《生物工程下游技术53双水相萃取NEW-2006》课件.ppt

* α为表面积，Δγ为两相表面自由能之差，δ为电荷数，ΔΦ为电位差，β * * 由表可见， * * * * * * * * * * * * * * 温度的影响 温度的变化虽然影响液相物理性质的变化，从而影响溶质在两相间的分配，但总的来说，影响不敏感。 图8 不同温度下葡聚糖500/聚乙二醇6000/水系统相图 双水相系统的应用 食品工业 生物行业 表5 双水相萃取在生物分离中的应用 酶的提取和纯化 菌体 酶 双水相组成 细胞浓度/% 分配系数 收率/% Candida Boidinii 过氧化氢酶 PEG-粗Dex 20 2.95 81 Saccharomgces Cerevisine 已糖激酶 PEG/盐 30 8.2 92 Escherichia Coli 天门冬氨酸酶 PEG1550/磷酸钾盐 25 5.7 96 表6 从破碎的细胞中萃取分离酶 7 核酸的分离及纯化 图9 盐组成对不同核酸分配系数的影响 体系：PEG6000 4%/Dex5% 细胞组织的分离 用三甲胺PEG/ Dextran 体系可分离含胆碱受体的细胞 病毒的纯化： 用PEG/ NaDS 体系可对脊髓病毒和线病毒进行纯化,回收率可达90 % 生长激素的纯化：用PEG/ 盐体系可提纯人的生长激素,回收率Y= 60% 干扰素的分离： 用PEG- 磷酸酯/ 盐体系分离β- 干扰素, Y= 97 %; 从重组大肠杆菌匀浆中提取α- 干扰素, Y= 99.15 % ,纯度提高25 倍 生物小分子物质的分离： 双水相体系萃取分离技术对青霉素G钠盐等生物小分子物质的分离也可以取得理想效果 药物的分离和提纯： 如基因工程药物、抗菌素、动、植物药物的提取， 也可以利用该技术开发我国传统的中草药 在分析检测中的应用： 液- 液分配层析(LL PC) 将一种聚合物连接在固体颗粒(支持物) 上，另一种聚合物的溶液作为流动相，这种柱层析技术可分离蛋白质、核酸以及细胞混合物。 食品工业中用来从酸水解产物中提取风味物质： 二肽、氨基酸、核苷酸等 　双水相萃取的工艺流程 目的产物的萃取 PEG的循环 无机盐的循环 　连续错流萃取回收酶的流程图 成相聚合物的回收 一、膜处理 二、沉淀 三、离子交换和吸附 四、电泳或亲和分配和双水相萃取相结合 蛋白质分配在盐相：盐可用错流操作方式下，用超滤或渗析等膜过滤回收； 蛋白质积聚在PEG中：加入盐使蛋白质重新分配到盐相中。PEG的分离同样可用膜分离来实现 双水相萃取技术的进展 廉价双水相体系的开发 体系 优点 缺点 PEG/DEX 盐浓度低，活性损失小 价格贵，黏度大，分相困难 PEG/盐 成本低，黏度小 盐浓度高，活性损失大，界面吸附多 表6 两种双水相体系的比较 可见，高聚物-高聚物体系对活性物质变性作用小，界面吸附少，但价格高。因而寻找廉价的高高聚物-高聚物体系是双水相萃取技术发展的一个重要方向。 目前比较成功的是用变性淀粉PPT代替昂贵的DEX。PPT-PEG体系已被用于从发酵液中分离过氧化氢酶、 β-半乳糖苷酶等。 双水相萃取技术的进展 该体系具有很多优点： 比PEG-盐体系稳定，与PEG-DEX体系相图相似。 蛋白质溶解度大。 黏度小。 价格便宜。 双水相萃取技术同其他分离技术结合 1. 双水相体系同生物转化相结合 双水相萃取技术的进展 图10 利用双水相体系将木质纤维素转化为乙醇流程 (1)利用葡萄糖和淀粉生产乙醇 (2)利用葡萄糖生产丙酮丁醇 (3)利用淀粉和纤维素水解生产葡萄糖 (4)水解酪蛋白 (5)发酵生产乳酸 (6)将青霉素G转化为氨基青霉烷酸等 2. 双水相萃取技术同膜分离技术相合 萃取物 内侧流体 外侧流体 分配系数 内侧流速/cm.s 外侧流速/cm.s 传质系数/cm/s 细胞色素C 磷酸盐 PEG 0.18 16.3 6.6 5.5*10-6 肌红蛋白 磷酸盐 PEG 0.009 4.0 5.0 7.5*10-7 尿激酶 磷酸盐 PEG 0.65 16.3 5.0 2.0*10-4 表7 双水相萃取同膜分离结合的例子 3. 双水相萃取同亲和层析相结合 在PEG或DEX上接上一定的亲和配基，这样不但使体系具有双水相处理量大的特点，而且具有亲和层析专一性高的特点。 亲和配基 亲和双水相 亲和层析 收率% 处理量u/ml 染料浓度umol.m 收率% 处理量u/ml 染料浓度umol.m Cibacron-Blue3GA 90 120 20~24 60 20 2 Procion-Rec HE-3B 95 100 12~15 85 35