湖北工业大学生物材料的预处理和液固分离.pdf

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湖北工业大学生物材料的预处理和液固分离

第三章第三章第三章第三章 生物材料的预处理和液固分离生物材料的预处理和液固分离 MM301MM301型细胞破碎仪型细胞破碎仪 韩国韩士生科(Hans)生物材料 离心式液固分离机离心式液固分离机 第一节 生物材料的预处理 第二节 细胞破碎 第三节 液-固分离 第第一节节 生物材料的预处理生物材料的预处理 生物活性 存在方式: 物质来源物质来源 胞内和胞外胞内和胞外 一 确定预处理方法的依据 1 生物活性物质存在方式与特点 生物活性物质存在部位与它的生物活性密切相关 生物活性物质来源、存在状态 ““胞内胞内”” 、 ““胞外胞外””、前体前体 生物活性物质的存在方式与其生物功能密切相关,一般情况下, 生物材料中的化学组成十分复杂生物材料中的化学组成十分复杂 可以根据活性物质的生物功能推断其存在部位和分布方式可以根据活性物质的生物功能推断其存在部位和分布方式 生物活性物质在生物材料中含量较低生物活性物质在生物材料中含量较低,杂质含量高杂质含量高,而且生理活性愈高的成分而且生理活性愈高的成分, 含量往往愈低 如胰岛素在胰脏中的含量为如胰岛素在胰脏中的含量为0.00.02%%,,胆汁中胆红素含量为胆汁中胆红素含量为0.050.05~0.08%0.08% 2 后续工艺要求 经过预处理和固-液分离后,一般要求得到滤液澄清、pH适中、 有有一定浓度的目的生物活性物质定浓度的目的生物活性物质 如后续采用离子交换方法处理,则对滤液中无机离子、灰分含 量量、澄清度方面要求较高澄清度方面要求较高; 如采用溶剂萃取,则要求蛋白质含量较低,以减轻乳化现象; 如采用结晶方法如采用结晶方法,则还需要经过脱色处理则还需要经过脱色处理 3 目的物稳定性 可被材料中酶、微生物破坏,还可能受酸、碱、盐、重金 属离子、机械搅拌、温度、甚至空气和光线作用改变活性 二 动物材料的预处理 绞肉机将事先切成小块的组织绞碎形成组织糜许多蛋白和 酶可以从颗粒较粗的组织糜中提取出来 一般情况下:先用粗孔径的绞,再用细孔径的绞,有时可能还需 要多次进行 用绞肉机,一般细胞并不破碎,一些胞内产物不能有 效地提取效地提取,须通过特殊的匀浆才行须通过特殊的匀浆才行 实验室常用玻璃匀浆器和组织捣碎器,工业上可用高 压匀浆器 三 发酵液(细胞培养液)的预处理 (一) 预处理的目的 培养液中主要含有培养液中主要含有22类物质类物质:可溶性胶状物质可溶性胶状物质 无机盐类 1 改变发酵液(培养液)的物理性质,以利于固-液分离 主要方法有:加热、凝聚与絮凝、使用助滤剂 2 去除发酵液(培养液)中部分杂质以利于后续各步操作 无机盐类无机盐类:不仅影响成品质量不仅影响成品质量,而且在采用离子交换法提取时而且在采用离子交换法提取时,由于树由于树 脂大量吸附无机离子而减少对目的物的交换 可溶性胶状物质可溶性胶状物质:核酸核酸、杂蛋白杂蛋白、不溶性多糖不溶性多糖,这些杂质不这些杂质不 仅使培养液粘度增加,液固分离速度受影 响响,而且还会影响后续的分离纯化操作而且还会影响后续的分离纯化操作 (二) 细胞及蛋白质的处理 1 变性沉淀 天然蛋白质分子受到某些物理的或化学的因素影响时生物活性 丧失、溶解度降低、不对称性增高以及其他的一些物理化学常 数发生变化数发生变化,这个过程就称为这个过程就称为变性作用变性作用 加热是最简单和经济的预处理方法加热是最简单和经济的预处理方法,即把发酵液即把发酵液 ((培养液培养液))加加 热到所需热到所需温度并保度并保温适当时间当时间。加热能使杂蛋白变性凝固热能使杂蛋白变性凝固,从从 而降低发酵液(培养液)的粘度,使固液分离变得容易。但加 热的方法只适合对热稳定的生物活性物质 蛋白变性的其它方法:大幅度改变pH,加有机溶剂

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