泡沫分離技術(shù)的應(yīng)用

1、班級(jí)：2010級(jí)應(yīng)用化學(xué)01班姓名：李忠芳學(xué)號(hào)：201007110117泡沫分離技術(shù)在蛋白質(zhì)混合體系的應(yīng)用摘要:綜述了泡沫分離蛋白質(zhì)與糖蛋白質(zhì)與表面活性劑以及不同蛋白質(zhì)的混合體系的研究進(jìn)展分析了泡沫分離技術(shù)在蛋白質(zhì)分離中應(yīng)用的前景并提出了需要解決的問題。關(guān)鍵詞泡沫分離蛋白質(zhì)混合體系正文:泡沫分離技術(shù)又稱泡沫吸附分離技術(shù)是以氣泡作分離介質(zhì)來濃集表面活性物質(zhì)的一種分離技術(shù)。泡沫分離技術(shù)是近十幾年發(fā)展起來的新型分離技術(shù)之一。泡沫分離是根據(jù)吸附

2、的原理，向含表面活性物質(zhì)的液體中鼓泡，使液體內(nèi)的表面活性物質(zhì)聚集在氣液界面（氣泡的表面）上，在液體主體上方形成泡沫層，將泡沫層和液相主體分開，就可以達(dá)到濃縮表面活性物質(zhì)（在泡沫層）和凈化液相主體的目的。被濃縮的物質(zhì)可以是表面活性物質(zhì)，也可以是能與表面活性物質(zhì)相絡(luò)合的物質(zhì)，但它們必須具備和某一類型的表面活性物質(zhì)能夠絡(luò)合或鰲合的能力。人們通常把凡是利用氣體在溶液中鼓泡，以達(dá)到分離或濃縮目的的這類方法總稱為泡沫吸附分離技術(shù)，簡稱泡沫分離技術(shù)。

3、20世紀(jì)早期泡沫分離技術(shù)僅應(yīng)用于礦物浮選和處理廢水中的表面活性劑。直到70年代人們開始將泡沫分離技術(shù)引入了生物分離領(lǐng)域并研究了泡沫分離技術(shù)在蛋白質(zhì)以及酶的分離純化中的應(yīng)用。目前國內(nèi)關(guān)于單一蛋白質(zhì)體系清華大學(xué)、華東理工學(xué)等也進(jìn)行了泡沫分離過程影響因素的研究并建立了分離過程的傳質(zhì)模型。但在工業(yè)化生產(chǎn)中泡沫分離技術(shù)的應(yīng)用體系大多是蛋白質(zhì)的多元體系因此有必要將泡沫分離技術(shù)在研究單一體系的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展到多元體系盡快將泡沫分離運(yùn)用于工業(yè)化生產(chǎn)。

4、本文在綜述了泡沫分離技術(shù)運(yùn)用于蛋白質(zhì)多元體系的研究進(jìn)展基礎(chǔ)上分析了泡沫分離技術(shù)應(yīng)用于蛋白質(zhì)分離的前景并提出了需進(jìn)一步研究的問題。一可采用泡沫分離法富集的蛋白質(zhì)泡沫分離蛋白質(zhì)主要是由于蛋白質(zhì)具有一定的表面活性能夠吸附于氣液界面因此知道能夠利用泡沫分離技術(shù)分離提取的蛋白質(zhì)首先應(yīng)具有一定的表面活性但并非擁有表面活性的蛋白質(zhì)就能夠用泡沫分離法進(jìn)行分離。目前能夠利用泡沫分離技術(shù)成功分離出的蛋白質(zhì)有磷酸酶鏈激酶蛋白酶血清白蛋白溶菌酶胃蛋白酶尿素酶過

5、氧化氫酶明膠大豆蛋白?酪蛋白抗菌肽類等一系列蛋白質(zhì)。但同是抗菌肽類的蠶抗菌肽由于其在泡沫分離過程中存在大量的變性失活因而不適于泡沫分離。這是由于蛋白在氣液界面吸附時(shí)一般都伴隨著分子構(gòu)相的改變?nèi)缜虻鞍自谖竭^程中就需要改變構(gòu)相暴露出內(nèi)部的疏水基團(tuán)這就是蛋白質(zhì)的變性。然而有些時(shí)候這種活性的改變是不可逆的因而限制了該蛋白質(zhì)的泡沫分離操作。關(guān)于哪種蛋白質(zhì)能夠利用泡沫泡沫分離中蛋白質(zhì)和表面活性劑的富集率較高當(dāng)表面活性劑濃度較高時(shí)泡沫層持液量增加降

