食品生物工程下游技术.ppt

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1、第第7章章 食品生物工程下游技术食品生物工程下游技术（四）（四）初步纯化初步纯化萃取（extraction）吸附（absorption）沉淀（precipitation）萃 取萃取的原理：利用在两个互不相溶的液相中各种组分（包括目的 产物）溶解度的不同，从而达到分离的目的。萃取可提取和增浓产物，并可除去部分杂质 萃取包括溶剂萃取、超临界流体萃取、双水相萃取、反胶束萃 取和凝胶萃取等。溶剂萃取和超临界流体萃取用于小分子物质 的萃取，双水相萃取和反胶束萃取用于蛋白质等大分子的萃取。溶剂萃取-单级萃取实验室操作 使含溶质的溶液和萃取剂接触混合，静止后分成两层。通常原料液是水溶液，萃取剂是有机溶剂，分

2、层后，上层为萃取相，下层为萃余相。常用萃取溶剂：醇、酯、酮。杂质溶质原溶剂原溶剂萃取剂萃取剂Light phase,萃取液萃取液Heavy phase,萃余液萃余液萃取效率不高，产物在水相中含量仍较高。工业生产最常用的萃取流程工业生产最常用的萃取流程-多级萃取多级萃取多级逆流萃取多级逆流萃取萃取效率最高，萃取剂用量最少。萃取效率最高，萃取剂用量最少。多级逆流萃取工业装置：多级逆流萃取工业装置：超临界流体萃取：超临界流体萃取：物质的临界状态：其气态和液态共存的一种边缘状态。超临界流体：当一种物质处于其临界点以上的温度和压力之下。萃取原理：超临界流体具有象液体一样的流动性和象气体一样的扩散 性，对

3、物质具有很好的溶解性。超临界二氧化碳萃取临界点：T：31.1 P：7.4 MPa操作（1）等温变压法：萃取了溶质的超临界流体通过膨胀阀进入 分离槽，压力下降，密度也下降，溶质溶解度下降而析出。（2）等压变温法：萃取了溶质的超临界流体经加热器升温后在 分离槽析出溶质。（3）吸附法：萃取了溶质的超临界流体通过吸附分离器（内含 只吸附溶质的吸附剂），使溶质与萃取剂分离。优缺点：临界条件温和、产品分离简单、CO2便宜、萃取后无残留等。但但设备投资大！双水相萃取反胶束萃取吸 附吸附原理：用固体吸附剂吸附溶液中的目的物质或杂质。普通吸附剂：活性炭、磷酸钙、白陶土、硅藻土等。活性炭：最常用的吸附力很强的非极

4、性吸附剂；吸附能力：极性基团多极性基团少 相对分子质量大 相对分子质量小 芳香族化合物脂肪族化合物 酸性溶液中吸附力强，pH=5离子交换吸附吸附原理：树脂上离子性功能团与溶液中的离子进行吸附。树脂种类：强酸、弱酸、强碱、弱碱。强碱性物质选用弱酸性树脂，弱酸性物质选用强碱性树脂。过程：溶液加入经预处理的树脂后进行吸附，吸附了目的物质的树脂从溶液中分离，再把目的物质从树脂上洗脱下来。洗脱条件与吸附条件相反。树脂可再生。沉 淀沉淀原理：利用沉淀剂使所需提取的生化物质或杂质在溶液中的溶解度降低而形成无定形固体沉淀的过程。沉淀方法：盐析（salting out）盐析原理：在高浓度的中性盐存在下，蛋白质（

5、酶）等生物大分子物质在水溶液中的溶解度降低，产生沉淀的过程。盐析是可逆的！硫酸铵：溶解度大（25，767g/L，100%饱和度）过程：通常在搅拌下，以少量多次方式缓慢加入，待加入的硫酸铵溶 解后再加入少量的硫酸铵。盐析沉淀后，需进行脱盐处理，再 进行后续操作。脱盐的方法 有透析（透析袋）、超滤。透析只用于除盐类和小分子杂质硫酸铵固体加入法（五）（五）精细纯化精细纯化层 析电 泳层析：根据混合物中，溶质在互不相溶的两相之间分配行为的差别，引起溶质移动速度的不同而进行分离的方法。互不相溶的两相分别称为：固定相和流动相。层析又称色谱或色层分离。属高度纯化技术。凝胶层析原理：在样品通过一定孔径的凝胶固

6、定相时，由于流经体积的不同，使不同相对分子量的组分得以分离。亦称分子筛层析。分配系数与相对分子量、分子形状、凝胶的孔径有关，与洗脱液的分配系数与相对分子量、分子形状、凝胶的孔径有关，与洗脱液的pHpH、离子强度无关。、离子强度无关。大分子先出来，大分子先出来，小分子后出来！小分子后出来！凝胶过滤介质葡聚糖凝胶：葡聚糖凝胶：商品名以SephadexG表示，G值越小，交联度越大，吸水性越小，G值越大，交联度越小，吸水性就越大，二者呈反比关系。琼脂糖凝胶：琼脂糖凝胶：商品名称Sepharose、BioGel。化学稳定性较葡聚糖凝胶差。聚丙烯酰胺凝胶层析：聚丙烯酰胺凝胶层析：商品名BioGel-P。化

7、学稳定性好，有较高分辨率。分子筛凝胶层析的优、缺点及应用优点：操作简便，分离效果好，重复性高，回收率高、分离 条件温和、规模放大容易、应用广泛缺点：分辨率低（根据分子大小的差别）洗脱后产品被稀释应用：脱盐、相对分子量的测定Saltproduct亲和层析l亲和作用：生物分子间识别并结合的相应一种物质的特异性相互作用称为亲和作用。l亲和层析的原理：将具有亲和作用的两种分子中的一种分子与固体粒子或可溶性物质共价偶联，特异性吸附或结合另一种分子，使另一种分子（目标物质）容易从混合物中得到选择性分离纯化。亲和层析的操作载体活化、配基连接、吸附、清洗、洗脱、再生载体活化、配基连接、吸附、清洗、洗脱、再生亲和层析的特点效率高：利用亲和吸附可以从粗提液中一次性分离得到高纯度的活性物质。分离精度高：可用于分离含量极低，结构相近的化合物。但通用性较差，洗脱条件苛刻。