第12章 沉淀与结晶.ppt

沉淀与结晶Precipitation and Crystallization 沉淀法 1. 概述 （1）定义：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。 （2）特点：操作简单、经济、浓缩倍数高 （3）缺点：针对复杂体系而言，分离度不高、选择性不强；杂质含量高 （4）种类：盐析、有机溶剂沉淀、等电点沉淀、非离子型聚合物沉淀、金属离子沉淀法等 （5）一般操作过程 加沉淀剂→陈化→分离（过滤或离心） 2. 1基本概念： 盐析：在高浓度的中性盐存在下，蛋白质（酶）等生 物大分子物质在水溶液中的溶解度随盐浓度的升高会 急剧下降，并产生沉淀，这种现象称为盐析。 2.3.1离子强度对盐析过程的影响 (1） Cohnx经验公式 S—蛋白质溶解度，mol/L; I—离子强度 c:离子浓度；Z：离子化合价 Ks盐析法(分级沉淀）：在一定pH和温度下，改变体系离子强度进行盐析的方法； β盐析法(分级沉淀） ：在一定离子强度下，改变pH和温度进行盐析； 其中，Ks盐析法由于蛋白质对离子强度的变化非常敏感，易产生共沉淀现象，因此常用于提取液的前处理。 而β盐析法由于溶质溶解度变化缓慢，且变化幅度小，因此分辨率更高，常用于初步的纯化。 2.4.1选用盐析用盐的几点考虑 盐析作用要强 盐析用盐需有较大的溶解度 盐析用盐溶解度受T影响小 盐析用盐必须是惰性的 来源丰富、经济 2.4.2一般的规律为 在相同离子强度下，盐的种类对蛋白质溶解度的影响有一定差异： 半径小的高价离子的盐析作用较强，半径大的低价离子作用较弱 （Ks）磷酸钾硫酸钠硫酸铵柠檬酸钠硫酸镁 2.4.3常用的盐析用盐 硫酸铵：溶解度大（767g/L），对T不敏感、分级效果好，对蛋白有稳定作用，价廉；具腐蚀性且缓冲能力差， 硫酸钠 磷酸盐 柠檬酸盐 2.5影响盐析的因素 (1)溶质种类的影响：Ks和β值 (2)溶质浓度的影响： 蛋白质浓度大，盐的用量小，共沉作用明显，分辨率低； 蛋白质浓度小，盐的用量大，共沉作用小、分辨率高 (3)pH值：影响蛋白质表面净电荷的数量 通常调整体系pH值使其在pI附近；且pr稳定性好 (4)盐析温度-常温 一般在高盐浓度下，温度升高，其溶解度反而下降 2.6硫酸铵盐析操作 （1）固体加入法： 以少量多次方式缓慢加入硫酸铵，其用量由表可得。 如：现有20ml料液，饱和度为20％，以加固体硫酸铵的方式盐析，需要达到的硫酸铵饱和度为40％，问需要加入多少固体硫酸铵？ 盐析饱和度（Saturation）的概念： 以硫酸铵为例：250C时，硫酸铵的饱和溶解度是767g/L定义为100%饱和度。（50％饱和度？） （2）加饱和硫酸铵溶液 3 有机溶剂沉淀 3.1概念：在含有溶质的水溶液中加入一定量亲水的有机溶剂，降低溶质的溶解度，使其沉淀析出。 3.2原理： （1）降低了溶质的介电常数，使溶质之间的静电引力增加，从而出现聚集现象，导致沉淀。 （2）由于有机溶剂的水合作用，降低了自由水的浓度，降低了亲水溶质表面水化层的厚度，从而降低了亲水性，导致脱水凝聚－破坏水化膜。 3.3溶剂选择 介电常数要小 致变性作用要小 毒性要小、挥发性适中 水溶性要好（与水无限混溶） 3.4有机溶剂沉淀的特点 （1）分辨率高； （2）溶剂容易分离，并可回收使用；产品洁净； （3）容易使蛋白质等生物大分子失活； （4）应注意在低温下操作； （5）成本高 3.5常用的有机溶剂沉淀剂 （1）乙醇： 沉淀作用强，挥发性适中，无毒常用于蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的沉淀； （2）丙酮：沉淀作用更强，用量省，但毒性大，应用范围不广； 3.6影响有机溶剂沉淀的主要因素 （1）温度－预冷 低温有利于防止溶质变性；有利于提高收率（溶解度下降）；（有机溶剂溶于水放热） （2）搅拌速度－散热 （3）溶液pH值： 目标蛋白与杂质带有相同的电荷，pI附近；稳定性好 （4）离子强度: 离子强度低有利于沉淀，0.01－0.05mol/L （5）样品浓度: 0.5－2% 稀：溶剂用量大，回收率低，但共沉淀作用小 浓：节省溶剂用量，共沉作用强，分辨率低 4.等电点沉淀 4.1概念： 调节体系pH值，使两性电解质的溶解度下降，析出的操作称为等电点沉淀。 4.2原理： 蛋白质是两性电解质，当溶液pH值处于等电点时，分子表面净电荷为0，双电层和水化膜结构被破坏，由于分子间引力，形成蛋白质聚集体，进而产生沉淀。 操作时的注意事项： （1）由于无机离子的影响，蛋白质的等电点通常会发生“漂移”，阳-高，阴-低 （2）溶质的稳定性 （3）由于在等电点附近，溶质仍然有一定的溶解度，等电点沉淀法往往不能获得高的回收率，因此等电点