6、低了蛋白質(zhì)和表面活性劑的富集率。主要原因是當(dāng)表面活性劑濃度較低時(shí)由于該蛋白質(zhì)的存在使得產(chǎn)生的泡沫比較細(xì)小為表面活性劑提供了更多的吸附表面同時(shí)表面活性劑的加入使得液體的表面張力降低促進(jìn)了蛋白質(zhì)的吸附因此表面活性劑與蛋白質(zhì)的收率都比較高但當(dāng)表面活性劑濃度增加時(shí)由于表面活性劑分子小相對(duì)于大分子的蛋白質(zhì)更易于吸附因此蛋白質(zhì)的收率降低。通常表面活性劑與蛋白質(zhì)的相互作用以表面活性劑的臨界膠束濃度為轉(zhuǎn)折點(diǎn)當(dāng)表面活性劑的濃度小于其臨界膠束濃度時(shí)表面活性

7、劑的疏水部分與蛋白質(zhì)的疏水基相互作用影響了蛋白質(zhì)在氣液界面的吸附以及氣液界面膜的穩(wěn)定性當(dāng)表面活性劑的濃度大于其臨界膠束濃度時(shí)混合體系在氣液界面的吸附行與表面活性劑單獨(dú)存在時(shí)的吸附行為相似。以上結(jié)論只是通過對(duì)模擬體系的實(shí)驗(yàn)得出的對(duì)于天然的混合體系其中包括多種表面活性成分其中的相互作用更為復(fù)雜還有待進(jìn)一步的研究以實(shí)現(xiàn)混合體系的中目標(biāo)蛋白的分離。泡沫分離蛋白質(zhì)的二元以及三元體系天然的蛋白質(zhì)多以混合物的形式存在多元蛋白質(zhì)體系分離的研究是泡沫分離

8、技術(shù)能夠應(yīng)用于生物分離領(lǐng)域的前提而單一蛋白質(zhì)體系的泡沫分離模型不能用于描述多種蛋白質(zhì)混合液的泡沫分離操作于是便需要系統(tǒng)地研究多種蛋白質(zhì)混合液在氣液界面處的吸附情況。泡沫分離混合液中的蛋白質(zhì)主要是通過幾種蛋白質(zhì)表面活性的差異實(shí)現(xiàn)的但是蛋白質(zhì)的表面活性的強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)目前還沒有定論而由上述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知在吸附過程中蛋白質(zhì)的表面活性起主導(dǎo)作用但對(duì)于表面活性相近的蛋白質(zhì)在氣液界面的吸附結(jié)構(gòu)又決定了蛋白質(zhì)的吸附優(yōu)勢(shì)因此蛋白質(zhì)表面活性強(qiáng)弱的判定

9、是斷定泡沫分離效果的首要前提。目前已知的pH值對(duì)于蛋白質(zhì)的疏水性能有較強(qiáng)的影響通?？梢酝ㄟ^對(duì)單一蛋白質(zhì)組分在一定pH值范圍內(nèi)的泡沫分離效果的研究來指導(dǎo)多元體系的分離但劉志紅的實(shí)驗(yàn)中提出當(dāng)提高pH值混合體系的分離效果優(yōu)于兩種蛋白質(zhì)單獨(dú)存在的情況。這種現(xiàn)象主要是蛋白質(zhì)間的相互作用造成的其中的機(jī)理還有待進(jìn)一步的研究。泡沫分離技術(shù)作為一種新型的生物分離方法與傳統(tǒng)蛋白質(zhì)分離方法如鹽析等分離方法相比具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)該方法適合于對(duì)低濃度的產(chǎn)品進(jìn)行

10、分離與分離低濃度產(chǎn)品的傳統(tǒng)工藝(超臨界萃取技術(shù)膜分離技術(shù))相比泡沫分離法設(shè)備簡單易于操作(2)分辨率高該方法是根據(jù)被分離物的表面活性的差異進(jìn)行分離的對(duì)于表面活性差距大的混合液體系采用該方法進(jìn)行分離提取便能獲得高純度的富集液(3)運(yùn)行成本低操作簡便。傳統(tǒng)的分離技術(shù)多采用無機(jī)鹽以及有機(jī)溶劑等分離介質(zhì)使得運(yùn)行成本較高而該分離技術(shù)僅僅是一些動(dòng)力的消耗因而該方法運(yùn)行成本低操作簡便。泡沫分離技術(shù)在生物化工分離體系特別是蛋白質(zhì)分離體系中將有很好的應(yīng)用