《生物电泳分离技术》PPT课件.ppt

第九章 浓缩、结晶与干燥,第一节 浓缩,浓缩的方法很多，除了大多数纯化的操作如吸附、沉淀、凝胶过滤等包含了浓缩作用，还有蒸发浓缩、凝胶吸水浓缩、聚乙二醇吸水浓缩、冷冻干燥、离子交换法等也可用于生物制品溶液的浓缩。,浓缩方法的选择应视目的产物的热稳定性而定；对于热稳定性的目的产物可用常规的水浴常压蒸发、减压蒸发等；对于热不稳定的生物大分子通常采用冷冻浓缩、葡聚糖凝胶浓缩、聚乙二醇浓缩、超滤浓缩等方法。下面主要介绍生产常用的蒸发浓缩、离子交换浓缩、凝胶吸水浓缩等方法。,一、蒸发浓缩,蒸发浓缩是通过加热或减压的方法使溶液沸腾，部分溶剂汽化蒸发，溶液得以浓缩的过程。为了缩短受热时间而不影响所要求的浓缩量，通常采用真空膜式蒸发来解决。即让溶液在蒸发器的表面以很薄的液层流过，浓缩液很快离开热表面，溶液在短时间内就可得到汽化、浓缩。,常用的膜式蒸发器 1升膜式蒸发器 2降膜式蒸发器 3升降膜式蒸发器 4刮板式蒸发器 5离心式薄膜蒸发器,二、离子交换浓缩,（一）离子交换浓缩原理 与离子交换层析相同。浓缩用的离子交换柱比层析用的柱短而且粗，柱的长度与直径没有严格规定，用离子强度小于0.1molL的缓冲液平衡以后开始上样，样品体积不受限制，但离子强度要接近于开始所用的缓冲液。,（二）常用于浓缩的离子交换剂 有二乙基氨基乙基-葡聚糖A-50、二乙基（2-羟丙基）季氨基-葡聚糖A-50等 （三）离子交换浓缩法的优点 浓缩倍数高，回收率高，不影响生物大分子活性，同时还能去掉一些杂质。缺点是浓缩液中带有大量的盐，必要的时候须进一步处理,三、吸水浓缩,1、葡聚糖凝胶浓缩 由于葡聚糖凝胶具有吸收水及小分子质量化合物的性能，因此，在生物大分子稀溶液中加入溶液量15、干燥的葡聚糖凝胶G-25，缓慢搅拌30min，葡聚糖凝胶将溶液中的水吸去，再用离心或过滤的方法除去凝胶，使溶液得到浓缩，反复操作可使溶液体积缩小至110。葡聚糖凝胶洗净后用乙醇脱水，干燥后可再利用。此方法简单易行，且活力不受影响，但一部分样液会被凝胶吸附造成损失。,2、聚乙二醇浓缩,将稀溶液置于透析袋内，袋外放置聚乙二醇，溶液内水分向袋外转移，溶液即浓缩了几十倍。除聚乙二醇外，也可用聚乙烯吡咯烷酮、蔗糖等作吸收剂。,第二节 结晶,一、原理与过程 （一）过饱和溶液的形成 1、溶液的过饱和与结晶 浓度恰好等于溶质的溶解度，即达到固、液相平衡时的溶液称为该溶质的饱和溶液。 溶液的过饱和度与结晶的关系可用图表示。,2、过饱和溶液的制备 （1）热饱和溶液冷却 （2）部分溶剂蒸发 （3）真空蒸发冷却法 （4）化学反应法 （5）盐析法,（二）晶核的生成 1、自然起晶法 2、刺激起晶法 3、晶种起晶法,（三）晶体的生长 当晶体生长速度大大超过晶核生成速度时，则得到粗大而有规则的晶体。当晶核生成速度大大超过晶体生长速度时，则得到细小而又不规则的晶体。,二、结晶的方法,（一）结晶器的种类 1、 冷却结晶器 （1）釜式结晶器 （2）Howard结晶器 2、 蒸发结晶器 （1）Krystal-Oslo结晶器 （2）DTB结晶器 （3）DP结晶器,（二）提高晶体质量的方法 1、晶体大小的控制 （1）过饱和度 （2）温度 （3）搅拌 （4）晶种,2、晶体形状的控制 （1）过饱和度 （2）选择不同的溶剂 （3）杂质,3、晶体纯度的控制 （1）晶体洗涤 （2）重结晶 4、晶体结块的控制,第三节 干燥,一、原理,（一）定义 干燥是利用热能除去目标产物的浓缩悬浮液或结晶（沉淀）产品中湿分(水分或有机溶剂)的单元操作，通常是生物产物成品化前的最后下游加工过程。,（二）物料所含水分的种类 1、结合水分和非结合水分 结合水分包括物料细胞壁内的水分、物料内毛细管中的水分、及以结晶水的形态存在于固体物料之中的水分等。 非结合水分包括机械地附着于固体表面的水分，如物料表面的吸附水分、较大孔隙中的水分等。,2、平衡水分和自由水分 平衡水分：物料中的水分与一定温度、相对湿度的不饱和湿空气达到平衡状态时，物料所含水分称为该空气条件下物料的平衡水分。 自由水分：在干燥过程中能除去的水分，是物料中超出平衡水分的那一部分水分。,（三）干燥曲线和干燥速率曲线 临界点后物料温度升高，操作时需注意酶、蛋白质等热敏性物质的变性。 在恒速干燥阶段，干燥速度由水的表面汽化速度即外扩散所控制；在降速干燥阶段，过程速度由水分从物料内部移动到表面的速度即内扩散所控制,二、方法及应用,工业用于燥设备种类很多，因此生物产物的干燥，应依产物的性质、存在形式(溶液或固体)和含水量而采用各种不同的干燥方式和干燥设备。由于生物产物多为热敏性物质，干燥操作多在低压(真空)、低温下进行。这里主要介绍生物产物干燥过程常用的干燥器。,升降膜式蒸发器,Krystal-Oslo结晶器,Howard结晶器,A-闪蒸区入口；B-亚稳区入口；C-床层区入口