脂颗粒大小、颗粒内孔隙大小、离子强度和pH。颗粒大小和孔隙大小影响离子交换树脂与样品组分作用的有效表面积,pH对弱酸和弱碱型离子交换树脂影响较大,而离子强度增大通常导致交换容量下降。通过优化实验条件和参数,可以实现对目标蛋白质的高效纯化。
⑤ 等电亮氨酸ph
摘要:采用天然高分子絮凝剂壳聚糖对L-异亮氨酸发酵液进行预处理,在发酵液pH=2,壳聚糖用量30mg/L的条件下可取得较好的絮凝效果.并通过静态吸附实验,考察了pH和L-异亮氨酸浓度对平衡吸附量的影响.最后确定了732离子交换树脂提取L-异亮氨酸的最佳工艺条件: 上柱发酵液pH=2,上样速度0.6BV/h,洗脱液为0.5mol/L的NH4Cl.流出液经脱色、浓缩结晶后得L-异亮氨酸成品,总提取率为55%.
关键词:L-异亮氨酸;离子交换;提取;工艺条件
1前言
早在1936年,Rose等人根据动物营养试验结果证实,L-异亮氨酸为人和动物体营养必需氨基酸之一。它可作为强化剂添加于食品中,可用于配制一般营养复合氨基酸输液和治疗型特种氨基酸输液,其用量逐年增长IJl。目前,L-异亮氨酸主要是通过发酵法来生产,在L-异亮氨酸的发酵液中,除主要产物外还有其他氨基酸如丙氨酸、缬氨酸,因L-异亮氨酸跟这两种氨基酸均为中性氨基酸,它们的结构相似,等电点也接近,导致L-异亮氨酸分离非常困难。目前中性氨基酸的工业化分离方法国内外报道都不多,为了提高总提取率,作者采用离子交换法对L-异亮氨酸的分离提取进行了研究。
2实验部分
2.1 材料和仪器
001 X7(732)离子交换树脂,中国医药(集团)上海化学试剂公司。离子交换柱(φ20×500mm),无锡仪器厂。L-异亮氨酸发酵液,江南大学生物工程学院氨基酸研究室提供。回转式恒温调速摇瓶柜HYG-II型,上海欣蕊自动化设备有限公司。PHs-3C型精密pH计,上海雷磁仪器厂。72 分光光度计,上海第三分析仪器厂。
2.2 发酵液预处理
在发酵液中加入草酸并加热至80℃,保温3min,离心除去部分菌体和碳酸钙,上清液用絮凝剂处理,过滤,根据物质颜色与吸收光颜色的互补关系,实验中采用650nm的入射波长,测定其透光率。
2-3 树脂的预处理
阳离子交换树脂依次用20%NaCl、2mol/LNaOH、2mol/L HCl浸泡洗涤,最后浸泡于去离子水中备用。
2.4 分析方法
L-异亮氨酸和L-丙氨酸含量的测定采用纸色谱定量分析法。即将待测液点样于新华3号层析纸上,电吹风加热赶氨,经展开剂(正丁醇:冰醋酸:水=4:l:1)展开后,用1.0%茚三酮丙酮溶液显色,剪下斑点加5ml 75%乙醇:0.2% CuSO4.5H20=39:l的溶液洗脱,显色液在分光光度计的570nm波长下测吸光值,然后从标准曲线上查出氨基酸的含量。
2.5 静态吸附量和选择性系数的测定
准确量取经过预处理的lOml离子交换树脂和100ml一定浓度不同pH值的L-异亮氨酸发酵液,置于500ml的锥形瓶中。25"C下恒温振荡,直至平衡为止,测定平衡后发酵液中L-亮氨酸和L-丙氨酸的浓度,按(1)、(2)式计算树脂的吸附量Q及选择性系数KAB。Q=(Co-C‘)V/131.16W (1)式中,Co为起始发酵液中L-异亮氨酸的浓度(g/L):C‘为平衡后发酵液中L-异亮氨酸的浓度(g/L),V为发酵液体积(L); 为湿树脂体积(L):l31.16为L-异亮氨酸分子量;Q为树脂交换容量(mol/L)。
2.6 动态吸附实验
将一定量的离子交换树脂装入玻璃交换柱中,通入已经预处理过的L-异亮氨酸发酵液,直至穿透液与茚三酮反应呈阳性为止,水洗后,用洗脱剂洗脱,分部收集流出液,确定最佳洗脱条件。
3结果和讨论
3.1 发酵液预处理工艺的确定
发酵液是含有大量菌体等固形物组成复杂的带有负电荷的胶体分散体系,同时具有亲水性和憎水性的胶体特性。如果采用带菌体的发酵液直接上柱,不仅给操作带来困难,而且影响产品的质量和收率,因此采用絮凝沉降的办法对发酵液进行预处理。壳聚糖是天然聚合物,具有无毒,易被动物消化吸收,对提高家禽的产蛋率和瘦肉率很有好处,用壳聚糖絮凝得到的菌体蛋白是很好的饲料添加剂。故本文采用壳聚糖为絮凝剂。以其处理后发酵液的透光率为考察指标,结果发现溶液pH和壳聚糖用量是影响絮凝效果的重要因素。
