沉淀法和吸附法课件

生物工业下游技术第六章沉淀法和吸附法第一节、沉淀法一、盐析法；

二、有机溶剂沉淀法；

三、等电点沉淀法；四、生成盐复合物沉淀法。第二节、吸附法一、吸附过程的基础理论二、吸附类型三、影响吸附过程的因素四、大网格聚合物吸附第一节、沉淀法

沉淀是通过改变条件或加入某种试剂，使溶液中的溶质由液相转变为固相析出的过程。优点：成本低、设备简单、收率高、浓缩倍数高和操作简单。①盐析法；多用于分离纯化各种蛋白质和酶。

②有机溶剂沉淀法：多用于生物小分子、多糖及核酸等产品的分离纯化，也有用于蛋白质的沉淀。

③等电点沉淀法：用于氨基酸、蛋白质及其他两性物质的沉淀。④生成盐复合物沉淀法：用于多种化合物，特别是小分子物质的沉淀。2、影响盐析的主要因素1）蛋白质浓度与盐析的关系：高浓度蛋白质溶液可以减少盐的用量，但蛋白质浓度太高，会发生严重的共沉作用。2）离子强度和种类的影响：离子强度越大，蛋白质的溶解度越低。不同蛋白质盐析所需离子强度不同。可用不同的盐浓度将各种蛋白质分别沉淀析出。3）温度对盐析的影响：升温，可增加许多无机盐和小分子有机物的溶解度。但在高盐浓度中，蛋白质等生物大分子物质的溶解度随温度的升高反而减小。4）PH对盐析的影响：盐析pH的选择要以不降低产物的活性为原则。由于蛋白质在等电点时最易沉淀，可选择等电点的PH作为盐析的pH。二、等电点沉淀法等电点沉淀法：

是利用两性电解质在电中性时溶解度最低的原理进行物质分离纯化的方法。中性盐的浓度增加时，相应于最低溶解度的pH值向偏酸方向移动；同时最低溶解度会有所增大。等电点沉淀法应在低离子强度下操作。许多蛋白质的等电点都在偏酸性的范围内。优点：许多无机酸的价格低廉，并能为食品标准允许。缺点：酸化时，容易引起蛋白质失活，因为蛋白质对低PH比较敏感。2、影响有机溶剂沉淀的因素1、有机溶剂的种类：选择的溶剂必须能与水互溶，但与产物如蛋白质等不发生反应。2、温度：降低温度可以增加收率。同时许多生物分子如蛋白质、核酸等对温度特别敏感，温度稍有升高，便发生变性；3、pH：选择溶解度最低时的pH，有助于提高沉淀效果。因此在接近等电点处，以引起沉淀所需有机溶剂的量较少。合适的PH也可大大提高分离的分辨能力。4、样品浓度和分子质量：低浓度样品需用有机溶剂的量较大，但共沉作用小，有利于提高分离的效果；但低浓度样品损失较大，回收率低，具有生理活性的样品容易产生稀释变性。5、金属离子和离子强度：Mn2+、Fe2+、Co2+、Zn2+等阳离子能与蛋白质中的羧基、氨基和含有氮杂环的化合物结合，形成难溶复合物，有利于沉淀。但离子强度过大，不利分离。4、生产设备及操作1）调浆：调浆罐，30—50%浓度；2）中和：中和罐，滤液、钙浆泵入，搅拌，70-90℃，控制终点；3）过滤：过滤槽、带式过滤机，90℃热水逆流洗涤；4）酸解：酸解罐，搅拌，稀酸调浆，加热，加硫酸，控制终点；5）过滤：过滤槽、带式过滤机，90℃热水逆流洗涤，至PH大于4。第二节、吸附法

选择性吸附法用于：分离精制各种产品、空气的净化、除菌、脱色、除热源、去组胺等杂质。一、吸附过程的基础理论吸附作用：物质从流体相(气体或液体)浓缩到固体表面的过程。吸附剂：在表面上能够发生吸附作用的固体。吸附物：被吸附的物质。不同固体物质的表面自由能不同，所以对其他物质的吸附能力不同，表面自由能越高，吸附能力越强。吸附作用力也是范德华力．它是一组分子引力的总称，包括三种力，即定向力、诱导力和色散力。1、定向力：是极性分子之间产生的作用力，是极性分子间的静电引力，分子的极性越大，力也越大。2、诱导力：指极性分子和非极性分子之间的吸引力，极性分子产生的电场作用会诱导非极性分子极化，两者之间相互吸引而发生吸附作用。这种力与温度无关。3、色散力：是非极性分子之间的引力，当分子外围电子运动及原子核在零点附近震动，正负电荷中心出现瞬时相对位移时，产生快速变化的瞬时偶极矩，能使外围非极性分子极化，反过来又影响瞬时偶极矩的变化而产生这种色散力。这种力也与温度无关。此外，还有氢键力，这是介于库仑引力和范德华力之间的定向力，比诱导力和色散力都大。二、吸附类型1、物理吸附：吸附剂和吸附物通过分于间的引力产生的吸附。特点：①吸附作用不仅局限于活性中心，而是整个自由界面；②分子被吸附后，一般动能降低，所以吸附是放热反应；③物理吸附的吸附热较小，吸附物分子的状态变化不大，所需活化能很小，多数在较低的温度下进行；④物理吸附是可逆的，吸附作用一般没有选择性。2、化学吸附吸附剂与吸附物之间由于电子转移发生化学反应产生的吸附。特点：⑴需要一定的活化能；⑵具有显著的选择性，即一种吸附剂只对某种或某几种物质有吸附作用；⑶吸附速度较慢，升高温度速度增加；⑷吸附后也较稳定，不易解吸，且解吸具有选择性；⑸吸附热较大。

物理吸附与化学吸附虽有区别，但有时很难严格划分，也可以在同一体系中向时发生。四、大网格聚合物吸附大网格聚合物吸附剂：大网格离子交换树脂去其功能基团，仅保留其多孔骨架，不能发生离子交换，依靠树脂骨架与溶质分子之间的分子吸附。优点：选择性好、容易解吸、机械强度高、可反复使用、流体阻力较小等。特别是其孔隙大小、骨架结构和极性均可按需要、通过原料和合成条件的改变而获得，因此可适用于各种有机物的吸附纯化。如头