3.1.1 pH对絮凝效果的影响
溶液pH对絮凝作用的影响有两方面:一是影响菌体细胞表面带电情况:二是影响絮凝剂的电离程度和絮凝剂分子链伸展程度。发酵液pH对絮凝效果的影响可以看出pH为2时,絮凝效果最好。这是因为壳聚糖作为一线性含氨基的高分子氨基在酸性介质中质子化,表现出阳离子絮凝剂的性质。pH 值降低,壳聚糖阳离子絮凝剂的性质更加明显,然而当溶液的pH值太低时,会使壳聚糖溶解,反而影响絮凝的效果,另外pH值还会影响壳聚糖的架桥能力,因此pH值太高或太低对絮凝都不利,应该把发酵液控制在合适的pH值。
3.1.2 壳聚糖用量对絮凝效果的影响
壳聚糖用量对絮凝效果的影响可以看出在一定的pH值下,絮凝效果随絮凝剂用量的增加而增加,达到峰值后,又随絮凝剂用量的增加而降低,这与架桥絮凝机理一致 l: 当高分子絮凝剂覆盖微粒表面的部分接近50%时,其絮凝作用最佳; 当絮凝剂过量时,微粒表面全部被覆盖,已没有空余表面吸附起架桥作用的其他絮凝剂,又由于覆盖的絮凝剂带有许多亲水官能团,故反而起分散作用,这时悬浮液又变为稳定的分散体系, 因此絮凝剂过量反而使絮凝效果下降。
3.2 pH值对树脂交换容量和选择性系数的影响
发酵液pH是影响交换平衡关系的一个重要因素。通过静态实验,测定了不同pH下的离子交换容量可以看出pH为2时,树脂的交换容量最大,为0.882mol/L。在pH 由6降至2的过程中L-异亮氨酸以阳离子形式存在,使阳离子交换树脂的吸附量增加,但当pH继续降低时,溶液中[H+]增加,与L-异亮氨酸根离子发生竞争吸附,因此导致交换容量降低。
3.3 发酵液中L-异亮氨酸浓度对树脂交换容量的影响
配制不同浓度的L-异亮氨酸溶液,在pH为2的条件下测定树脂的静态交换容量,实验结果可以看出,随溶液中L-异亮氨酸浓度增加,树脂的交换容量增加,但在浓度大于0.16mol/L以后增加L-异亮氨酸浓度对交换容量的提高影响不大。
3.4 固定床操作工艺
上柱:经预处理后的发酵液调酸至pH为2上柱。另外固定床操作的一个重要参数是固液两相的接触时间,可以用BV/h表示,即每小时流经柱子的上样液为床体积BV(Bed Volume)的倍数。为了进行有效的交换,离子交换过程中必须使固液两相有充分的接触时间,如果液相流速增加,固液接触时间缩短,树脂与上样液来不及交换,就会导致交换区拉长,很快发生渗漏现象。通过实验上柱流速采用0.6BV/h。
水洗: 上柱后, 用适量的水洗。一般为上柱发酵液体积的l~2倍,水洗流速为1.0BV/h。
洗脱:本实验以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作为洗脱剂进行洗脱。结果发现以氨水洗脱时,L-异亮氨酸与L-丙氨酸重叠较多,而以O.5mol/L的NH4Cl作为洗脱剂时,分离效果较好。
3.5 洗脱液的脱色与精制
本实验采用粉末状活性炭脱色。活性炭脱色是利用优先选择吸附有机大分子色素的特性,将色素分子强烈吸附于活性炭颗粒表面,随活性炭的分离而被除去。据文献报道,在偏酸性条件下活性炭脱色效果显著。因此本实验选定pH为4.5。并且通过多次实验,发现当活性炭用量为l%、温度为8O℃脱色lh,能达到较理想的脱色效果。
脱色液经旋转蒸发仪浓缩,加入乙醇结晶,于4℃静置过夜,过滤晶体,真空干燥12h,即得成品。成品总提取率为55%,高氯酸滴定法测得其纯度达98.8% 。
4结 论
1.壳聚糖对L-异亮氨酸发酵液中的菌体具有良好的絮凝作用。溶液pH和壳聚糖用量是影响絮凝效果的重要因素。pH为2,壳聚糖用量为30mg/L时可获得良好的絮凝效果。
2.pH 2时最有利于732树脂吸附L-异亮氨酸。增加溶液中L-异亮氨酸浓度有利于增加树脂吸附量,但当L-异亮氨酸浓度大于O.16mol/L时,这种影响不明显。
3.L.异亮氨酸经732 树脂吸附,0.5mol/L NH4Cl洗脱后浓缩结晶得成品,成品总提取收率为55%。
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